多軸數(shù)控加工工藝實驗

word文檔可自由復(fù)制編輯多軸數(shù)控加工工藝實驗葉輪的加工工藝設(shè)計概述葉輪零件造型應(yīng)考慮到流體力學(xué)，空氣動力學(xué)等多個學(xué)科領(lǐng)域的專業(yè)知識，其造型之復(fù)雜，葉片加工精度要求之高，輪轂要求與所對應(yīng)的軸配合等等導(dǎo)致葉輪零件加工困難，傳統(tǒng)的葉輪加工是將葉片與輪轂單獨加工，最后進行裝配或是焊接在一起，然而這樣會導(dǎo)致更多的工序，既耗費時間，也可能需要更多的裝備來實現(xiàn)葉輪的加工，隨著科學(xué)技術(shù)的進步，數(shù)控機床應(yīng)運而生，尤其是五軸數(shù)控機床的誕生是機械加工行業(yè)的一次跨越性的發(fā)展，五軸數(shù)控機床可運用于加工以前所不能加工的整體式葉輪零件，極大的縮短了加工時間，極大的提高了加工精度，提高了機械加工效率，目前五軸數(shù)控機床加工整體式葉輪零件普遍流行，五軸數(shù)控機床解決了葉片薄難以加工，精度要求較高難以實現(xiàn)，產(chǎn)品更新速度快難以追趕等問題。葉輪工藝分析葉輪的幾何參數(shù)從葉輪的三個視圖中可以看到，整體葉輪可分為輪轂曲面（Hub）及葉片曲面(Blade)兩個部分，葉片又包含覆蓋曲面(ShroudSurface)、壓力曲面(PressureSurface)及吸力曲面(SuctionSurface)和圓角曲面四個部分，并且葉輪的出口直徑為491.2mm，出口葉片高度為50.6mm，進口直徑為278.7mm，進口葉片高度為142.9mm，葉片和輪轂曲面間的交接處即倒圓角R為3mm，葉輪頂部的直徑為191.4mm，底部厚度為26mm，葉輪的其他詳細尺寸參數(shù)如圖2.1中所示。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC1葉輪零件的前視圖與頂視圖葉輪的結(jié)構(gòu)與加工難點在本文中得整體式葉輪當(dāng)中，葉輪的出口直徑為491.2mm，由葉輪的兩個視圖（圖2.1）可知該葉輪含有12個葉片，出口葉片高度為50.6mm，進口直徑為278.7mm，進口葉片高度為142.9mm。對葉輪的基本要求是：(1)能給出較大的能量源；(2)氣體流過葉輪的損失要小，即氣體流經(jīng)過葉輪的效率要高；(3)氣體流出葉輪時各參數(shù)合宜，使氣體流過后面固定元件時的流動損失較小；(4)葉輪型式能使整機性能曲線的穩(wěn)定工況區(qū)及高效區(qū)范圍較寬。綜合以上信息，本文葉輪的加工難點主要有一下幾點：葉輪尺寸較小，又含有12個葉片，這就使得葉片間的相鄰距離很近，這樣的加工槽道非常窄，很大程度上加大了加工難度；葉片的厚度非常薄，高度大，不利于刀具的加工；葉片面為自由曲面，彎曲程度大，后仰趨勢很嚴重；同一葉片面彎曲的方向也不一致，一端后仰，一端前傾，加工時極易產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，有的曲面還要進行分段加工，雖然解決了干涉現(xiàn)象，卻很難保證加工免得一致性；由于葉輪強度要求較高，在葉輪的輪轂與流道連接處需要采用圓角連接。綜上所述葉輪的技術(shù)要求如下：任何機械加工所得到的零件表面，實際上都不是完全理想表面。實踐證明，機械零件的破壞，一般都是從表面層開始的，這說明零件的機械加工表面質(zhì)量是至關(guān)重要的它對產(chǎn)品的質(zhì)量有很大影響。表面質(zhì)量的好壞對零件耐磨性、耐疲勞性、耐蝕性以及零件配和質(zhì)量都有一定影響。由于整體式葉輪是轉(zhuǎn)子的重要部分，其葉片表面經(jīng)常與流體發(fā)生周期性的摩擦，需要較高的表面質(zhì)量來提高葉輪零件葉片的耐磨性以及耐蝕性以及耐疲勞性，這使得對葉片的表面粗糙度要求較高表，設(shè)定葉片表面粗糙度為Ra1.6。兩端面表面粗糙度Ra12.5[13]。整體式葉輪內(nèi)孔表面作為配合表面需要較高的表面質(zhì)量，取表面粗糙度為Ra1.6,，葉輪底部外圓用于定位作用，需要較高的表面粗糙度以及加工精度，表面粗糙度需要到達Ra3.2。底端面也用于定位，表面粗糙度要求達到Ra1.6。由于葉輪零件葉片繞中心線列陣排列，在加工時可以將零件旋轉(zhuǎn)一定角度來進行加工，這樣可以減少UG編程負擔(dān)，提高工作效率。葉輪工藝規(guī)劃設(shè)計葉輪毛坯的確定選擇毛坯材料毛坯材料的選擇時零件設(shè)計中的重要一環(huán)。合理選擇毛坯類型會使零件制造工藝簡單、生產(chǎn)率高、質(zhì)量穩(wěn)定、成本降低。由于鍛件毛坯適應(yīng)性較廣，力學(xué)性能好，強度高、沖擊性好、抗疲勞性高、合金組織較細、內(nèi)部缺陷較少以及精度較高等優(yōu)點符合毛坯選擇三大原則（使用要求原則、經(jīng)濟性原則以及實際生產(chǎn)條件原則）。故選擇鍛件材料作為毛坯。整體式葉輪葉片材料需要較高的抗疲勞性、抗腐蝕性、高強度以及耐磨性。而鋁合金具有較高的強度，鍛造性能好，同時具有良好的耐熱性、塑性和高的韌性等。故選擇鋁合金作為加工材料[14]/[15]。確定鍛件的公差等級由于該零件的技術(shù)要求和功用，確定該鍛件的精度等級為F級。確定毛坯的機械加工余量和公差葉輪零件的直徑為D=491.2mm，高度為H=142.9mm，內(nèi)孔直徑為d=130mm，因為0.1D<H<0.3D，可選用帶孔圓盤自由鍛件。查《實用機械加工工藝手冊》表3-25，加工余量，，。其毛坯零件圖如圖2.2所示。圖2-SEQ圖2-\*ARABIC2毛坯零件圖確定毛坯尺寸公差在UG模型中計算出葉輪零件的體積為9437.705cm3，毛坯體積大小為30120.8376cm3，估計鋁合金的密度為2.6g/cm3，則零件成品質(zhì)量為24.5kg，毛坯質(zhì)量為78.3kg。則鍛件的復(fù)雜系數(shù)S：S介于0.16和0.32之間，屬于S3級。鍛件材質(zhì)系數(shù)M，由于材料為鋁合金，含鋁量大于3%，故鍛件的材質(zhì)系數(shù)屬于M2級。根據(jù)參考書目[9]表3-38知鍛件直徑尺寸的公差值和偏差值為：，毛坯的高度尺寸公差為：。故毛坯直徑公差尺寸為：，毛坯的高度公差為：。加工基準(zhǔn)的選擇整體式葉輪在五軸數(shù)控機床上加工主要包括流道曲面和葉片表面的加工，而其他工序可以在普通機床上完成，本文討論的問題也主要集中在流道曲面和葉片表面的加工。根據(jù)基準(zhǔn)的用途不同，可分為兩類：設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)。而工藝基準(zhǔn)又可以分為定位基準(zhǔn)、測量基準(zhǔn)和裝配基準(zhǔn)三類。