第一篇：基于CAXA機(jī)械制造工程師三軸葉輪加工的探索(6.6改)

基于CAXA機(jī)械制造工程師葉輪三軸加工方法的探索

劉先生皇甫瑞云

（①、②新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院）

摘要：本文從實(shí)際出發(fā)，使用CAXA機(jī)械制造工程師三坐標(biāo)編程系統(tǒng)對整體式葉輪進(jìn)行數(shù)控編程，采用曲面區(qū)域精加工方法對葉片進(jìn)行精加工，為復(fù)雜產(chǎn)品造型和數(shù)控加工提供了設(shè)計(jì)思路和方法，也給其他類型葉輪的設(shè)計(jì)與加工提供了參考方案。

關(guān)鍵字：CAXA機(jī)械制造工程師葉輪三軸加工

1、引言

葉輪在目前很多行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。由于葉輪屬于動力元件，其成型技術(shù)往往影響所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的性能。加之所有葉片都比較薄，加工時(shí)易變形，導(dǎo)致最終葉片截面形狀與原設(shè)計(jì)有較大誤差。為提高實(shí)際生產(chǎn)加工的需要，采用CAXA機(jī)械制造工程師造型，并用曲面區(qū)域加工方法生成走刀路徑，則刀具軸線方向可以根據(jù)曲面特點(diǎn)自由控制，因此刀具的實(shí)際加工角度和切削條件得到改善，同時(shí)葉片的變形小，葉片表面的光潔度高，從而提高了葉輪的加工質(zhì)量和效率。

2、葉片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

加工葉片如圖1所示，從葉片的結(jié)構(gòu)來看，其葉身型面部分為復(fù)雜的空間曲面，各部分的曲率、扭轉(zhuǎn)變化較大，是典型的薄壁件。由于它是動力等裝置的重要部件，工作條件較為惡劣，對零件本身的精度和質(zhì)量提出了很高的要求，型面的加工質(zhì)量直接影響其工作性能，從而可能影響整機(jī)的性能。由于其截面形狀，在葉盆和葉背方向上抵抗變形的能力也不同，進(jìn)排邊緣處又較薄，加工中的形變很復(fù)雜，對數(shù)控加工提出了很高的要求。

圖1 葉片加工實(shí)物

3、葉片的CAD建模

CAXA機(jī)械制造工程師是具有卓越工藝性的數(shù)控編程CAM軟件，高效、易學(xué)。為數(shù)控加工行業(yè)提供了從造型、設(shè)計(jì)到代碼生成、加工仿真及代碼校驗(yàn)等一體化流程的解決方案。

3.1構(gòu)建截面線

按設(shè)計(jì)給定數(shù)據(jù)繪制出各個(gè)平面上的截面線，建立底面草圖分別建立內(nèi)圈和外圈圓半徑為15和124，進(jìn)排氣邊緣為一段圓弧，將各曲線光滑過渡，并保證各段曲線的連續(xù)。根據(jù)給定的扭轉(zhuǎn)角將各個(gè)平面上的曲線旋轉(zhuǎn)，得到一組空間曲線，如圖2所示。

圖2 葉片的空間曲線圖3葉片實(shí)體

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3.2構(gòu)建實(shí)體

將所得到的截面線通過使用放樣增量生成實(shí)體操作，調(diào)整各數(shù)據(jù)點(diǎn)的對開萬式和曲面公差，可以得到葉片的葉身實(shí)體，如圖3所示。

4、葉片的CAM加工

4.1三坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床型面加工的優(yōu)勢

型面加工采用三坐標(biāo)加工，其特征是加工軸線始終不變，即平行于z坐標(biāo)軸。三坐標(biāo)曲面加工是通過逐行走刀來完成加工的。刀具沿各切削行的運(yùn)動，近似地包洛加工曲面。

圖4是沿葉面方向走刀，進(jìn)行葉片正面加工，采用等高線加工，這種走刀方式可以獲得較好的輪廓度，行距受到的影響也小。

圖4葉片正面加工圖5 排氣間隙余量清除

圖5是沿葉片輪廓進(jìn)行走刀，加工排氣間隙。圖6建立葉片反面模型，反面建模跟正面模型平行等距，此設(shè)計(jì)能盡量減少葉片厚度，減少風(fēng)的阻力。

圖6建立葉片反面模型圖7精加工刀軌路徑

4.2葉片的反面加工

葉片的反面為自由曲面，需要進(jìn)行半精加工和精加工。在半精加工中可以根據(jù)要加工的面生成偏置面。利用曲面區(qū)域精加工功能加工，刀具選用直徑為8的球刀加工，半精加工步距取1mm，精加工步距取0.3mm，采用曲面區(qū)域精加工。精加工刀軌路徑如圖7所示。

4.4后置處理及DNC加工

后置處理系統(tǒng)配置了適應(yīng)單類型控制系統(tǒng)的通用后處理器，該后置處理器提供了種功能數(shù)據(jù)庫模型，用戶根據(jù)數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的具體情況，可以對其數(shù)據(jù)庫進(jìn)行修改和編譯，定制出適應(yīng)某數(shù)控機(jī)床的專用后置處理程序。通過通信功能設(shè)置傳輸文件格式、串口，傳輸速率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位等與CNC控制器的參數(shù)一致，從而實(shí)現(xiàn)在線加工。

5、結(jié)束語

Caxa機(jī)械制造工程師以其強(qiáng)大的功能已被我們成功地應(yīng)用于葉片的三軸聯(lián)動加工中，較好地解決了該類零件的批量生產(chǎn)中的質(zhì)量、效率和成本問題，同時(shí)提高了設(shè)備的利用率，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)：

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