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        基于UG五軸渦輪的數(shù)控加工

        2021-12-02 00:06:35吳院鋒邱澤元王春虎
        科學(xué)與生活 2021年25期
        關(guān)鍵詞:后處理

        吳院鋒 邱澤元 王春虎

        摘要:自20世紀(jì)中葉以來,計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)已經(jīng)成為一門高新技術(shù),改變了世界。它促進(jìn)了計(jì)算機(jī)性能的提高,包括所有技術(shù)領(lǐng)域,并影響了傳統(tǒng)技術(shù)的工作模式。離心壓縮機(jī)整體葉輪的加工是多軸數(shù)控加工最常見的實(shí)例。本文主要介紹了葉輪的加工過程,分析了葉輪仿真的全過程。

        關(guān)鍵詞:整體葉輪;UG;后處理;加工工藝;葉片

        1 定位基準(zhǔn)、夾緊方案的確定

        高速銑削要求刀具安全可靠、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于裝卸工件、減少加工過程中慣性矩的影響[1]。本文使用了一種專用夾具:圖1芯軸進(jìn)行定位裝配夾緊。將葉輪的中孔通過夾具芯軸小間隙0.02配合定位在夾具上,右端面用螺母擰緊固定,完成零件的裝夾。通過三爪卡盤夾緊工裝尾端的圓柱面使得夾具、零件的回轉(zhuǎn)中心一致,確保定位及加工精度。設(shè)置加工坐標(biāo)系G54,將葉輪的上端面設(shè)置為Z0,以?shī)A具回轉(zhuǎn)中心設(shè)置加工坐標(biāo)系的x0和Y0,最終完成加工坐標(biāo)系設(shè)定。

        2 刀具選擇

        刀具材料對(duì)刀具壽命、加工效率、加工質(zhì)量和加工成本有很大影響,尤其是表面加工[2]。為了提高流道的粗加工和半精加工效率,可以使用大直徑球刀,但還應(yīng)注意,刀具直徑受兩個(gè)葉片之間最小距離的限制,不能過大;刀具圓角半徑選擇為不大于葉片的根部圓角半徑。在加工過程中,根據(jù)葉片的結(jié)構(gòu)尺寸要求,刀具的切削刃長(zhǎng)度必須大于70mm,總長(zhǎng)度必須大于100mm。在數(shù)控機(jī)床加工中,本文從經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性、加工能力和現(xiàn)有生產(chǎn)條件等方面選擇采用整體式硬質(zhì)合金涂層刀具。

        3 進(jìn)給路線和工步順序的確定

        3.1 加工坐標(biāo)系

        (1)首先,創(chuàng)建一個(gè)UG初始化環(huán)境

        (2)打開模型,進(jìn)入加工界面(CAM模塊)

        (3)建立加工坐標(biāo)系G54,根據(jù)專用夾具夾緊圖完成加工坐標(biāo)系設(shè)定。安全設(shè)置選項(xiàng)中創(chuàng)建一個(gè)與葉輪同心半徑為100的圓作為安全平面。選擇葉輪作為部件,指定毛坯為未加工的零件。

        (5)在葉輪工作組(葉片)中創(chuàng)建葉輪形狀,然后選擇輪轂、包覆組件、葉片、葉根圓角和分流葉片。

        (6)創(chuàng)建工藝表要求的刀具組,特別注意粗加工刀具和精加工刀具的管理。

        (7)設(shè)置加工方法組以設(shè)置部件余量參數(shù)(銑削粗加工、銑削半精加工、銑削精加工)、內(nèi)外公差參數(shù)等。

        3.2 UG 加工及仿真步驟

        1、工序1

        葉輪的粗加工,粗加工過程的目的是快速去除多余材料。重要的考慮因素是加工效率,所需的進(jìn)給和切削深度越大越好,并且在最短的時(shí)間內(nèi)盡可能地切削。切削參數(shù)計(jì)算:使用硬質(zhì)合金刀具的參數(shù),算得轉(zhuǎn)速,帶入、、得到。在UG加工模塊下,在“創(chuàng)建工序”對(duì)話框中,選擇“MIL_CONTOUR”設(shè)置機(jī)床控制操作,然后選擇“CAVITY_MILL”子銑削。 碳化鎢硬質(zhì)合金Φ10R1的切削方法用于粗加工。切削模式選擇“跟隨周邊”,每刀之間的間距為刀具直徑的75%,切削層范圍類型為單向,總的切削層深度為頂面向下至61mm處,每刀切削深度1(mm),從四個(gè)方向快速完成葉輪粗加工。

        注意:下刀前一定要確保創(chuàng)建的加工坐標(biāo)系無誤。

        2、工序2

        葉片粗加工,注意葉片的震動(dòng)及變形,使用具有44錐度的Φ4合金球刀。速度,計(jì)算出的主軸轉(zhuǎn)數(shù)和進(jìn)給數(shù)如表2所示。在MILL_MULTI_BLADE模塊中使用“多葉片粗加工(MULIT_BLADE_ROUGH)”。 幾何選項(xiàng)“MULTI_BLADE_GEOM”接受設(shè)置的葉輪形狀,驅(qū)動(dòng)方法中,葉片邊緣選擇“沿葉片方面”,延伸設(shè)置為刀具的50%,每刀切削深度和步距均為 0.5mm,主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度如表2所示。

        工序2的具體內(nèi)容如表2所示。

        注意:粗加工時(shí),注意加工時(shí)間。 首次調(diào)整后,可以在不影響切削和切削過程的情況下提高進(jìn)給速度和主軸轉(zhuǎn)速,提高加工效率,始終注意刀具的狀態(tài)。

        3、工序3

        葉片及輪轂精加工,在葉片半精加工的基礎(chǔ)上,繼續(xù)精加工葉片和輪轂,滿足最終葉輪的技術(shù)要求。使用44錐度的Φ4合金球刀,轉(zhuǎn)速,。選擇MILL_MULTI_BLADE模塊中的“BLADE_FINISH”,幾何選擇“MULTI_BLADE_GEOM”接受葉輪形狀的設(shè)置,驅(qū)動(dòng)方法的精加工葉片參數(shù),分別選擇和葉片和分流葉片的加工要切削的面為所有面,切削模式選擇螺旋,刀具軸設(shè)置為自動(dòng),方法選擇“Miufinish”,深度模式“從包覆插補(bǔ)至輪轂”,每刀切削深度0.2mm。

        3.3 UG 加工及仿真

        UG軟件通過對(duì)葉輪的形狀的計(jì)算,刀具在葉片區(qū)域之間移動(dòng)時(shí)通過刀具側(cè)刃插補(bǔ)方式控制,巧妙地避開干涉,控制刀軸擺動(dòng)來繞葉片往復(fù)變換切削,使用后處理完成程序輸出,通過VERICUT模擬仿真,可檢查碰撞情況,并且計(jì)算出使用最短的刀具長(zhǎng)度切削,保證刀具加工剛性,不僅提高了加工效率,而且加工更加安全可靠。

        參考文獻(xiàn)

        [1]孫玉恒,李兆輝,肖小峰. 基于UG的數(shù)控自動(dòng)編程技術(shù)[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用,2012,(004):264-264.

        [2]紀(jì)玉坤,曹利新. 基于UG的五軸數(shù)控機(jī)床加工仿真[J]. 計(jì)算機(jī)仿真,2006,23(001):215-218.

        吳院鋒,男,漢族,1981年9月24日,陜西西安,本科 中國(guó)航發(fā)西安動(dòng)力控制科技有限公司,(710077),研究方向:航空航天零組件設(shè)計(jì)及制造。

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