在加工過程中，定位對加工質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率有很大影響，因此需要合理地選擇定位基準(zhǔn)。由于工序性質(zhì)不同，在不同的加工階段，對定位基準(zhǔn)的要求不同。在粗加工階段，主要任務(wù)是切除大部分余量，要考慮用較大的切削量以提高勞動生產(chǎn)率。在選擇定位基準(zhǔn)時，應(yīng)注重保證工件在安裝時要穩(wěn)定可靠；在半精加工階段，一般自由表面要達到最終要求，并且為主要表面精加工作準(zhǔn)備，因此選擇粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)如下：粗基準(zhǔn)：棒料在車床上加工時，以外圓和一個端面作為粗基面，加工孔和另一端端面至技術(shù)要求精基準(zhǔn)：以內(nèi)孔表面和一個加工端面為基準(zhǔn)加工葉輪基本回轉(zhuǎn)體;以內(nèi)孔和葉輪底面為基準(zhǔn)加工葉輪輪轂曲面和葉片以及葉輪流道。加工方法的確定數(shù)控加工方法的選擇應(yīng)以滿足加工精度和表面粗糙度的要求為原則。由于獲得同一級加工精度及粗糙度的加工方法一般有許多，在實際選擇時，要根據(jù)零件的形狀，尺寸和熱處理要求等全面考慮。零件上比較精密的尺寸及表面加工，通常是通過粗加工，半精加工和精加工逐步達到要求的。對這些加工部件僅僅根據(jù)質(zhì)量要求選擇相應(yīng)的加工方法是不夠的，還應(yīng)該正確的確定從毛坯到最終成型的加工方案。除此之外，在加工過程中，還要盡量減少安裝次數(shù)，一次加工中進行多面加工，以保證高的表面相互位置精度，并采用工序集中的原則來組合工序。對葉輪加工時，加工采用輪轂與葉片在一個毛坯上進行成形加工，而不采用葉片加工成形后焊接在輪轂上的工藝方法，綜上所述，葉輪的加工方法如下：毛坯棒料兩端面加工由于毛坯兩端端面直徑較大，適合采用銑削的方式切除工件余量，對于頂端面稍微粗銑就可以了，而對于底端面在加工葉輪葉片式作為定位基準(zhǔn)，對其精度和粗糙度要求較高，需對其進行半精銑。毛坯外圓加工先對毛坯外圓進行粗車，為減少半精車工序時間，可以在粗車之后粗車回轉(zhuǎn)體，然后對毛坯底部外圓進行半精車。粗車內(nèi)孔和內(nèi)孔，半精車內(nèi)孔和磨內(nèi)孔。粗車內(nèi)孔回轉(zhuǎn)體葉片的開槽加工選擇氣流通道的中間位置為開槽加工的起始位置，因為要加工的面為曲面，故適合采用錐形銑刀，由于葉片與葉片之間的最小間距的緣故，所用的錐形銑刀直徑設(shè)為10mm，長度為75mm，刀刃長度為50mm，刀刃數(shù)為3。以平行于氣流流道走到，同時保證一定的加工余量。其葉輪氣流通道開槽加工簡圖如圖2.3[16]/[17]所示圖2-SEQ圖2-\*ARABIC3葉輪氣流通道開槽加工葉片的粗加工葉片分為壓力曲面、吸力曲面、圓角曲面以及覆蓋曲面，對于壓力曲面、吸力曲面采用錐形銑刀，銑刀直徑為6mm，長度為75mm，刀刃長50mm，刃數(shù)為2。并保有一定的半精銑余量。葉片半精銑加工葉片半精銑的加工方法跟粗銑方法差不多，它的區(qū)別在于部件余量的設(shè)置以及刀具大小的設(shè)置。工藝路線的確定經(jīng)過上面的分析，確定以下加工路線：工序1：下料；鍛造毛坯，鍛造出，的盤狀形毛坯；工序2：正火、退火；工序3：工步：夾毛坯底端，粗銑頂部端面；夾葉輪頂端，粗銑底部端面和半精銑底部端面；工序4：工步：夾毛坯底端，粗車外圓至直徑；粗車葉輪基本回轉(zhuǎn)體；半精車底部外圓；粗車內(nèi)孔深度為29.5mm和內(nèi)孔；半精車內(nèi)孔至直徑為；工序5：用砂輪磨內(nèi)孔至；工序7：工步：葉片壓力曲面的粗加工；葉片吸力曲面的粗加工；葉片圓角曲面的粗加工；葉片覆蓋曲面的粗加工；葉片壓力曲面的半精加工；葉片吸力曲面的半精加工；葉片圓角曲面的半精加工；葉片覆蓋曲面的半精加工；流道粗銑加工流道半精銑加工清洗；工序8：檢驗。選擇加工刀具與傳統(tǒng)的加工方法相比，數(shù)控加工對刀具的要求更高。尤其在刀具的剛性及耐用度方面較傳統(tǒng)加工更嚴格。若刀具剛性不好，會影響生產(chǎn)效率，在加工過程中較易出現(xiàn)打刀事故，也會降低加工精度，影響數(shù)控機床技術(shù)的體現(xiàn)。若刀具耐用度差，則需要經(jīng)常換刀、對刀，從而增加輔助服務(wù)時間，造成機床設(shè)備的閑置，并且容易在工件表面上留下接刀痕跡，影響工件表面質(zhì)量。此外，還要求刀具精度高，尺寸穩(wěn)定，安裝調(diào)整方便。對于復(fù)雜整體葉輪類零件，其刀具選擇情況如下：由于毛坯零件直徑較大毛坯硬度較大，在銑削頂部斷面和底部斷面過程中選擇硬質(zhì)合金端銑刀；在粗車外圓與粗車回轉(zhuǎn)體階段，外圓車刀；在粗車內(nèi)孔和半精車內(nèi)孔時選擇車孔刀；加工流道時，在流道尺寸允許的情況下盡可能采用大直徑的刀具。粗加工刀具一般選擇錐柄球頭銑刀。精加工選擇錐柄球頭刀具，錐度有利于提高刀具的剛性，但錐度不宜太大，一般3~5度較合適。為提高加工效率，在不發(fā)生碰撞干涉的情況下盡可能選用大直徑銑刀，并優(yōu)先選多刃銑刀。采用直徑10mm，長度為75mm，刀刃長度為50mm，刀刃數(shù)為3的錐形銑刀。在半精銑流道中為提高零件的表面質(zhì)量，需要選擇刀具直徑較小的錐形銑刀，故選擇D6的錐形銑刀。葉片粗銑加工過程中，由于葉片為非平面，宜采用錐形銑刀，葉片壓力面和吸力面加工時采用直徑為6mm，長度為75mm，刀刃長度為50mm，刀刃數(shù)為3的錐形銑刀。圓角曲面加工時選擇直徑為2mm，長度為75mm，刀刃長度為50mm，刀刃數(shù)為3的錐形銑刀。在葉片半精銑中，為提高壓力曲面和吸力曲面的表面質(zhì)量，適合選擇D4的錐形銑刀，而對于圓角表面，可以采用直徑為D1的錐形銑刀。夾具選擇在機械制造過程中，為了固定加工對象，使其占有正確的位置，需要用到夾具。針對整體式葉輪零件的五軸數(shù)控加工，在粗加工階段以毛坯外圓和頂部端面為基準(zhǔn)，可以采用三爪卡盤為夾具來固定毛坯，同時頂平面應(yīng)與機床水平平面對齊。在半精加工階段，葉輪零件主要是在銑床上完成整個加工，為限制葉輪的自由度，可采用芯軸為夾具，實行葉輪零件的定位。加工余量的分配加工余量的選擇正確與否對零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和成本又非常重要的意義。毛坯余量太大，一方面浪費材料，另一方面要增加機械加工的勞動工作量，從而使生產(chǎn)率下降，生產(chǎn)成本增加。