周 嫄

[貴州航空工業(yè)技師學(xué)院(貴航高級技工學(xué)校) 貴州 貴陽 550000]

引言

葉輪是渦輪發(fā)動機、汽車增壓器等動力機械的重要部件，其加工技術(shù)一直是研究的焦點。整體葉輪的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在加工時受到的約束條件較多，刀具軌跡容易產(chǎn)生碰撞干涉。而傳統(tǒng)的鑄造成型技術(shù)容易使材料組織密度不夠，強度較差，表面粗糙度較差等問題造成生產(chǎn)合格率較低。在采用了整體材料多軸數(shù)控加工后，可有效避免干涉，提高表面質(zhì)量和提高葉輪強度等優(yōu)點，從而數(shù)控加工成型成為整體葉輪加工的首選。

目前，對整體葉輪的加工許多企業(yè)都采用一些功能強大的CAD/CAM軟件，如Master CAM、UG、hyperMILL、Power MILL等。本文針對整體葉輪的幾何特征，利用CAXA制造工程師2015軟件對其進行造型并加工，應(yīng)用第三方仿真軟件VERICUT8.0進行加工合理性驗證及參數(shù)優(yōu)化。

1.葉輪的結(jié)構(gòu)分析及造型

葉輪主要由葉片、流道、葉轂等部分組成，如圖1。在CAXA制造工程師2015中，葉輪加工的幾何特征不需要是實體特征，葉片需要是直紋面，葉轂需要是旋轉(zhuǎn)面才能進行加工，所以在造型時只需要用曲面特征即可。

首先繪制出葉轂旋轉(zhuǎn)曲面的輪廓曲線、再生成旋轉(zhuǎn)曲面，再按照圖紙給定的樣條曲線坐標尺寸繪制出樣條曲線(1、2、3、4)，并用樣條曲線(1、3)生成直紋面A，(2、4)生成直紋面B

2.針對整體葉輪的加工工藝安排及刀軌生成

在加工該整體葉輪時，選擇在Fanuc_5x_TATC斗山機床VMC920E的五軸加工中心上進行加工，其工藝流程為：(1)在車床上加工出葉輪外形的回轉(zhuǎn)體。(2)應(yīng)用CAXA制造工程師軟件的多軸加工模塊的葉輪粗加工工具對葉輪的流道進行粗加工，留一定的加工余量。(3)用葉輪精加工工具對葉輪的葉轂進行精加工。(4)用葉輪精加工工具對葉輪的葉片進行精加工。

2.1 應(yīng)用CAXA制造工程師的葉輪粗加工工具加工流道參數(shù)定：選擇葉輪粗加工中的切削用量：葉輪裝卡方位選擇z軸方向-走刀方向從下向上-走刀方式選擇縱切-進給方向選擇從左向右-扇區(qū)內(nèi)加工順序選擇層優(yōu)先-最大步長10-最小步長0-最大行距10-最小行距0-每層下降高度5-起止高度50-安全高度40-下刀相對高度15。

生成的部分流道粗加工程序：

%

(NC0001,2013-9-21,10:3:19.703)

G49 G40 G17 G90 G54

M21

M23

G05.1 Q1

(Load Tool: T1 )

($tool_name=D4 $tool_rad=2 $tool_corner_rad=2 )

T1 M6

G28 G91 G0 Z0

G90 G54 G0 X0 Y0 A0 C0

G43.4 H0 Z200.

S3000 M03

X5.69 Y-51.533 A-8.763 C-152.582

G1 Z25.059 F100

X4.638 Y-49.504 Z10.234 F800

X4.635 Y-49.31 Z10.299 A-9.049 C-152.6

X4.617 Y-47.572 Z10.906 A-11.553 C-152.718

……

X32.548 Y-37.67 Z10.3 A-17.197 C-70.728

X36.734 Y-36.206 Z24.63 F100

G0 Z200.

G0 A0.0 C0.0

G28 G91 G0 Z0

G49

M30

%

2.2 應(yīng)用CAXA制造工程師葉輪精加工工具加工葉轂參數(shù)設(shè)定：選擇葉輪精加工中的葉片加工參數(shù)：葉輪裝卡方位選擇z軸方向-扇區(qū)內(nèi)加工順序選擇底面優(yōu)先-加工底面-分度角30-走刀方式縱切-走刀方向從下向上-進給方向從左向右

生成部分葉轂精加程序：

%

(NC0002,2013-9-21 ,10:11:38.593 )

G49 G40 G17 G90 G54

M21

M23

G05.1 Q1

(Load Tool: T2 )

($tool_name=D4 $tool_rad=2 $tool_corner_rad=2 )

T2 M6

G28 G91 G0 Z0

G90 G54 G0 X0 Y0 A0 C0

G43.4 H02 Z200.

S3000 M03

X5.588 Y-51.525 A-8.69 C-152.379

G1 Z25.062 F100

X4.538 Y-49.517 Z10.234 F800

……

X32.487 Y-37.465 Z10.365 A-17.369 C-71.472

X32.626 Y-37.6 Z10.3 A-17.196 C-70.737

X36.813 Y-36.137 Z24.63 F100

G0 Z200.

G0 A0.0 C0.0

G28 G91 G0 Z0

G49

M30

%

2.3 應(yīng)用CAXA制造工程師葉輪精加工工具加工葉片參數(shù)設(shè)定：選擇葉輪精加工中的葉片加工參數(shù)：加工葉片-層切入最大步長10-加工順序?qū)觾?yōu)先-加工層數(shù)1-走刀方向從上。

生成的部分葉片精加工程序：

%

(NC0003,2013-9-21 ,10:16:6.640 )

G49 G40 G17 G90 G54

M21

M23

G05.1 Q1

(Load Tool: T02 )

($tool_name=D4 $tool_rad=2 $tool_corner_rad=2)

T02 M6

G28 G91 G0 Z0

G90 G54 G0 X0 Y0 A0 C0

G43.4 H02 Z80.

S3000 M03

X-1.274 Y-49.554 A-8.831 C-24.569

G1 Z28.945 F1000

X-2.232 Y-51.648 Z14.123 F2000

X-2.214 Y-51.373 Z14.284 A-8.243 C-27.801

X-2.196 Y-51.098 Z14.475 A-7.715 C-31.41

……

X3.817 Y-51.366 Z9.897 A-14.616 C-89.552

X7.602 Y-51.336 Z24.412

G0 Z80.

G0 A0.0 C0.0

G28 G91 G0 Z0

G49

M30

%

3.將生成好的流道粗加工、葉轂精加工、葉片精加工的程序傳輸上第三方仿真軟件VERICUT8.0上進行驗證，在驗證中未發(fā)現(xiàn)有碰撞干涉等現(xiàn)象，整體葉輪加工質(zhì)量能達到預(yù)期效果。但部分切削速度和材料去除效率還不夠優(yōu)化，應(yīng)用VERICUT8.0上的參數(shù)進行適當調(diào)整，使加工程序更加合理?？梢陨蠙C使用。

4.結(jié)束語

通過實踐證明，在應(yīng)用CAXA制造工程師2015在整體葉輪的加工中，能滿足葉輪的質(zhì)量要求，軟件在葉輪加工方面模塊化，簡單易學(xué)，有助于在現(xiàn)代加工中提高生產(chǎn)效率。能和國外同類軟件達到同一水平。