高永祥

（白銀礦冶職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 白銀 730900）

葉輪類(lèi)復(fù)雜曲面零件是機(jī)械裝備行業(yè)中重要的零件，已被廣泛應(yīng)用在我國(guó)多個(gè)領(lǐng)域中。葉輪的造型涉及到多個(gè)學(xué)科，其采用到的加工方法、加工精度等都會(huì)對(duì)其性能參數(shù)造成影響。

1 葉輪結(jié)構(gòu)和加工難點(diǎn)

1.1 葉輪結(jié)構(gòu)分析

隔板葉輪的表面是扭曲的并且常規(guī)，表面的外輪廓為70mm，包括葉片的前緣和葉片邊緣，吸入表面的主葉片和壓力表面。隔板葉片的最小厚度為0.57μm，是典型的薄壁部分。部分葉輪結(jié)構(gòu)由主刀片，分離器葉片和a組成。中心輪轂是跑步者的表面。切割機(jī)需要沿著流動(dòng)方向切割刀片，并且流動(dòng)方向大部分倒置平面，所以需要多角度切割。簡(jiǎn)而言之，普通的三軸CNC機(jī)床不符合分離器葉輪的加工要求，因此需要五個(gè)軸數(shù)控銑床。

1.2 加工難點(diǎn)分析

通過(guò)分析分流葉輪三維模型的結(jié)構(gòu)和特性，使用五軸連桿CNC銑床處理處理設(shè)備。當(dāng)銑削時(shí)，有必要了解以下幾個(gè)方面。

（1）葉片的圓角半徑是半徑。即圓圈之間的最小間隔為5mm，結(jié)果是復(fù)雜的表面結(jié)構(gòu)；（2）因此，當(dāng)移除葉輪時(shí)，球頭刀不使用刀片，模糊到表面在大型鄉(xiāng)村，為可以對(duì)待葉子的葉子，加工的秋千軸不能太多；（3）由于葉輪是典型的薄壁部分，在去除大部分材料時(shí)，需要保持足夠的平衡，以防止過(guò)度切削和工作條件，因此材料是鋁合金，在加工過(guò)程中刀具需要特殊的鋁合金搬運(yùn)和銑刀。

2 復(fù)雜曲面設(shè)計(jì)與加工技術(shù)的發(fā)展

2.1 復(fù)雜曲面造型技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀

復(fù)雜曲面造型技術(shù)是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中最活躍的技術(shù)，也是最關(guān)鍵的課題之一。當(dāng)前CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展，CAD/CAM技術(shù)也在不斷完善和成熟。主要研究計(jì)算機(jī)圖像系統(tǒng)中的環(huán)境、設(shè)計(jì)、顯示、分析面、設(shè)計(jì)、顯示、分析。從飛機(jī)和船舶的外形來(lái)看，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)形成了以b6zier和B樣條法為代表的參數(shù)化特征設(shè)計(jì)和隱式代數(shù)曲面表示，體積是一個(gè)基于插值、擬合和逼近的幾何理論體系，1991年，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）以無(wú)理有理曲線(xiàn)曲面和無(wú)理樣條曲線(xiàn)的形式發(fā)布了工業(yè)產(chǎn)品國(guó)際數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)。NURBS方法作為定義工業(yè)幾何產(chǎn)品的唯一方法，只有數(shù)學(xué)描述方法，這使得SunGuas成為一種獨(dú)特的幾何定義的數(shù)學(xué)描述方法，而工業(yè)產(chǎn)品已經(jīng)成為曲面造型技術(shù)的發(fā)展，它是這一趨勢(shì)的最重要的基礎(chǔ)。我國(guó)學(xué)者在曲面造型技術(shù)方面取得了很大的成就。中國(guó)科技大學(xué)b6zier的凸條件和隱式生成算法、浙江大學(xué)的連續(xù)拼接理論和幾何逼近方法在國(guó)際計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中占有重要地位。在研究領(lǐng)域，從傳統(tǒng)的曲面建模技術(shù)來(lái)看，曲面的相交對(duì)界面與曲面的融合起著重要作用。當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和方法的發(fā)展和需求，其他學(xué)科的技術(shù)越來(lái)越受到人們的青睞，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)也被引入計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，形成了一個(gè)綜合的趨勢(shì)，許多新的建模方法也得到了研究。

