張立昌

（西安工程大學(xué)，臨潼 710600）

0 引言

整體葉輪形狀復(fù)雜，各個(gè)葉片型面扭曲較大，各葉片型面與分流葉片之間的隨著葉輪直徑的變化流道空間也相應(yīng)變窄，實(shí)際加工中難度大，極易遇到干涉、過(guò)切、欠切及撞機(jī)等現(xiàn)象，給企業(yè)造成生產(chǎn)安全事故及極大的經(jīng)濟(jì)損失。

本文以某壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉輪為例，應(yīng)用UG IS&V模塊對(duì)其刀具路徑進(jìn)行實(shí)際數(shù)控機(jī)床切削過(guò)程模擬，UG IS&V模塊可以建立與實(shí)際生產(chǎn)加工完全一致的機(jī)床運(yùn)動(dòng)模型，使仿真結(jié)果完全符合實(shí)際情況，為實(shí)際加工提供重要依據(jù)，保證實(shí)際生產(chǎn)的安全及產(chǎn)品的合格率。

1 UG IS&V模塊結(jié)構(gòu)及組成

UG IS&V模塊由機(jī)床驅(qū)動(dòng)器和仿真驗(yàn)證兩大核心組成如圖1所示。

機(jī)床驅(qū)動(dòng)器是UG后處理的擴(kuò)展，它包括傳統(tǒng)后處理文件與、虛擬NC控制器及機(jī)床的運(yùn)動(dòng)特性，在仿真時(shí)，機(jī)床驅(qū)動(dòng)器會(huì)接受UG CAM模塊所產(chǎn)生的刀路、換刀及后處理信息等，然后發(fā)送仿真驗(yàn)證命令，仿真驗(yàn)證模塊將所有信息進(jìn)行收集和處理把結(jié)果通過(guò)圖形及文本信息顯示出來(lái)。

圖1 UG IS&V模塊

2 UG IS&V模塊仿真環(huán)境構(gòu)建

UG IS&V模塊可建立虛擬機(jī)床模型、刀庫(kù)、控制系統(tǒng)、工裝及毛坯，可以直接導(dǎo)入U(xiǎn)G CAM模塊處理完成的刀路文件，也可導(dǎo)入根據(jù)控制系統(tǒng)后處理完成的NC代碼。本此實(shí)際加工應(yīng)用機(jī)床位DMU50懸臂式五軸加工中心進(jìn)行加工，控制系統(tǒng)為西門(mén)子840D，包含三個(gè)直線運(yùn)動(dòng)軸及兩個(gè)旋轉(zhuǎn)B、C軸，B軸角度為（-5°/105°），C軸旋轉(zhuǎn)角度為360°。根據(jù)實(shí)際應(yīng)用機(jī)床在UG IS&V模塊下機(jī)床庫(kù)中調(diào)用之參數(shù)匹配的模擬數(shù)控機(jī)床如圖2、圖3所示。建立模擬機(jī)床時(shí)，應(yīng)考慮五軸機(jī)床各個(gè)坐標(biāo)軸之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系如圖4所示。

圖2 UG IS&V模塊機(jī)床庫(kù)

圖3 DMU50機(jī)床

圖4 DMU50機(jī)床內(nèi)部結(jié)構(gòu)

導(dǎo)入整體葉輪模型文件，對(duì)其進(jìn)行參數(shù)分析。將加工材料設(shè)定為鋁合金，并且確定裝夾方式，建立工裝模型，如圖5所示。

圖5 葉輪造型及毛坯安裝

在UG IS&V模塊下將建立好的整體葉輪模型與工裝模型按照實(shí)際要求添加在模擬機(jī)床上，并且確定好相互之間的位置關(guān)系如圖6所示。

圖6 葉輪工裝模型安裝及位置關(guān)系

3 整體葉輪仿真驗(yàn)證

1）為了更好的驗(yàn)證刀具軌跡、后置處理后的加工程序與毛坯、機(jī)床的各個(gè)部件是否有干涉、過(guò)切、欠切及撞機(jī)等現(xiàn)象，使用UG軟件自帶的葉輪加工模塊進(jìn)行刀具軌跡的制定，如圖7所示，整體葉輪加工工藝制定如表1所示。

圖7 葉輪工序刀具軌跡

表1 整體葉輪加工工藝

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在UG IS&V模塊進(jìn)行仿真模擬可以直接利用UG CAM葉輪模塊所編制的刀路文件直接仿真，所有刀路信息及刀具參數(shù)UG IS&V模塊會(huì)直接讀取，不需要在對(duì)刀路文件及刀具參數(shù)進(jìn)行二次轉(zhuǎn)換，非常直觀不易出錯(cuò)，仿真如圖8所示。

圖8 葉輪仿真加工過(guò)程

模擬過(guò)程中應(yīng)注意各個(gè)坐標(biāo)軸是否有超行程工作，B/C軸與刀具之間是否存在干涉，加工中是否存在干涉、過(guò)切、欠切等信息的提示；有以上信息提示應(yīng)及時(shí)調(diào)整刀路軌跡、刀具及裝夾方式等各項(xiàng)參數(shù)，仿真加工完成后零件如圖9所示。

圖9 葉輪仿真加工成品零件

4 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)UG IS&V模塊建立了與實(shí)際生產(chǎn)加工完全一致的多軸數(shù)控機(jī)床對(duì)整體葉輪進(jìn)行加工仿真，模擬了整體葉輪刀具路徑及實(shí)際加工多軸數(shù)控機(jī)床切削過(guò)程，針對(duì)刀路程序軌跡的正確性及刀具、模型與工裝、機(jī)床之間是否干涉，進(jìn)行了精確的驗(yàn)證，說(shuō)明UG IS&V模塊在多軸數(shù)控仿真加工具有很高的應(yīng)用價(jià)值，能為實(shí)際加工提供重要依據(jù)。

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