半開式整體葉輪數控插銑加工刀具軌跡規(guī)劃研究.pdf

1、半開式整體葉輪廣泛應用于離心壓縮機、鼓風機等透平機械中。該類零件結構復雜，加工精度要求高，且多由難切削材料制成，是公認的難加工零件。當前，在五軸數控機床上進行整體銑制是該類零件主流的加工方法。其中，粗加工工藝的優(yōu)劣對葉輪的加工效率和生產成本有著重要的影響。本文基于高效的“鉆+銑”組合插銑加工工藝，研究將其應用于半開式整體葉輪的通道粗加工中，主要研究內容如下:
　　首先，針對傳統(tǒng)插銑存在的問題，并結合最新的刀具技術，提出了基于“鉆+

2、銑”組合的插銑加工工藝。加工實驗證實該加工工藝可行，而且材料去除率高，切削穩(wěn)定性較好，并能有效避免“頂刀”現象。通過分析半開式整體葉輪的插銑粗加工工藝，提出了表征通道毛坯余量的通道橫斷面的概念，并建立了粗加工可行域。
　　其次，詳細研究了半開式整體葉輪插銑加工工藝的刀具軌跡規(guī)劃方法。首先，借助通道橫斷面，基于等弧長法和刀具加工要求，構造沿流向均勻分割通道的圓錐截面族。然后，利用圓錐截面族與葉片偏置面的交線端點確定邊界刀位點，并使用

3、基于點到面距離檢測的方法修正發(fā)生碰撞干涉的邊界刀位點。在各圓錐截面內，同樣基于等弧長法和刀具加工要求，插值刀心點和刀軸矢量，最終獲得均勻分布于通道內的刀位點。另外，借助通道橫斷面，分析了避免變軸插銑“頂刀”現象的條件，并研究了深通道葉輪的分層加工方法。
　　再次，利用二次開發(fā)技術開發(fā)半開式整體葉輪插銑粗加工專用編程模塊。針對現有CAM軟件在多坐標點位加工編程方面能力有限，使用UG二次開發(fā)工具UG/Open將上述規(guī)劃方法集成到軟件系

4、統(tǒng)中。其中，首先利用UG/Open GRIP工具自動生成邊界數據點;其次利用UG/Open API工具和C語言編程自動生成刀具軌跡。從而實現了該插銑加工方案的計算機輔助編程，大大縮短了開發(fā)周期。
　　最后，以實際生產的某半開式整體葉輪為例，實驗驗證了該加工方案的可行性。首先，選擇了合適的五軸數控機床和毛坯模型。然后，基于后置處理得到的NC代碼，在VERICUT軟件平臺上進行加工仿真，經仿真無誤后，在機床上進行了試切加工實驗。實驗結