2.2 復(fù)雜曲面反求技術(shù)的發(fā)展和現(xiàn)狀

當(dāng)前計(jì)算機(jī)、數(shù)控、激光測(cè)量技術(shù)的飛速發(fā)展，逆向工程技術(shù)已不再是對(duì)現(xiàn)有產(chǎn)品的簡(jiǎn)單復(fù)制，其使用和推廣也發(fā)生了深刻的變化，并已成為家電產(chǎn)品設(shè)計(jì)中最重要的方法之一。在80年代初，醫(yī)學(xué)、航空、航天、兵器等領(lǐng)域，通過(guò)實(shí)物樣品和圖紙對(duì)復(fù)雜表面進(jìn)行逆向工程的技術(shù)也是逆向工程技術(shù)，日本和SBM、日本和SBM儀器u0026設(shè)備有限公司。在日益激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，先進(jìn)的工業(yè)國(guó)家都加大了對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的研究力度，如美國(guó)華盛頓大學(xué)解決了數(shù)據(jù)預(yù)處理問(wèn)題，提出了多視圖面積測(cè)量數(shù)據(jù)，澳大利亞大學(xué)，新加坡國(guó)立大學(xué)和英國(guó)曼徹斯特制造學(xué)院等打開(kāi)。打開(kāi)指定區(qū)域的動(dòng)態(tài)測(cè)點(diǎn)計(jì)算也應(yīng)運(yùn)而生，同時(shí)也有一批商用軟件，適用于復(fù)雜的表面刷新技術(shù)，如美國(guó)電子數(shù)據(jù)系統(tǒng)產(chǎn)品Surface等。在我國(guó)，復(fù)雜表面維修技術(shù)在20世紀(jì)90年代得到了迅速的發(fā)展和推廣，目前，浙江大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、西安交通大學(xué)、清華大學(xué)等高校、上海交通大學(xué)等高校和企業(yè)都在從事這方面的工作其他地方。建宏大學(xué)華中學(xué)院開(kāi)展了復(fù)雜地表反射工程，浙江大學(xué)開(kāi)展了復(fù)雜地表反射工程，我國(guó)廣泛應(yīng)用了地表反射工程和復(fù)雜地表更新技術(shù)。

2.3 光學(xué)自由曲面加工技術(shù)的發(fā)展

光學(xué)元件加工精度高，表面復(fù)雜，是目前表面處理的最高水平。由于光學(xué)自由態(tài)表面零件的形狀精度要求，光學(xué)自由態(tài)零件的形狀精度要求達(dá)到微米和亞微米級(jí)，表面粗糙度要求達(dá)到納米級(jí)。光學(xué)自由曲面的形狀精度很高，復(fù)雜曲面的加工精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)的球面和非球面加工，曲面工件在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用，已成為復(fù)雜曲面處理技術(shù)的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。由于表面光學(xué)元件的工作強(qiáng)度大，自由表面曲率變化大，曲率中心也發(fā)生變化。除了超細(xì)研磨和拋光技術(shù)外，更多的計(jì)算機(jī)控制光學(xué)表面形貌技術(shù)實(shí)現(xiàn)了自由表面的光學(xué)加工。國(guó)內(nèi)外學(xué)者通過(guò)抓斗機(jī)構(gòu)技術(shù)、加工技術(shù)、磨削熱、砂輪磨損等技術(shù)，開(kāi)發(fā)和發(fā)展了高速加工技術(shù)、高速磨削高效磨削技術(shù)p21，如磨削、鏡面磨削、恒壓拋光、延伸巖石磨削等，適用于光學(xué)自由曲面的多軸數(shù)控機(jī)床。例如，摩爾納米技術(shù)500FG超精密五軸CNC車(chē)床和精密自由格式700A超精密五軸CNC車(chē)床使用單點(diǎn)金剛石轉(zhuǎn)動(dòng)或銑削技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)自由表面處理。