相反，如果毛坯余量太小，將使毛坯制造困難，并且不能切除上道工序加工中留下的缺陷，從而造成廢品或次品，因此，加工余量的選擇對零件加工至關(guān)重要。加工余量的概念在毛坯加工成成品的過程中，某一個表面上毛坯開始切除的全部多余金屬層的厚度，稱為該表面的總加工余量。在完成一個工序時，從某一表面上所切除的金屬厚度稱為工序加工余量。總加工余量和工序加工余量的關(guān)系為：式中——總加工余量——工序加工余量——加工某一表面的機械加工工序數(shù)目在設(shè)計工藝工程時，根據(jù)各工序的性質(zhì)來確定每一個工序的加工余量，進而可以計算出各工序的工序尺寸。但在加工過程中，由于工序尺寸有公差，實際上每個工件所切除的余量是有變化的。因此，加工余量又有基本余量、最大余量和最小余量。通常所說的加工余量是指基本余量，其大小等于前后兩工序的基本尺寸之差。即式中——本工序的工序尺寸；——上工序的工序尺寸。對于最大加工余量和最小加工余量的計算，因加工內(nèi)、外表面的不同而不同。影響加工余量的因素因為工序加工余量的大小，對本工序的加工質(zhì)量要產(chǎn)生重要的影響，基本的原則是經(jīng)過本工序的機械加工后，不再留有上工序的加工痕跡和缺陷。因此分析影響加工余量的因素時，應(yīng)該考慮下面一些因素。前一工序加工的表面質(zhì)量前一工序的尺寸公差前一工序的形狀位置關(guān)系誤差本工序的安裝誤差加工余量的確定方法加工余量的確定方法有三種：查表法：根據(jù)生產(chǎn)實踐和實驗研究，已將毛坯余量和各種工序的工序余量數(shù)據(jù)匯編成手冊。在確定加工余量時，可以從手冊中查得所需數(shù)據(jù)，然后結(jié)合本廠的實際情況進行適當(dāng)?shù)男拚?。?jīng)驗估算法：該法是根據(jù)實踐經(jīng)驗來確定加工余量的。一般而言，為防止見工余量不足而產(chǎn)生廢品，往往估計得數(shù)據(jù)都偏大，所以該法只適用于單件、小批量生產(chǎn)。分析計算法：是根據(jù)加工余量計算公式和一定的試驗資料，通過計算來確定加工余量的一種方法。采用這種方法確定的加工余量比較合理，丹不許有比較全面可靠的試驗資料及先進的計算手段，該法在生產(chǎn)中應(yīng)用較少。根據(jù)《機械加工工藝設(shè)計員手冊》查得各工序加工余量如下：由于毛坯端面作為基準(zhǔn)，只需粗銑即可，查得粗銑工序加工余量2.5mm，半精銑加工余量為1.5mm。在車外圓階段，由于粗車和精車都是在熱處理之后，經(jīng)熱處理零件的粗車直徑加工余量為：2.8mm，經(jīng)熱處理后的半精車直徑加工余量為：2.3mm。在加工內(nèi)孔階段，車孔時粗車余量為：2.5mm，半精車余量為：1.5mm。粗磨加工余量為：0.5mm。輪轂曲面粗加工余量為2mm，半精加工余量為0.5mm，葉片曲面粗加工余量為1.75mm，半精加工余量為0.25mm。加工工序尺寸的確定計算各加工工序的基本尺寸，依次為：底部外圓：半精車后保證圖紙尺寸為：491.2mm粗車后鍛造后毛坯506.2mm底部內(nèi)孔：磨削后保證圖紙尺寸為：130.0mm半精車后粗車后128.0mm鍛造后毛坯116.0mm確定毛坯的厚度尺寸：半精銑底部端面后保證圖紙尺寸為：142.9mm粗銑底端面后粗銑頂端面后鍛造后毛坯162.9mm根據(jù)《機械加工工藝手冊》表4-15，查得粗銑后公差等級為IT11，表面粗糙度為：Ra25。查得粗銑后半精銑公差等級為IT8，表面粗糙度為Ra3.2。由表4-12得，粗車后公差等級IT11，表面粗糙度Ra25，粗車后半精車公差等級IT7，表面粗糙度Ra12.5。由制造技術(shù)課本可知，加工內(nèi)孔過程中，粗鏜或粗車后公差等級IT12，表面粗糙度Ra12.5；半精車或半精鏜后公差等級IT9，表面粗糙度Ra3.2；粗磨后公差等級IT7，表面粗糙度Ra0.8。根據(jù)上述經(jīng)濟加工精度查公差表，將查得的公差值按“入體原則”標(biāo)注在工序基本尺寸上。根據(jù)參考書目[9]表3-38知鍛件直徑尺寸的公差值和偏差值為：，毛坯的高度尺寸公差為：。故毛坯直徑公差尺寸為：，毛坯的高度公差為：。為清楚起見，把上述和查表結(jié)果匯總?cè)缦拢和鈭A直徑工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的確定：表2-SEQ表2-\*ARABIC1外圓直徑工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸工序名稱工序間余量/mm工序工序基本尺寸/mm標(biāo)注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度/半精車2.3（）Ra12.5491.2粗車2.8（）Ra25491.2+2.3=493.5毛坯毛坯高度工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的確定：表2-SEQ表2-\*ARABIC2毛坯高度工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸工序名稱工序間余量/mm工序工序基本尺寸/mm標(biāo)注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度/半精銑底端面1.5Ra3.2142.9粗銑底端面2.5Ra25142.9+1.5=144.4粗銑頂端面2.5Ra25144.4+2.5=146.9毛坯146.9+2.5=149.4內(nèi)孔直徑工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸的確定：表2-SEQ表2-\*ARABIC3內(nèi)孔直徑工序尺寸、公差、表面粗糙度及毛坯尺寸工序名稱工序間余量/mm工序工序基本尺寸/mm標(biāo)注工序尺寸公差/mm經(jīng)濟精度/mm表面粗糙度/粗磨0.5Ra0.8130半精車1.5Ra3.2130-0.5=129.5粗車2.5Ra12.5129.5-1.5=128毛坯確定切削用量切削用量包括背吃刀量、進給量和切削速度。確定順序是先確定背吃刀量、進給量，再確定切削速度。銑底頂部端面由于頂部表面處于粗銑狀態(tài)，應(yīng)選擇盡可能大的背吃刀量，粗銑加工余量為2.5mm，故選擇背吃刀量=2.5mm。刀具用的是端面銑刀，根據(jù)粗銑加工余量，選擇背吃刀量（銑削深度）p=1.7mm，銑削速度c銑刀直徑以及銑刀轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為：(m/s)(2-1)式中d0——銑刀的直徑，n——銑刀的轉(zhuǎn)速。