文案|炎左

編輯|炎左

整體葉輪的編程過程分為四步：粗加工流道一粗加工葉片面一精加工葉片面一精加工流道。圖5-1所示為葉輪零件毛坯圖，圖5-1B和圖5-1C為葉輪的粗加工圖，圖5-1D為葉輪的精加工圖。

如圖5-1所示為整體葉輪的加工編程總的過程：

流道粗加工選擇刀具為BR4球刀，2°錐度無涂層硬質合金立銑刀，刃數為2刃，切削參數為S=6500R/MIN，F=1500MM/MIN，分層切削每刀切深2MM。加工余量留0.3MM。如圖所示5-2為其加操作軌跡圖。

從圖5-2可以看出此項操作驅動方法采用“表面積”驅動，選擇流道曲面為驅動表面，投影矢量采用“垂直與驅動體”，刀軸控制釆用朝向點，選擇流道外的一點為基準點。設置切削參數為多層切削，每次2MM分13層。設置非切削移動為進刀類型為“圓弧相切逼近”，退刀類型為“與進刀相同”。做好一流道刀具軌跡后，在刀具軌跡選擇“對象”一“變換”一類型“圓形陣列”將其圓周陣列9等份中8份。得到如圖5-2所示的刀具軌跡。

流道精加工選擇刀具為BR5球刀，無涂層硬質合金立洗刀，刃數為2刃，切削參數為S=8500R/MIN，F=1500MM/MIN，加工余量留0MM。如圖5-5所示為其加操作軌跡圖。

從圖5-5可以看出此項操作驅動方法釆用“表面積”驅動，選擇流道曲面為驅動表面，投影矢量采用“垂直與驅動體”，刀軸控制采用朝向點，選擇流道外的一點為基準點。設置非切削移動為進刀類型為“圓弧相切逼近”，退刀類型為“與進刀相同”。做好一流道刀具軌跡后，在刀具軌跡選擇“對象”一“變換”一類型“圓形陣列”將其圓周陣列9等份8中份。得到如圖5-5所示的刀具軌跡。

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葉片粗加工選擇刀具為BR4球刀，2°錐度無涂層硬質合金立統(tǒng)刀，刃數為2刃，切削參數為S=6500R/MIN，F=1500MM/MIN，分層切削每刀切深0.2MM。加工余量留0.2MM。如圖5-3所示為其加操作軌跡圖。

從圖5-3可以看出此項操作驅動方法采用“表面積”驅動，選擇葉片曲面為驅動表面，投影矢量采用“垂直與驅動體”，刀軸控制采用“側刃驅動體”，設置切削參數為多層切削，每0.5MM，分4層。設置非切削移動為進刀類型為“線性”，退刀類型為“與進刀相同”。做好一葉片刀具軌跡后，在刀具軌跡選擇“對象”一“變換”一類型“圓形陣列”將其圓周陣列9等份中8份。得到如圖5-3所示的刀具軌跡。

葉片精加工選擇刀具為BR5球刀，無涂層硬質合金立銑刀，刃數為2刃，切削參數為S=8000R/MIN，F=1500MM/MIN，分層切削每刀切深0.1MM。加工余量留0MM。如圖5-4所示為其加操作軌跡圖。

從圖5-4可以看出此項操作驅動方法采用“表面積”驅動，選擇葉片曲面為驅動表面，投影矢量采用“垂直與驅動體”，刀軸控制釆用“側刃驅動體”。設置非切削移動為進刀類型為“線性”，退刀類型為“與進刀相同”。做好一葉片刀具軌跡后，在刀具軌跡選擇“對象”一“變換”一類型“圓形陣列”將其圓周陣列9等份8中份。得到如圖5-4所示的刀具軌跡。

整體葉輪零件完成編程后，進UGCAM軟件中的刀具軌跡仿真如圖5-6所示為葉輪仿真圖。

觀察整體葉輪的程序“2動態(tài)”仿真圖后，確認刀具軌跡正確無刀具過切、欠切和無碰撞后，將其進行后處理。另外刀具的軌跡線也可以檢查用來檢查刀具運動情況。

后處理就是將刀具的軌跡線變成機床所設別的數控指令。后處理機床的建立主要是要熟悉所使用機床的數控指令。對于不同的數控機床后處理是不一樣的，一般針對不同數控機床來建立專用的后處理。復雜的后處理要經過繁瑣的工作來逐條指令制定。通用的后處理是軟件自帶的，用戶根據自己的需要來選擇使用何種后處理。如圖5-8所示，選擇五軸后處理機床將葉輪刀具軌跡轉化為數控程序。

