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(zhì)合金立銑刀，刃數(shù)為2刃，切削參數(shù)為S=6500R/MIN，F(xiàn)=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(xiàng)操作驅(qū)動(dòng)方法采用“表面積”驅(qū)動(dòng)，選擇流道曲面為驅(qū)動(dòng)表面，投影矢量采用“垂直與驅(qū)動(dòng)體”，刀軸控制釆用朝向點(diǎn)，選擇流道外的一點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)。設(shè)置切削參數(shù)為多層切削，每次2MM分13層。設(shè)置非切削移動(dòng)為進(jìn)刀類型為“圓弧相切逼近”，退刀類型為“與進(jìn)刀相同”。做好一流道刀具軌跡后，在刀具軌跡選擇“對(duì)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(zhì)合金立洗刀，刃數(shù)為2刃，切削參數(shù)為S=8500R/MIN，F(xiàn)=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(xiàng)操作驅(qū)動(dòng)方法釆用“表面積”驅(qū)動(dòng)，選擇流道曲面為驅(qū)動(dòng)表面，投影矢量采用“垂直與驅(qū)動(dòng)體”，刀軸控制采用朝向點(diǎn)，選擇流道外的一點(diǎn)為基準(zhǔn)點(diǎn)。設(shè)置非切削移動(dòng)為進(jìn)刀類型為“圓弧相切逼近”，退刀類型為“與進(jìn)刀相同”。做好一流道刀具軌跡后，在刀具軌跡選擇“對(duì)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(zhì)合金立統(tǒng)刀，刃數(shù)為2刃，切削參數(shù)為S=6500R/MIN，F(xiàn)=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(xiàng)操作驅(qū)動(dòng)方法采用“表面積”驅(qū)動(dòng)，選擇葉片曲面為驅(qū)動(dòng)表面，投影矢量采用“垂直與驅(qū)動(dòng)體”，刀軸控制采用“側(cè)刃驅(qū)動(dòng)體”，設(shè)置切削參數(shù)為多層切削，每0.5MM，分4層。設(shè)置非切削移動(dòng)為進(jìn)刀類型為“線性”，退刀類型為“與進(jìn)刀相同”。做好一葉片刀具軌跡后，在刀具軌跡選擇“對(duì)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(zhì)合金立銑刀，刃數(shù)為2刃，切削參數(shù)為S=8000R/MIN，F(xiàn)=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(xiàng)操作驅(qū)動(dòng)方法采用“表面積”驅(qū)動(dòng)，選擇葉片曲面為驅(qū)動(dòng)表面，投影矢量采用“垂直與驅(qū)動(dòng)體”，刀軸控制釆用“側(cè)刃驅(qū)動(dòng)體”。設(shè)置非切削移動(dòng)為進(jìn)刀類型為“線性”，退刀類型為“與進(jìn)刀相同”。做好一葉片刀具軌跡后，在刀具軌跡選擇“對(duì)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(jìn)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(dòng)態(tài)”仿真圖后，確認(rèn)刀具軌跡正確無刀具過切、欠切和無碰撞后，將其進(jìn)行后處理。另外刀具的軌跡線也可以檢查用來檢查刀具運(yùn)動(dòng)情況。

后處理就是將刀具的軌跡線變成機(jī)床所設(shè)別的數(shù)控指令。后處理機(jī)床的建立主要是要熟悉所使用機(jī)床的數(shù)控指令。對(duì)于不同的數(shù)控機(jī)床后處理是不一樣的，一般針對(duì)不同數(shù)控機(jī)床來建立專用的后處理。復(fù)雜的后處理要經(jīng)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(jù)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(jī)床將葉輪刀具軌跡轉(zhuǎn)化為數(shù)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(jīng)過加工模擬仿真，確定所生成的NC程序準(zhǔn)確無誤，無過切、欠切和碰撞等現(xiàn)象。將程序傳輸數(shù)控機(jī)床進(jìn)行試切加工。

將后處理的程序輸入機(jī)床有幾種途徑：

（1）通過存儲(chǔ)卡。方法是將數(shù)控程序拷貝到存儲(chǔ)卡中，將存儲(chǔ)卡插入數(shù)控機(jī)床數(shù)據(jù)接口處，通過數(shù)控系統(tǒng)來讀卡，將存儲(chǔ)卡中程序拷貝到數(shù)控機(jī)床的存儲(chǔ)內(nèi)存中。常用的是CF卡。高檔的數(shù)控機(jī)床都U盤的接口。