根據(jù)參考文獻[9]表6-16選擇XQ209/2M龍門銑床加工葉輪零件，機床總功率為27.8KW，刀具直徑設(shè)為200mm，粗銑時主軸轉(zhuǎn)速取300r/min，半精銑時主軸轉(zhuǎn)速去150r/min。根據(jù)參考文獻[9]表7-1選擇刀具型號為YT5。根據(jù)參考文獻[10]附表8粗銑時，銑刀進給量取=0.15mm/z，半精銑時，銑刀進給量取=0.5mm/r，齒數(shù)設(shè)為10。每轉(zhuǎn)進給量（mm/r）、每齒進給量（mm/z）和進給速度（mm/s）之間的關(guān)系為：（2-2）粗銑時：=188.4m/min=3.14m/s==450mm/s==1.5mm/r半精銑時：m/min=1.57m/s同理粗銑頂端面切削要素同底端面一樣。粗車外圓根據(jù)參考文獻[9]表7-1，車外圓選擇牌號是YT15的外圓車刀，由上面可知，粗車外圓的加工余量為2.8mm，故切削深度=mm，其中切削速度與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為：（m/s)（2-3）式中d——刀具（或工件）的最大直徑（mm）n——刀具（或工件）的轉(zhuǎn)速（r/min）根據(jù)毛坯外圓直徑，根據(jù)參考文獻[9]表6-6選擇機床型號是CW6180的臥式車床，設(shè)置主軸旋轉(zhuǎn)速度，粗車外圓時轉(zhuǎn)速為640r/min，粗車時進給量設(shè)為3mm/r。故：粗車時切削速度是：（m/s）半精車外圓根據(jù)參考文獻[9]表7-1，車外圓選擇牌號是YT15的外圓車刀，由上面可知，半精車外圓的加工余量為2.3mm，故切削深度=mm，其中切削速度與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為：（m/s)（2-4）式中d——刀具（或工件）的最大直徑（mm）n——刀具（或工件）的轉(zhuǎn)速（r/min）根據(jù)毛坯外圓直徑，根據(jù)參考文獻[9]表6-6選擇機床型號是CW6180的臥式車床，設(shè)置主軸旋轉(zhuǎn)速度，半精車外圓時轉(zhuǎn)速為300r/min，半精車時進給量設(shè)為1mm/r。故：粗車時切削速度是：（m/s）粗車內(nèi)孔根據(jù)參考文獻[9]表7-1，車外圓選擇牌號是YT15的外圓車刀，由上面可知，粗車內(nèi)孔的加工余量為2.5mm，故切削深度=mm，其中切削速度與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為：（m/s)（2-5）式中d——刀具（或工件）的最大直徑（mm）n——刀具（或工件）的轉(zhuǎn)速（r/min）根據(jù)毛坯外圓直徑，根據(jù)參考文獻[9]表6-6選擇機床型號是CW6180的臥式車床，設(shè)置主軸旋轉(zhuǎn)速度，粗車內(nèi)孔時轉(zhuǎn)速為640r/min，粗車時進給量設(shè)為3mm/r。故：粗車時切削速度是：（m/s）半精車內(nèi)孔根據(jù)參考文獻[9]表7-1，車外圓選擇牌號是YT15的外圓車刀，由上面可知，半精車外圓的加工余量為1.5mm，故切削深度=mm，其中切削速度與轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系為：（m/s)（2-6）式中d——刀具（或工件）的最大直徑（mm）n——刀具（或工件）的轉(zhuǎn)速（r/min）根據(jù)毛坯外圓直徑，根據(jù)參考文獻[9]表6-6選擇機床型號是CW6180的臥式車床，設(shè)置主軸旋轉(zhuǎn)速度，半精車外圓時轉(zhuǎn)速為300r/min，半精車時進給量設(shè)為1mm/r。故：粗車時切削速度是：（m/s）粗磨內(nèi)孔用直徑15mm、寬度25mm的砂輪磨孔，軸向進給量=（0.3---0.7）B，取=0.4B=1mm/r，查《實用機械加工工藝設(shè)計手冊》，取磨削砂輪的速度選擇v=18m/s,工件速度選取=25m/min，磨削深度取0.024mm。葉輪五軸數(shù)控編程概述葉輪零件造型復(fù)雜，相對于傳統(tǒng)的加工，五軸數(shù)控加工無論是在加工精度還是效率上都有很大的提高。五軸加工是指一臺機床至少有五個坐標(biāo)系，而且能通過CNC協(xié)調(diào)運動加工。五軸加工使用與加工復(fù)雜的曲面，例如葉輪零件的葉片以及葉輪零件的流道加工，五軸數(shù)控機床可以隨時調(diào)整刀具與工件的相對位置，是刀具與工件能達到最佳的切削狀態(tài)，從而提高機床的加工效率。五軸數(shù)控機床能提高復(fù)雜機械零件的加工精度，所以，五軸數(shù)控機床在機械加工行業(yè)發(fā)揮著重要的作用。五軸加工目前應(yīng)用范圍最為廣泛。尤其是航空、航天以及軍事領(lǐng)域占有特殊的地位，它是衡量一個國家生產(chǎn)設(shè)備自動化水平的標(biāo)志。葉輪的一般構(gòu)成形式是若干組葉片均勻分布在輪轂上，相鄰兩個葉片間構(gòu)成流道，葉片與輪轂的連接處有一個過渡圓角，使葉片與輪轂之間光滑連接。葉片曲面為直紋面或自由曲面。整體葉輪的幾何形狀比較復(fù)雜，一般流道較狹窄且葉片扭曲程度大，容易發(fā)生干涉碰撞。因此主要難點在于流道和葉片的加工，刀具空間、刀尖點位和刀軸方位要精確控制，才能加工到其幾何形狀的每個角落，并使刀具合理擺動，避免發(fā)生干涉碰撞。葉輪加工首先由最初的毛坯——棒料、鑄造件或者鍛壓件采用車床進行外輪廓的車削加工，得到葉輪回轉(zhuǎn)體的基本形狀。通過對葉輪結(jié)構(gòu)和加工工藝的分析，葉輪加工主要由粗加工葉片間流道(葉輪開粗)、粗銑葉輪葉片、半精銑流道、半精銑葉輪葉片以及清根加工等工序組成。整體葉輪的CAD/CAM系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖在五軸數(shù)控加工之前，首先需要對葉輪零件進行建模，而本文主要是針對葉輪零件的加工，所以忽略了葉輪零件的建模而直接從已有教材中復(fù)制過來，通過仔細分析葉輪零件的形狀尤其是葉片的形狀，來指定葉輪零件的加工方法和順序，以便在保證葉輪零件加工質(zhì)量的前提下，提高葉輪零件的加工效率。進入UG加工板塊，創(chuàng)建父組件，在創(chuàng)建操作之前設(shè)置好刀具，創(chuàng)建操作，在對話框中選擇刀具，加工方法以及幾何體。在創(chuàng)建的操作對話框中點擊切削參數(shù)，在彈出的對話框中設(shè)置好個參數(shù)。操作對話框中設(shè)置好非切削用量和進給與步進參數(shù)。由于葉輪零件葉片造型復(fù)雜，容易導(dǎo)致在加工過程中出現(xiàn)過切現(xiàn)象，于是對驅(qū)動方式、投影矢量、刀軸的選擇至關(guān)重要。