生成葉輪的加工程序部分如下：

葉輪零件程序編制完成后，經過加工模擬仿真，確定所生成的NC程序準確無誤，無過切、欠切和碰撞等現象。將程序傳輸數控機床進行試切加工。

將后處理的程序輸入機床有幾種途徑：

（1）通過存儲卡。方法是將數控程序拷貝到存儲卡中，將存儲卡插入數控機床數據接口處，通過數控系統(tǒng)來讀卡，將存儲卡中程序拷貝到數控機床的存儲內存中。常用的是CF卡。高檔的數控機床都U盤的接口。

（2）通過計算機傳輸。將計算機和數控機床通過傳輸線連接，通常是RS232串口連接。如圖5-9為芯對芯數據線接線圖。如圖5-10為芯對芯串口線路的連接。

計算機傳輸需要特定的傳輸軟件，通常選擇CNC—EDIT傳輸軟件。如圖5-11為其傳輸軟件的界面。圖5-12為傳輸參數設置。

（3）通過網絡傳輸。網絡傳輸應用等同于計算機傳輸格式，使用的軟件有所不同。這里略。傳輸操作通常是先接收，再傳輸。傳入機床，那數控機床先處于接受狀態(tài)，由計算機傳出。相反從數控機床傳出，就需要先計算機處于接受等待狀態(tài)，機床再傳出。

另外傳輸軟件常用的還有PCIN傳輸軟件，此軟件常用于SIEMENS系統(tǒng)程序和參數傳輸。

葉輪零件的質量的檢測主要是用三坐標測量儀。如圖5-15所示為測量葉輪的三坐標檢測儀。利用三坐標測量儀測量葉輪零件的坐標值是否滿足圖紙要求。滿足要求可以將加工工藝和程序備案，進行批量生成。如果不滿足要求，應進行質量分析，主要是從葉輪零件的CAD模型和CAM刀路上檢查。CAM加工中刀軸的控制至關重要。要檢查一下內、外公差值設置是否為總公差值的1/3-1/5。

三坐標測量儀可以測量葉輪的外形尺寸，也可以測量擬合出整體葉輪的葉片和流動的曲面參數即點數據。三坐標測量儀一般都具有數據分析功能可以分析出葉輪的數據信息。

整體葉輪直紋面測量的必要的數據有：上型線、下型線、內子午線、第五軸信息、回轉中心到葉輪中心的距離或主軸擺動中心到刀心的距離。

加工得到的整體葉輪經三坐標測量儀檢測無過切現象，加工過程平穩(wěn)，刀具受力較為均勻。其中葉片通過側銑一次成形，光潔度較高。流道殘余高度0.005MM，其最狹窄處材料去除良好，符合工藝要求。

葉輪零件的流道表面質量和葉片曲面質量也是衡量整體葉輪加工質量的重要指標，表面粗糙度的值的測量可以采用專用檢查儀器。對表面粗糙的檢測需要控制刀具的行距和使用軟件的表面粗糙度值給定，一般設置其值為實際粗糙度值。

另外在整體葉輪的曲面建模時可以將曲面按一定精度離散，用這些離散點來表示該曲面，以每個離散點的法矢為該點的矢量方向，延長與工件的外表面相交，通過仿真刀具的切削過程，計算各個離散點沿法矢到刀具的距離。通過比較曲面加工的內、外偏差來判斷是否過切和漏切。采用該方法，工件表面的加工誤差可以精確地描寫出來。采用離散矢量建模方法的仿真加工過程，際上就是刀具掃描體與毛坯體的求交及毛坯體的數據更新過程。

葉輪零件加工質量要從下列因素分析：（1）刀具的因素包含刀具尺寸精度、刃帶質量，底部刃口、剛性容屑槽、螺旋角。

（2）機床的因素：包含了機床的剛性電機扭矩、定位精度、反向間隙、伺服跟蹤誤差。

（3）冷卻液的因素：包含了油性的要比水性的更適用、值、多嘴噴射等。（4）工藝參數和工裝夾具因素：包含了主軸轉速和進給量、葉輪定位可靠性、葉輪頂出機構。

（5）數控程序的合理性因素：包含了分層切削先多后少、短刀幵荒長刀光刀、先中間后兩邊、正確處理彎島、丌荒貼近型面，無需故意留余量、轉角要減速、控制好進給速度。

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以上介紹了五軸聯(lián)動加工中心加工葉輪的情況。從葉輪零件的程序傳輸到零件的質量分析和葉輪零件的質量檢測。整體葉輪零件通過UGNX編制程序在五軸聯(lián)動的加工中心加工，經實踐證明是一種有效和可行的方法

葉輪零件經加工測試，加工順利。完成加工時間為2小時55分。經三坐標測量機檢測葉輪各項數據均滿足圖紙要求。這樣整體葉輪進行了自動加工、小批量生產。一個班可以完成個4-5個整體葉輪零件的加工。生產效率很高。同時也實現了較好的經濟效益。