（2）通過計(jì)算機(jī)傳輸。將計(jì)算機(jī)和數(shù)控機(jī)床通過傳輸線連接，通常是RS232串口連接。如圖5-9為芯對(duì)芯數(shù)據(jù)線接線圖。如圖5-10為芯對(duì)芯串口線路的連接。

計(jì)算機(jī)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(shù)設(shè)置。

（3）通過網(wǎng)絡(luò)傳輸。網(wǎng)絡(luò)傳輸應(yīng)用等同于計(jì)算機(jī)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(jī)床，那數(shù)控機(jī)床先處于接受狀態(tài)，由計(jì)算機(jī)傳出。相反從數(shù)控機(jī)床傳出，就需要先計(jì)算機(jī)處于接受等待狀態(tài)，機(jī)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(shù)傳輸。

葉輪零件的質(zhì)量的檢測(cè)主要是用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x。如圖5-15所示為測(cè)量葉輪的三坐標(biāo)檢測(cè)儀。利用三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x測(cè)量葉輪零件的坐標(biāo)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(jìn)行批量生成。如果不滿足要求，應(yīng)進(jìn)行質(zhì)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(guān)重要。要檢查一下內(nèi)、外公差值設(shè)置是否為總公差值的1/3-1/5。

三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x可以測(cè)量葉輪的外形尺寸，也可以測(cè)量擬合出整體葉輪的葉片和流動(dòng)的曲面參數(shù)即點(diǎn)數(shù)據(jù)。三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x一般都具有數(shù)據(jù)分析功能可以分析出葉輪的數(shù)據(jù)信息。

整體葉輪直紋面測(cè)量的必要的數(shù)據(jù)有：上型線、下型線、內(nèi)子午線、第五軸信息、回轉(zhuǎn)中心到葉輪中心的距離或主軸擺動(dòng)中心到刀心的距離。

加工得到的整體葉輪經(jīng)三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x檢測(cè)無過切現(xiàn)象，加工過程平穩(wěn)，刀具受力較為均勻。其中葉片通過側(cè)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(zhì)量和葉片曲面質(zhì)量也是衡量整體葉輪加工質(zhì)量的重要指標(biāo)，表面粗糙度的值的測(cè)量可以采用專用檢查儀器。對(duì)表面粗糙的檢測(cè)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(shè)置其值為實(shí)際粗糙度值。

另外在整體葉輪的曲面建模時(shí)可以將曲面按一定精度離散，用這些離散點(diǎn)來表示該曲面，以每個(gè)離散點(diǎn)的法矢為該點(diǎn)的矢量方向，延長(zhǎng)與工件的外表面相交，通過仿真刀具的切削過程，計(jì)算各個(gè)離散點(diǎn)沿法矢到刀具的距離。通過比較曲面加工的內(nèi)、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(shù)據(jù)更新過程。

葉輪零件加工質(zhì)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(zhì)量，底部刃口、剛性容屑槽、螺旋角。

（2）機(jī)床的因素：包含了機(jī)床的剛性電機(jī)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(shù)和工裝夾具因素：包含了主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量、葉輪定位可靠性、葉輪頂出機(jī)構(gòu)。

（5）數(shù)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(zhǎng)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(zhuǎn)角要減速、控制好進(jìn)給速度。

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以上介紹了五軸聯(lián)動(dòng)加工中心加工葉輪的情況。從葉輪零件的程序傳輸?shù)搅慵馁|(zhì)量分析和葉輪零件的質(zhì)量檢測(cè)。整體葉輪零件通過UGNX編制程序在五軸聯(lián)動(dòng)的加工中心加工，經(jīng)實(shí)踐證明是一種有效和可行的方法

葉輪零件經(jīng)加工測(cè)試，加工順利。完成加工時(shí)間為2小時(shí)55分。經(jīng)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)檢測(cè)葉輪各項(xiàng)數(shù)據(jù)均滿足圖紙要求。這樣整體葉輪進(jìn)行了自動(dòng)加工、小批量生產(chǎn)。一個(gè)班可以完成個(gè)4-5個(gè)整體葉輪零件的加工。生產(chǎn)效率很高。同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了較好的經(jīng)濟(jì)效益。