點擊生成路徑，然后對生成的路徑進行走到仿真、3D仿真或2D仿真。最后生成車間文件，以及以后的后置處理，生成NC代碼，為本文用VERICUT仿真做鋪墊。葉輪CAM流程圖如3.1[18]所示：圖3-SEQ圖3-\*ARABIC1葉輪CAM流程圖葉輪葉片工藝分析通過分析葉輪零件的造型，可采用先粗銑加工流道并對葉輪葉片的壓力面和吸力面保留一定的余量，再粗銑加工壓力曲面和吸力曲面，再加工圓角曲面，最后加工覆蓋曲面。粗銑加工結(jié)束后，再按上述加工順序半精銑加工以上曲面。粗銑和半精銑加部件余量的設(shè)置以及內(nèi)外偏差參數(shù)的設(shè)置可根據(jù)前面工藝分析得出，半精銑部件余量為0.5mm，粗銑公差等級為IT11，半精銑公差等級為IT8，遵循“入體原則”，設(shè)置葉輪葉片粗銑和半精銑內(nèi)外公差，具體情況見表3-1。流道上曲面吸力曲面覆蓋曲面壓力曲面圓角曲面流道曲面流道上曲面吸力曲面覆蓋曲面壓力曲面圓角曲面流道曲面流道下曲面圖3-SEQ圖3-\*ARABIC2葉片結(jié)構(gòu)分析流道下曲面表3-SEQ表3-\*ARABIC1葉輪UG編程個工序參數(shù)工序名稱工序刀具型號驅(qū)動方式投影矢量刀軸加工余量（mm）主軸轉(zhuǎn)速（r/min）進給速度（mm/min）經(jīng)濟精度表面粗糙度壓力表面粗銑Ra25D6錐形球頭銑刀流線驅(qū)動方式垂直于驅(qū)動體朝著點0.530002000吸力表面粗銑Ra25D6錐形球頭銑刀表面積驅(qū)動方式垂直于驅(qū)動體朝著點0.530002000圓角表面粗銑Ra25D2錐形球頭銑刀表面積驅(qū)動方式垂直于驅(qū)動體遠離點0.530002000覆蓋表面粗銑Ra25D6錐形球頭銑刀表面積驅(qū)動方式垂直于驅(qū)動體遠離點0.530002000壓力表面半精銑Ra3.2D4錐形球頭銑刀流線驅(qū)動方式垂直于驅(qū)動體朝著點020001250吸力表面半精銑Ra3.2D4錐形球頭銑刀表面積驅(qū)動方式垂直于驅(qū)動體朝著點020001250圓角表面半精銑Ra3.2D1錐形球頭銑刀表面積驅(qū)動方式垂直于驅(qū)動體遠離點020001250覆蓋表面半精銑Ra3.2D2錐形球頭銑刀表面積驅(qū)動方式垂直于驅(qū)動體遠離點020001250流道曲面1粗銑Ra25D10錐形球頭銑刀流線驅(qū)動方式垂直于驅(qū)動體垂直于驅(qū)動體0.530002000流道曲面2粗銑Ra25D4錐形球頭銑刀流線驅(qū)動方式垂直于驅(qū)動體垂直于驅(qū)動體0.530002000流道曲面1半精銑Ra3.2D4錐形球頭銑刀流線驅(qū)動方式垂直于驅(qū)動體垂直于驅(qū)動體020001250流道曲面2半精銑Ra3.2D2錐形球頭銑刀流線驅(qū)動方式垂直于驅(qū)動體垂直于驅(qū)動體020001250整體式葉輪加工工藝準(zhǔn)備機床準(zhǔn)備：采用5軸6托盤立式加工中心數(shù)控機床的主要參數(shù)X軸行程995mm，Y軸行程995mm，Z軸行程995mm，C軸擺角為0°—360°，A軸擺角為-120°—120°。刀具容量,60刀位，數(shù)控系統(tǒng)為DMC—125U。刀具準(zhǔn)備：由于葉輪流道較深，在設(shè)置流道加工刀具時，刀具刃長應(yīng)該大于130mm，為防止機床與葉輪零件碰撞，所有刀具總長應(yīng)不小于200mm。工裝準(zhǔn)備：要求安全可靠，體積小。質(zhì)量輕，以減小加工時的慣性力矩對工件加工精度的影響。另外，裝卸工件要簡潔方便。編程軟件的準(zhǔn)備：本文采用UG·NX通用編程軟件。葉輪葉片五軸數(shù)控編程在進行數(shù)控加工編程之前，為減少重復(fù)多余的設(shè)置，可在創(chuàng)建操作之前完成下面選項的設(shè)置：刀具的設(shè)置五把錐形銑刀，直徑分別為10mm、6mm、4mm、2mm和1mm；在NC-program下添加程序program1至program10；創(chuàng)建零件的加工坐標(biāo)系，設(shè)置零件的加工坐標(biāo)系為零件上頂圓圓心；選擇所繪制的過渡毛坯為UG葉輪零件加工中的毛坯。過渡毛坯建模在UG模型加工板塊中能夠自動生成毛坯，但是相對來說比較粗糙，需要自建一個過渡毛坯，用來定義五軸數(shù)控加工過程中的毛坯。在UG建模板塊中繪制如3-4所示草圖，其尺寸標(biāo)注如下：圖3-SEQ圖3-\*ARABIC3過渡毛坯草繪曲線選用回轉(zhuǎn)命令，選擇所畫線段與曲線為回轉(zhuǎn)線，Z軸為旋轉(zhuǎn)軸，使得所畫曲線形成繞Z軸的回轉(zhuǎn)曲面，然而所建模型并非實體，需要與一個圓柱體相交得到實體：圖3-SEQ圖3-\*ARABIC4回轉(zhuǎn)實體上圖3-4就是所建的過渡毛坯圖。葉片的粗銑加工壓力曲面粗銑加工編程YL1進入UG加工板塊，用多軸曲面輪廓銑（millmulti-axis）來粗銑加工葉輪葉片壓力曲面，創(chuàng)建流線驅(qū)動多軸銑削（VARIABLE_STREAMLINE)操作子類型。名稱命名為YL1,指定葉片壓力曲面為切削區(qū)域，選擇刀具為D6，根據(jù)表3-1設(shè)置切削參數(shù)和進給和速度對話框中的參數(shù)，非切削移動對話框中進刀選項選擇圓弧-與刀軸平行，退刀與進刀相同，方法選項框中選擇MILL_ROUGH，其余采用默認方式。驅(qū)動方法的選擇由于葉輪葉片壓力曲面的彎曲程度過大，并且其后仰的也很明顯而且兩相鄰葉片之間的距離也很小，可以采用表面積驅(qū)動方式，也可以采用流線驅(qū)動。通過嘗試采用這兩種不同的驅(qū)動方式編程，發(fā)現(xiàn)第二種生成的路徑優(yōu)于第一種。故采用流線驅(qū)動方式。其流線的選擇、相交曲面的選擇以及驅(qū)動設(shè)置的選擇如圖3-5所示。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC5壓力曲面粗銑加工驅(qū)動方式投影矢量的選擇為了讓更多的驅(qū)動點投影到部件上，形成大面的路徑，又根據(jù)零件的造型以及葉片的相對位置，故采用投影矢量方式為垂直于驅(qū)動體。刀軸的選擇因為兩相鄰葉片之間的距離很近，導(dǎo)致刀具在切削過程中容易發(fā)生過切，通過旋轉(zhuǎn)葉輪零件，發(fā)現(xiàn)存在一點，當(dāng)這點投影到葉輪葉片壓面曲面任意點時，未與葉片有任何碰撞，故可以采用朝著點來控制刀軸。其點的尋找通過多次嘗試得到，刀軸“朝著點”的對話框如圖3-6所示。