時間:2020-04-28 00:19來源(yuan):未知 作者(zhe):中國機床網 點擊:
整體葉輪作為(wei)動力機械的關鍵部件,廣泛應用于(yu)航空航天等領域。葉輪葉片的型(xing)面非常復雜,對(dui)發動機性能影(ying)響大,設計研制周期長,制造工作量大,其加工技術一直被(bei)視為(wei)制造業中的重要課(ke)題(ti)。傳統加工工藝采取(qu)分體加工方案,即葉片與(yu)輪轂分別采用不同的毛(mao)坯,分別
    整體葉輪作為(wei)動力機械的關鍵部件,廣泛應用于(yu)航空航天等領域。葉輪葉片的型(xing)面非常復雜,對(dui)發動機性能影(ying)響大,設計研制周期長,制造工作量大,其加工技術一直被(bei)視為(wei)制造業中的重要課(ke)題(ti)。傳統加工工藝采取(qu)分體加工方案,即葉片與(yu)輪轂分別采用不同的毛(mao)坯,分別加工成形後將(jiang)葉片焊fu)釉諑朱鄙稀8梅槳覆(fu)喚齜咽狽蚜Γ 夷岩員Vzheng)葉輪的各項(xiang)性能指(zhi)標。

    隨著高速(su)銑削技術、多軸尤(you)rao)涫俏逯 鞀布AM技術的不斷發展,應用五軸聯動數控機床進行葉輪加工,既(ji)可(ke)以保證(zheng)刀具(ju)的球頭部分對(dui)工件進行準ji)返那邢鰨 摯ke)以利用其轉動軸工作以避免(mian)刀具(ju)的刀體或刀桿部分與(yu)工件其他部分發生(sheng)干涉或過(guo)切,充分滿足了葉輪零(ling)件生(sheng)產的要求。

    對(dui)于(yu)CAD/CAM處理(li)後產生(sheng)的葉輪加工程序,在葉輪正式加工之前,都必須(xu)經(jing)過(guo)刀具(ju)軌跡的干涉檢驗和程序試切xiao)F淠康木褪俏wei)了檢驗和驗證(zheng)NC程序的正確性,因(yin)而產生(sheng)了虛擬現實技術的仿(fang)真技術,它(ta)能夠全面逼真地反映(ying)現實加工環境和加工的過(guo)程,如(ru)工件的裝夾定位、機床調整、切削參數選取(qu)、加工結果和設計結果的比較xi)齲煌 保 dui)yue)庸?guo)程中出現的踫撞、干涉等進行提前預警(jing)。因(yin)此合(he)理(li)地評價了現場工、夾xiao) 毒ju)等的實用性,並能對(dui)產品、工裝等的可(ke)加工性和工藝規程的合(he)理(li)性進行評估(gu),這(zhe)也cai)槍?鍘 喑倘嗽彼枰 摹/p>

    葉輪加工工藝分析

    葉輪結構可(ke)分為(wei)輪轂曲面以yue)耙鍍 部分,葉片包含(han)包覆(fu)曲面、壓(ya)力曲面和吸力曲面,如(ru)圖1所示。葉輪輪轂曲面由葉片中性面根(gen)部曲線和葉片中性面頂部曲線繞(rao)Z軸轉而成;經(jing)過(guo)旋轉軸Z的設計基(ji)準面為(wei)子(zi)午面;中性面是處于(yu)葉片壓(ya)力面和吸力面中間位置(zhi)的曲面。

葉輪在航空航天等領域的廣泛應用

葉輪在航空航天等領域的廣泛應用

 

    從整體葉輪的結構特點可(ke)以看出,加工整體葉輪時刀具(ju)軌跡規劃(hua)的約(yue)束條件較多,相鄰葉片空間較小(xiao),加工時極易(yi)產生(sheng)踫撞干涉,自動生(sheng)成無干涉刀位軌跡較困(kun)難。

    整體葉輪的加工難度如(ru)下所述︰

    (1)葉輪加工流道(dao)變窄(zhai),葉片相對(dui)較長,剛度較xi)停 shu)于(yu)薄壁類(lei)零(ling)件,在加工過(guo)程中極易(yi)變形。

    (2)流道(dao)最窄(zhai)處葉片深(shen)度超(chao)過(guo)刀具(ju)直徑的9倍以上,相鄰葉片空間極窄(zhai),在清角加工時刀具(ju)直徑較小(xiao),刀具(ju)容易(yi)折斷,切削深(shen)度的控制也cai)羌庸?墓?際酢/p>

    (3)葉輪曲面為(wei)自由曲面(包含(han)小(xiao)葉片、窄(zhai)流道(dao)),葉片扭(niu)曲比較嚴重,加工時極易(yi)產生(sheng)干涉。

