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(dòng)機(jī)、汽車增壓器等動(dòng)力機(jī)械的重要部件，其加工技術(shù)一直是研究的焦點(diǎn)。整體葉輪的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，在加工時(shí)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(qiáng)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(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，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(qiáng)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(jìn)行造型并加工，應(yīng)用第三方仿真軟件VERICUT8.0進(jìn)行加工合理性驗(yàn)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(shí)體特征，葉片需要是直紋面，葉轂需要是旋轉(zhuǎn)面才能進(jìn)行加工，所以在造型時(shí)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(biāo)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(shí)，選擇在Fanuc_5x_TATC斗山機(jī)床VMC920E的五軸加工中心上進(jìn)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(jìn)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(jìn)行精加工。(4)用葉輪精加工工具對葉輪的葉片進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)行驗(yàn)證，在驗(yàn)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(dá)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(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，使加工程序更加合理。可以上機(jī)使用。

4.結(jié)束語

通過實(shí)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(dá)到同一水平。