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC6壓力曲面粗銑加工刀軸“朝著點”對話框刀軌可視化路徑圖3-SEQ圖3-\*ARABIC7壓力曲面粗銑加工刀軌可視化吸力曲面粗銑加工編程XL1創(chuàng)建流線驅(qū)動多軸銑削（VARIABLE_STREAMLINE)操作子類型。名稱命名為XL1,指定葉片吸力曲面為切削區(qū)域，選擇刀具為D6，根據(jù)表3-1設(shè)置切削參數(shù)和進給和速度對話框中的參數(shù)，非切削移動對話框中進刀選項選擇圓弧-與刀軸平行，退刀與進刀相同，方法選項框中選擇MILL_ROUGH，其余采用默認方式。驅(qū)動方法的選擇由于葉輪葉片吸力曲面跟壓力曲面一樣，其彎曲程度過大，并且其后仰的也很明顯而且兩相鄰葉片之間的距離也很小，但是粗銑吸力曲面是，可以偏置刀軸而不至于與葉輪葉片方式過切，故其路徑的生成相對較簡單，采用簡單的表面積驅(qū)動方式即可生成較為客觀的路徑。表面積驅(qū)動方法選擇設(shè)置見圖3-8所示。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC8吸力曲面粗銑加工表面積驅(qū)動方式對話框投影矢量的選擇為了讓更多的驅(qū)動點投影到部件上，形成大面的路徑，又根據(jù)零件的造型以及葉片的相對位置，故采用投影矢量方式為垂直于驅(qū)動體。刀軸的選擇刀軸方式的選擇會影響到刀具運動時擺動的幅度，由于葉輪零件直徑較長，若采用遠離點的方式設(shè)置刀軸，刀具將會發(fā)生嚴重的偏置，在UG中調(diào)用機床進行仿真檢測，發(fā)現(xiàn)機床刀夾與葉輪零件發(fā)生碰撞，故不適合采用遠離點的刀軸控制方式，從圖3-9可知，存在一點使得刀軸在運動過程中不與葉輪零件發(fā)生碰撞同時刀軸擺動幅度較小。點的坐標(biāo)見如3-9。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC9吸力曲面粗銑加工刀軸“朝著點”對話框刀軌可視化路徑圖3-SEQ圖3-\*ARABIC10吸力曲面粗銑加工刀軌可視化圓角曲面粗銑加工編程YJ1創(chuàng)建流線驅(qū)動多軸銑削（VARIABLE_STREAMLINE)操作子類型。名稱命名為YJ1,指定葉片圓角曲面為切削區(qū)域，選擇刀具為D2，根據(jù)表3-1設(shè)置切削參數(shù)和進給和速度對話框中的參數(shù)，非切削移動對話框中進刀選項選擇圓弧-與刀軸平行，退刀與進刀相同，方法選項框中選擇MILL_ROUGH，其余采用默認方式。驅(qū)動方法的選擇采用表面積驅(qū)動方式。表面積驅(qū)動方式個參數(shù)和選項的選擇如圖3-11所示。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC11圓角曲面粗銑加工表面積驅(qū)動方法對話框投影矢量的選擇為了讓更多的驅(qū)動點投影到部件上，形成大面的路徑，又根據(jù)零件的造型以及葉片的相對位置，故采用投影矢量方式為垂直于驅(qū)動體。刀軸的選擇由于圓角曲面面積較小，容易由于刀具的擺放位置不對而方式嚴重的過切現(xiàn)象，適合讓刀具切削刃與圓角表面保持一定的角度，讓刀具刀夾偏離圓角曲面一定距離，故適合采用遠離點的刀軸控制方式。其點坐標(biāo)如圖3-12所示。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC12圓角曲面粗銑加工刀軸“遠離點”對話框刀軌可視化路徑圖3-SEQ圖3-\*ARABIC13圓角曲面粗銑加工刀軌可視化覆蓋曲面粗銑加工編程FG1創(chuàng)建流線驅(qū)動多軸銑削（VARIABLE_STREAMLINE)操作子類型。名稱命名為FG1,指定葉片吸力曲面為切削區(qū)域，選擇刀具為D4，根據(jù)表3-1設(shè)置切削參數(shù)和進給和速度對話框中的參數(shù)，非切削移動對話框中進刀選項選擇圓弧-與刀軸平行，退刀與進刀相同，方法選項框中選擇MILL_ROUGH，其余采用默認方式。驅(qū)動方法的選擇采用表面積驅(qū)動方式。表面積驅(qū)動方式個參數(shù)和選項的選擇如圖3-11所示。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC14覆蓋曲面粗銑加工表面積驅(qū)動方法對話框投影矢量的選擇為了讓更多的驅(qū)動點投影到部件上，形成大面的路徑，又根據(jù)零件的造型以及葉片的相對位置，故采用投影矢量方式為垂直于驅(qū)動體。刀軸的選擇覆蓋曲面的特點在于曲面窄而狹長，當(dāng)選擇遠離點的方式控制刀軸時，若點離曲面較近，刀具運動時將導(dǎo)致刀具擺幅較大，很有可能導(dǎo)致機床與葉輪零件碰撞，當(dāng)點離曲面較遠時，刀具擺動幅度較小，機床加工過程中可以盡量減少碰撞。其點坐標(biāo)如圖3-15所示。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC15覆蓋曲面粗銑加工刀軸“遠離點”對話框刀軌可視化路徑圖3-SEQ圖3-\*ARABIC16覆蓋曲面粗銑加工刀軌可視化流道曲面粗銑加工編程LD1/LD2由于流道曲面狹長而且由兩葉片之間的距離較小，導(dǎo)致流道加工比較困難，可以采用分區(qū)域加工來實現(xiàn)流道的加工，創(chuàng)建流線驅(qū)動多軸銑削（VARIABLE_STREAMLINE)操作子類型。名稱命名為LD1,指定葉片吸力曲面為切削區(qū)域，選擇刀具為D10，根據(jù)表3-1設(shè)置切削參數(shù)和進給和速度對話框中的參數(shù)，非切削移動對話框中進刀選項選擇圓弧-與刀軸平行，退刀與進刀相同，方法選項框中選擇MILL_ROUGH，其余采用默認方式。驅(qū)動方法的選擇由于葉輪葉片壓力曲面的彎曲程度過大，并且其后仰的也很明顯而且兩相鄰葉片之間的距離也很小，采用流線驅(qū)動。其流線、相交曲線的選擇以及驅(qū)動設(shè)置如圖3-17所示。但為達到分區(qū)域加工的目的，需要對對話框修剪和延伸進行參數(shù)設(shè)置，其設(shè)置情況如圖3-18所示。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC17流道曲面粗銑加工流線驅(qū)動方法對話框圖3-SEQ圖3-\*ARABIC18修剪和延伸對話框投影矢量的選擇為了讓更多的驅(qū)動點投影到部件上，形成大面的路徑，又根據(jù)零件的造型以及葉片的相對位置，故采用投影矢量方式為垂直于驅(qū)動體。刀軸的選擇為保證流道上方的毛坯被完整的切除掉，刀軸方式選擇垂直于驅(qū)動體。刀軌可視化路徑圖3-SEQ圖3-\*ARABIC19流道曲面粗銑加工刀軌可視化路徑創(chuàng)建流線驅(qū)動多軸銑削（VARIABLE_STREAMLINE)操作子類型。