    本課(ke)題(ti)采用米克朗UCP800DURO五軸聯動加工中心完成對(dui)葉輪的精加工。

    根(gen)據工藝分析結果及采用的五坐標精加工設備,本課(ke)題(ti)所選案例——葉輪的加工路線為(wei)︰毛(mao)坯→車加工外子(zi)午曲面→五坐標精加工。對(dui)于(yu)葉片及圓角,采用五坐標設備一次加工完成,既(ji)保證(zheng)了刀具(ju)軌跡切削的連續性,又保證(zheng)了葉片、圓角的精度以yue)耙鍍 馱步侵 淶南謂櫻 渲形遄昃 庸??螄阜治wei)︰荒加工流道(dao)→葉片荒加工→葉片半精加工→流道(dao)半精加工→葉片精加工→流道(dao)精加工。

    本課(ke)題(ti)采用UGNX4.0對(dui)整體葉輪進行加工軌跡規劃(hua)及數控程序的編制。

    構建虛擬仿(fang)真平台

    虛擬仿(fang)真加工技術的一項(xiang)指(zhi)標就是要求虛擬仿(fang)真環境及系(xi)統能夠逼真地反映(ying)現實加工。因(yin)此,在構建虛擬機床環境的過(guo)程中,需要認真搜集物理(li)機床的相關技術資料及外觀資料,明確機床各運動軸之間的幾何運動關系(xi),確保構建的虛擬機床環境與(yu)物理(li)機床環境相一致。

    1虛擬仿(fang)真

    選擇Vericut軟件,並輔助CimcoEdit軟件作為(wei)工藝仿(fang)真系(xi)統構建的平台來對(dui)整體葉輪進行虛擬仿(fang)真。

    (1)Vericut軟件。

    Vericut是美國CGTech公(gong)司開發的專為(wei)制造業設計的CNC數控機床加工仿(fang)真和優化軟件,該軟件自1988年問shi)shi)以來,廣泛應用于(yu)結構復雜的零(ling)件和高精密零(ling)件(如(ru)透平機械零(ling)件)加工領域。Vericut通(tong)過(guo)準備模擬整個機床加工過(guo)程和校驗加工程序,避免(mian)了機床踫撞和干涉,實現了程序的優化,提高了生(sheng)產效率(lv)和零(ling)件表(biao)面質量。

    (2)CimcoEdit軟件。

    除了采用仿(fang)真功能比較強大的Vericut軟件外,還在編程員與(yu)操作者(zhe)2個不同的層面引入了一款比較方便的程序代(dai)碼編碼查看軟件CimcoEdit。它(ta)對(dui)yue)撲suan)機硬件環境要求低(di),易(yi)于(yu)操作和應用,適(shi)合(he)在制造現場應用,並具(ju)有實用的數控編輯功能、文件的智能比較、刀位軌跡的三(san)維模擬及程序統計等功能。

    2UCP800五軸加工中心仿(fang)真平台

    工藝仿(fang)真系(xi)統的建立,需要對(dui)機床環境、夾具(ju)、刀具(ju)、控制系(xi)統等預先定義或配置(zhi),為(wei)了獲(huo)得(de)機床幾何運動模型(xing)及相關數據,需要分析、測量機床相關部件間的機械運動關系(xi)及相應的尺寸(如(ru)X、Y、Z、A、C各軸間幾何運動關系(xi))、工作台尺寸、附(fu)件頭的尺寸規格、橫梁距離(li)工作台的初(chu)始高度等qu)/p>

    通(tong)過(guo)對(dui)機床相關技術資料xi)氖佔  li)、分析,使用UGNX4.0CAD軟件功能,以機床C旋轉台中心為(wei)零(ling)點構建UCP800機床3D模型(xing),完成了米克朗五坐標機床模型(xing),如(ru)圖2所示。

葉輪在航空航天等領域的應用

葉輪在航空航天等領域的應用

 

    根(gen)據圖2所示機床的幾何運動結構,在Vericut軟件模擬仿(fang)真環境下,打開“ComponentTree”機床結構樹,在“Base(0,0,0)”節點下lv)紫忍砑踴駁、Y、Z、A、C共5個運動部件,然(ran)後根(gen)據各軸間的聯動關系(xi)通(tong)過(guo)拖拽方式進行重新布局。為(wei)了實現機床仿(fang)真的真實性,將(jiang)UG構建的3D機床各部件以STL格式輸出並添加到機床結構樹的各個相關部件下,配置(zhi)完成UCP800機床結構樹。

    對(dui)于(yu)機床來講(jiang),控制系(xi)統是正確模擬加工程序的前提,是對(dui)yue)庸?絛蛑zhi)令的解釋和處理(li)。接下來為(wei)葉輪仿(fang)真環境配置(zhi)控制系(xi)統。米克朗UCP800坐標機床的CNC控制系(xi)統配置(zhi)為(wei)HeidenhainiTNC530系(xi)統,因(yin)此選擇Vericu軟件“Library”目錄下的Hei530.ctl。

    Vericut軟件本身(shen)已有控制系(xi)統的基(ji)本功能,但對(dui)于(yu)每(mei)一台物理(li)機床設備,都會有一些特殊指(zhi)令,針對(dui)這(zhe)些控制系(xi)統文件不具(ju)備的特殊指(zhi)令,就必須(xu)經(jing)過(guo)二(er)次開發,通(tong)過(guo)宏命令、編寫子(zi)ying)絛虻壤詞迪痔厥舛ㄖ啤(責任編輯︰中國機床網)

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