2.4 復(fù)雜刀具的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)的發(fā)展

由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、加工精度、加工效率和耐久性等方面的要求，加工刀具應(yīng)具有高精度和復(fù)雜的表面，這是機(jī)械制造的基礎(chǔ)部分，應(yīng)用廣泛。因此，復(fù)雜表面筆劃的設(shè)計(jì)與制造已成為復(fù)雜表面處理技術(shù)的一個(gè)極其重要的研究領(lǐng)域。國(guó)外一些公司立足于各個(gè)行業(yè)，系統(tǒng)分析復(fù)雜表面，深入了解各種表面處理方法，并深入研究其表面處理工具，如復(fù)雜透明工具、多功能工具、復(fù)合工具、高速切削工具、鉆床等，這一系列波紋邊緣銑刀可以減少切割和切割工件時(shí)切削刀具和工件的影響，并且可以有效地將芯片分開(kāi)，在大切削刀片的瓦楞紙刀片銑刀中實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定銑削和大的切削深度，兩個(gè)螺旋波浪厚度邊緣和兩個(gè)螺旋光學(xué)精加工邊緣可以實(shí)現(xiàn)快速的金屬去除，高開(kāi)關(guān)速度和與雞蛋混合的短芯片更有利于放電，特別是對(duì)于銑削和腔銑削特別適用于研磨和腔銑削。Navitt引入的高速平面銑刀的設(shè)計(jì)是零角度或負(fù)角，工具尖端具有彎曲或多個(gè)線(xiàn)性過(guò)渡，并且羊角面包是新月形。我是一個(gè)假體的效果。德國(guó)Maapa推出了一個(gè)鉛硬質(zhì)合金鉆頭。該位是鉆頭的穩(wěn)定性，這可以防止振動(dòng)速度并減少孔的表面粗糙度。國(guó)內(nèi)大學(xué)，機(jī)構(gòu)和工具制造企業(yè)在工具設(shè)計(jì)和制造中對(duì)復(fù)雜表面進(jìn)行了大量研究。

3 葉輪加工工藝

在這種情況下，選擇WG-125工業(yè)五個(gè)軸加工中心進(jìn)行處理。加工中心采用華宏HNC-848B五軸CNC系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)X，Y，Z，B，C軸連桿。每個(gè)軸的行程為x：580mm，y：300mm，z：400mm，B：－10～110°、C：360°無(wú)限旋轉(zhuǎn)。主軸的最大速度可以達(dá)到12000rpm，刀具容量為24，最大功率為5.5kW，加工精度為0.008mm。該夾具用于機(jī)器的四個(gè)鉗夾夾具。具有葉輪的葉輪的基本形狀由四個(gè)爪夾夾緊。切割機(jī)是D4R2球銑刀。切割模式是反饋切割方向嵌入，梯形尺寸為刀具直徑的30%，切割深度為0.4mm，零件處理為0.25mm，主軸速度為8000r/min，進(jìn)給速度為3500mm/min，切割模式是單向的，切割方向下降，切削速度下降，起始銑削點(diǎn)是后緣，每個(gè)工具的固定距離為0.15mm，主軸速度為10000r/min，進(jìn)料速度為2500mm/min。切割機(jī)是D4R2球端鋁銑刀，切割模式是卷軸，切割方向混合，切割方向是葉片方向，每條刀具相當(dāng)于0.15mm，主軸速度為10000r/min，進(jìn)給速度為2500mm/min，刀頭是D451球端鋁銑刀，球端鋁合金銑刀D422不能用銑刀加工，切割模式是單向的，切割方向是銑削方向，切割方向銑削方向，切割方向，切割方向是銑削方向，切割器是銑削方向而無(wú)需加工，切割模式是單向的，切割方向正向銑削，工具是銑削方向刀具路徑，每個(gè)工具的恒定切削距離為0.1mm，主軸速度為10000r/min最小，進(jìn)料速度為1500mm/min。

4 Vericut仿真與加工

通過(guò)仿真軟件Vericut 8.0模擬編程程序，并與實(shí)際機(jī)床配置1:1，通過(guò)驗(yàn)證數(shù)控代碼、刀具軌跡、模型對(duì)比，有效檢查碰撞、過(guò)切、干涉等，軟件還可以?xún)?yōu)化刀具軌跡，提高表面質(zhì)量，延長(zhǎng)主要壽命，預(yù)測(cè)刀具是否磨損數(shù)控程序是安全可靠的，本文就是利用此功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)控代碼驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)數(shù)控代碼驗(yàn)證。

5 結(jié)語(yǔ)

本文詳細(xì)介紹了分流式葉輪的加工流程，其中包括了葉輪結(jié)構(gòu)以及加工難點(diǎn)、步驟等，然后講解了加工與編程的方法，此方法適用于葉輪的加工，同時(shí)能夠?yàn)樵擃?lèi)復(fù)雜曲面零件的五軸加工提供了一定的參考。