名稱命名為LD2,指定葉片吸力曲面為切削區(qū)域，選擇刀具為D6，根據(jù)表3-1設(shè)置切削參數(shù)和進給和速度對話框中的參數(shù)，非切削移動對話框中進刀選項選擇圓弧-與刀軸平行，退刀與進刀相同，方法選項框中選擇MILL_ROUGH，其余采用默認方式。驅(qū)動方法的選擇由于葉輪葉片壓力曲面的彎曲程度過大，并且其后仰的也很明顯而且兩相鄰葉片之間的距離也很小，采用流線驅(qū)動。其流線、相交曲線的選擇以及驅(qū)動設(shè)置如圖3-20所示。但為達到分區(qū)域加工的目的，需要對對話框修剪和延伸進行參數(shù)設(shè)置，其設(shè)置情況如圖3-21所示。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC20壓力曲面粗銑加工流線驅(qū)動方法對話框圖3-SEQ圖3-\*ARABIC21修剪和延伸對話框投影矢量的選擇為了讓更多的驅(qū)動點投影到部件上，形成大面的路徑，又根據(jù)零件的造型以及葉片的相對位置，故采用投影矢量方式為垂直于驅(qū)動體。刀軸的選擇為保證流道上方的毛坯被完整的切除掉，刀軸方式選擇垂直于驅(qū)動體。刀軌可視化路徑圖3-SEQ圖3-\*ARABIC22流道曲面粗銑加工刀軌可視化路徑葉輪半精銑加工葉輪葉片半精銑編程過程與粗銑編程過程一致，區(qū)別在于參數(shù)的設(shè)置不同，可參照表3-1完成葉輪葉片半精銑編程。葉輪零件加工仿真為檢驗UG編程的正確與否，當(dāng)編程結(jié)束后，進行加工仿真來驗證刀軌。UG加工仿真結(jié)束后，加工零件圖如3-23所示。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC23UG加工仿真結(jié)果后處理目前各機床的編程語言不具備通用性，即使是同一制造商生產(chǎn)的機床，在其前后期也可能不具備通用性。盡管國際上曾試圖通過標(biāo)準(zhǔn)化來推廣一種通用的機床語言，但是由于制造商的緣故，一直難以得到廣泛的推廣。因為機床語言的不通用性，一般的商用CAD/CAM軟件難以按照用戶的需要提供全部機床的NC代碼生成，只提供了一部分常用的機床的NC代碼生成，大部分還是需要用戶自己由其產(chǎn)生的APT文件來自行處理生成NC代碼。針對本文葉輪零件，用UG軟件后置處理得到的NC代碼超出了機床的行程，需要特別的后置處理器。本文中采用西南交通大學(xué)機械制造研究室自主研發(fā)的后置處理器，生成滿足機床行程的NC代碼。操作過程如下：系統(tǒng)登錄在桌面上雙擊系統(tǒng)快捷方式圖標(biāo)（圖3-23），進入軟件開啟界面（圖3-24）。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC24軟件快捷方式圖標(biāo)系統(tǒng)界面及操作圖3-SEQ圖3-\*ARABIC25軟件開啟界面開啟界面頂端為軟件的菜單選項，菜單選項下方是含有快捷圖標(biāo)的工具欄。此時可以通過點擊菜單選項下拉菜單“打開”選項或工具欄中最左端的“”圖標(biāo)彈出的“打開”對話框（圖3-25）選擇待處理的前置刀位文件。如果要再次選擇上一次處理的前置刀位文件，可以在菜單選項下拉菜單中快速選擇原來未改變保存路徑的前置刀位文件，如圖3-26所示。在軟件開啟界面下，菜單選項的絕大部分選項處于未激活狀態(tài)。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC26前置文件“打開”對話框通過以上方式選擇打開需要后置處理的前置刀位文件，進入軟件主界面（圖3-27）：圖3-SEQ圖3-\*ARABIC27后置處理軟件主界面在后置處理軟件主界面下，菜單欄中絕大部分選項處于激活狀態(tài)，同時比開啟界面多了“后置處理”菜單選項，工具欄圖標(biāo)均處于激活狀態(tài)。主界面下上面的窗口用于顯示載入的前置刀位文件，可通過右側(cè)的滾動條查看刀位代碼；下面的窗口用于顯示后置處理過程及結(jié)果?？梢渣c擊下面窗口左端上部的“關(guān)閉”按鈕關(guān)閉后置處理過程及結(jié)果顯示窗口，或者通過點擊“查看”菜單欄下的“顯示刀位處理窗口”選項或工具欄中的“”按鈕確定是否打開后置處理過程及結(jié)果顯示窗口，默認為打開該窗口?！吧蓴?shù)控加工程序”對話框在軟件主界面下，通過點擊“后置處理”菜單下的“生成數(shù)控加工文件”或工具欄中的“”按鈕打開“生成數(shù)控加工程序”對話框（圖3-28）。圖3-SEQ圖3-\*ARABIC28“生成數(shù)控加工程序”對話框界面對話框功能和操作說明STEP1中需要通過可以下拉組合編輯框控件選擇機床，同時針對DMC機床可以設(shè)定機床C角初始值，針對V5機床可以設(shè)定機床刀軌加密間隔；STEP2中通過復(fù)選框控件可以設(shè)定是否添加程序頭尾文件；STEP3中通過編輯框控件可以分別設(shè)定數(shù)控代碼中平動量和轉(zhuǎn)動量的輸出精度。在經(jīng)過以上3個步驟后，左鍵點擊“瀏覽”按鈕控件，彈出如圖3-29所示的“把數(shù)控文件保存為…”的對話框，在命名后點擊“保存”即在指定位置生成空白的文本文件?！盀g覽”按鈕控件左側(cè)的編輯框控件顯示了該文本文件的保存。“生成數(shù)控加工程序”對話框最下端的“生成”按鈕控件被點擊后，軟件內(nèi)部就開始執(zhí)行后置處理程序，經(jīng)過編譯計算，格式化輸出滿足要求的數(shù)控程序。“取消”按鈕控件被點擊后，對話框消失，選擇和設(shè)定不被保存。若“后置處理”菜單項下的“顯示后置處理過程”子菜單項被勾選，主界面下方的刀位處理顯示窗口顯示處理過程及最終結(jié)果（圖3-30），拖動窗口右側(cè)的滾動條查看生成的數(shù)控程序；若未被勾選，主界面下方的刀位處理顯示窗口顯示處理過程但不顯示最終結(jié)果。3-SEQ圖3-\*ARABIC29“把數(shù)控文件保存為…”的對話框界面3-SEQ圖3-\*ARABIC30數(shù)控代碼生圖葉輪零件數(shù)控加工仿真VERICUT簡介VERICUT可以是可以進行NC程序的驗證、機床的模擬和NC程序的優(yōu)化的一款數(shù)控模擬仿真軟件，它是美國的CGTech公司于1988年開發(fā)的，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到了VT7.0版本。該軟件的基本思想就是在進行真實的加工之前，盡可能真實的在虛擬的環(huán)境里模擬加工的整個過程和加工的結(jié)果，避免在真實的加工中出現(xiàn)零件的過切、欠切，避免發(fā)生機床碰撞，并最大程度的優(yōu)化NC程序、延長刀具使用壽命，提高的加工的效率和加工質(zhì)量。程序驗證就是驗證程序的正確性，說的通俗一點就是檢查G代碼的正確性。任何一個機械加工廠，其最基本也是最簡單的要求就是要盡量提高零件的合格率。就是這樣一個簡單的基本要求，機械加工廠并不是那么容易就能達到。影響零件合格率的因素有很多，最根本、最重要的就是加工工藝方案和數(shù)控加工程序，因為這兩個因素是根本、源頭，是指導(dǎo)生產(chǎn)零件的，二者出現(xiàn)錯誤，報廢或造成故障的就不是單個零件，而是一批零件，造成的損失也是巨大的。因此，我們要杜絕加工工藝方案和數(shù)控加工程序出現(xiàn)錯誤，對于加工工藝方案，在此不多作敘述，是可以通過人的校對來保證其正確性的，但是對于數(shù)控加工程序，這樣是不能保證其正確性的，特別是復(fù)雜的NC程序，人工校對根本不可能，VERICUT的NC程序驗證功能很好的解決了這個問題。機床模擬就是模擬加工過程中機床各個組件之間的相互運動，其過程和真實機床一樣，這樣就可以檢查機床碰撞，避免發(fā)生，這樣就很好保護了機床，延長機床的使用壽命。NC程序優(yōu)化可以最大限度的優(yōu)化加工的進給率，計算最合適刀具長度，提高生產(chǎn)效率，延長刀具使用壽命，提高刀具使用效率。對于企業(yè)來說，VERICUT的這三個基本功能的目標(biāo)很明確：提高加工零件的合格率，提高機床和刀具的使用效率，幫助企業(yè)降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，增強企業(yè)的核心競爭力，使之在激烈的競爭中處于不敗之地。因此，對于從事機械加工行業(yè)的人來說，學(xué)習(xí)和掌握VERICUT就顯得尤為重要。VERICUT的仿真加工特點減少切壞工件、返工、刀具折斷等錯誤發(fā)生的幾率避免機床碰撞高度可信的仿真控制器相關(guān)事件的精確仿真資源管理器管理機床、夾具和設(shè)備機床加工仿真的一般步驟虛擬數(shù)控機床建模:建立機床運動學(xué)模型，系統(tǒng)提供部分控制文件庫供使用者調(diào)用或修改，以滿足定制要求，然后利用建模模塊建立機床的幾何模型，按照圖紙設(shè)定機床初始位置，形成相應(yīng)的控制文件、機床文件和工作文件。毛胚、夾具建模:夾具建模的主要目的是檢測夾具與機床的其他運動部件之的干涉和碰撞。毛胚和夾具的建模過程與機床的建模過程相似。刀具建模:為了使建立的數(shù)控加工仿真模型能適應(yīng)不同的加工程序，可以建立特定機床所使用的所有刀具的主刀具庫。設(shè)置系統(tǒng)參數(shù):為了正確仿真NC加工程序，還需要在VERICUT中進行諸如工件編程原點和刀具補償?shù)纫恍┓抡嫦到y(tǒng)參數(shù)的設(shè)置。加工仿真:在VEIUCUT中調(diào)入NC程序，并定義刀具列表以建立G代碼中所指定的刀具號和主刀具庫文件中的刀具號的映射關(guān)系，即可進行加工過程的仿真。仿真結(jié)果分析與優(yōu)化對于仿真結(jié)果模型，最后進行修改相應(yīng)的刀具軌跡文件和參數(shù)，直至仿真完全達到要求為止。本論文仿真加工流程創(chuàng)建刀具庫創(chuàng)建刀具庫粗加工葉片銑仿真粗加工銑刀半精加工銑刀大直徑球銑刀小直徑球銑刀合格？返回UG修改選擇加工機床選擇控制系統(tǒng)設(shè)置加工毛坯加工模擬半精加葉片銑仿真加工模擬精加工清根仿真加工模擬添加設(shè)計模型設(shè)置加工坐標(biāo)系選擇加工刀具指定數(shù)控程序加工質(zhì)量檢查完成圖4-SEQ圖4-\*ARABIC1VERICUT仿真流程在創(chuàng)建VERICUT項目之前，需要首先創(chuàng)建刀具庫，以便在項目中進行刀具型號的選擇，針對葉輪零件加工需要，需要建立粗銑加工銑刀和半精銑加工銑刀，由于葉片各曲面的形狀不一樣以及流道狹長、兩葉片之間的距離較小，需要創(chuàng)建大直徑銑刀和小直徑銑刀。完成刀具庫創(chuàng)建后，接著創(chuàng)建VERICUT項目其中一個工序，按照順序，依次選擇機床、機床控制文件、添加毛坯、指定坐標(biāo)系、選擇刀具文件和刀具型號以及指定數(shù)控程序，最后做VERICUT仿真加工，至于半精加工，需要復(fù)制前面一個工序，將其粘貼雜上面工序后面，然后更改刀具型號和數(shù)控文件。加工的目的在于檢查加工的質(zhì)量，此時需添加設(shè)計模型方可進行對比，檢查過切現(xiàn)象以及未加工余量。刀具庫建立啟動VERICUT，建立一個新項目，創(chuàng)建一個公制的項目，在進行仿真之前需要先創(chuàng)建刀具庫，以備各個工位調(diào)用。根據(jù)上文可知，需要創(chuàng)建一個5把刀的刀具庫，主要是球頭銑刀。創(chuàng)建錐形銑刀創(chuàng)建球頭銑刀D10在VERICUT軟件刀具設(shè)置5把錐形球頭銑刀，在系統(tǒng)界面下，點擊“項目”→“刀具”，進入到刀具管理對話框，在左側(cè)的刀具ID號區(qū)點擊鼠標(biāo)右鍵，選擇快捷菜單中的“添加刀具”→“新”→“銑削”命令，則會出現(xiàn)默認ID為1的刀具組建對話框。在刀具組件選項組件類型選框中選擇旋轉(zhuǎn)型切刀，然后在下面的刀具選擇中選擇球頭銑刀，輸入刀具直徑為10，高為200，刃長為130，刀柄直徑為10，主軸方向選擇順時鐘，點擊添加。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC2D10刀具參數(shù)設(shè)置圖4-SEQ圖4-\*ARABIC3D10刀夾參數(shù)設(shè)置在組件類型中選擇刀夾，刀夾形狀為圓柱體，半徑為10，高度為20，點擊添加。創(chuàng)建完的刀具跟刀夾關(guān)系如圖。由于刀具跟刀夾的位置不太協(xié)調(diào)，需要移動刀具與刀夾的相對位置，選擇裝配選項，選擇移動，然后將刀夾移動到刀具的合適位置。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC4D10裝配前圖4-SEQ圖4-\*ARABIC5D10裝配后創(chuàng)建球頭銑刀D6根據(jù)上述的方法建立球頭銑刀D6，刀具直徑為6，高為200，刃長為130，刀柄直徑為10，主軸方向選擇順時鐘。選擇刀夾，刀夾形狀為圓柱體，半徑為10，高度為20，點擊添加。創(chuàng)建完的刀具跟刀夾關(guān)系如圖。圖4-SEQ圖4-\*ARABIC6D6裝配后創(chuàng)建球頭銑刀D4根據(jù)上述的方法建立球頭銑刀D4，刀具直徑為4，高為200，刃長為130，刀柄直徑為10