五軸銑削加工葉輪
發(fā)布日期:2012-10-25 蘭生客服中心 瀏覽:7039
葉輪既指裝有動(dòng)葉的輪盤(pán)。葉輪的常用材料有鑄鐵,青銅,不銹鋼,錳青銅,蒙乃爾合金,INCONEL,及非金屬材料。
對(duì)葉輪的加工要求:1)能給出較大的能量頭;(2)氣體流過(guò)葉輪的損失要小,即氣體流經(jīng)葉輪的效率要高;(3)氣體流出葉輪時(shí)各參數(shù)合宜,使氣體流過(guò)后面固定元件時(shí)的流動(dòng)損失較小;(4)葉輪型式能使級(jí)或整機(jī)性能曲線的穩(wěn)定工況區(qū)及高效區(qū)范圍較寬。因此對(duì)葉輪的銑削加工必須采用五軸聯(lián)動(dòng)的機(jī)床技術(shù)。
第一步:葉片型面銑削
葉片型面銑削采用錐形環(huán)形刀(直徑3mm,切削刃長(zhǎng)度30mm),見(jiàn)圖2.某葉輪單個(gè)葉片型而加工采用的解決方案—2曲線之間仿形銑,刀具銑削范圍控制在兩曲線之間,切削類型的選用“取決于切削數(shù)量”,通過(guò)切削數(shù)量控制切削量,從而產(chǎn)生切削路徑,見(jiàn)圖3。切削方式為“單一路徑”,定義單‘向加上的類型為“順時(shí)針”,以上2個(gè)參數(shù)可根據(jù)工藝要求進(jìn)行定義,同時(shí)也應(yīng)考慮葉片的具體形狀,見(jiàn)圖4.
1、定義幾何
選取葉片外側(cè)邊緣作為“第一”曲線,選取葉片內(nèi)側(cè)邊緣作為“第二”曲線,選取兩葉片之間的曲面為“導(dǎo)動(dòng)曲面”,以上3項(xiàng)為必選項(xiàng),是產(chǎn)生“代碼”的基本要求。
“第一”曲線以空間的輪廓對(duì)曲面加工軌跡進(jìn)行限制,使軌跡在限制區(qū)域1內(nèi)進(jìn)行加下;“第二”曲線以空間的輪廓對(duì)曲面加工軌跡進(jìn)行限制,使軌跡在限制區(qū)域2內(nèi)進(jìn)行加工;“導(dǎo)動(dòng)曲面”定義產(chǎn)品上被加工曲面對(duì)象,見(jiàn)圖5。
2、定義刀軸控制
刀軸傾斜方式定義為“根據(jù)切削方向傾斜”,考慮到需要利用刀具側(cè)刃進(jìn)行加工,所以,此時(shí)需要對(duì)刀軸矢量進(jìn)行合理的控制。采用根據(jù)切削方向傾斜的方式,這樣刀具沿著曲面形狀的自然走向產(chǎn)生刀具路徑,用這樣的刀具路徑加工出來(lái)的零件更加光滑。將“在切削方向一側(cè)傾角”設(shè)置為85°,這主要是考慮到切削刀具的錐角(利用銑刀的側(cè)刃對(duì)空間的曲面進(jìn)行加工,能大幅度提高曲面的精加工效率)見(jiàn)圖6.
注意上面的數(shù)值85°,這將使得機(jī)床在不停地旋轉(zhuǎn)觀察機(jī)床模擬。這里所提到的旋轉(zhuǎn)是由于干涉檢查而產(chǎn)生的,當(dāng)我們采用80°或85°時(shí),觀察刀具變化及機(jī)床模擬中機(jī)床的變化,并進(jìn)行比較。刀具錐角變換為2.5°,重新進(jìn)行設(shè)置而比較之間差異。
3、定義干涉檢查
定義第一干涉檢查選項(xiàng):選擇導(dǎo)動(dòng)曲面作為干涉檢查曲面,系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將被加下曲面作為干涉檢查面。這種情況的應(yīng)用主要是為了解決扭曲導(dǎo)動(dòng)面在被加工后與刀具發(fā)生干涉的現(xiàn)象,見(jiàn)圖7。
定義第二干涉檢查選項(xiàng):再次選擇兩葉片之間曲面作為第二干涉檢查曲面,刀具發(fā)生干涉將“沿著刀軸方向縮進(jìn)”,檢查曲面是指用于空間曲面加工時(shí)刀具的干涉面,見(jiàn)圖8。
4定義連刀
在安全范圍內(nèi)定義連刀類型為“與Z軸平行圓柱”。由于通過(guò)X0,Y0,ZO點(diǎn)并且平行于Z軸,所以刀路之間過(guò)渡方式將以半徑為1OOmm,軸線通過(guò)0點(diǎn)且平行于7軸的圓柱進(jìn)行連接,見(jiàn)圖10。在第一進(jìn)刀中選擇“使用進(jìn)刀宏指令”,在最后退刀點(diǎn)中選擇“使用退刀宏指令”,進(jìn)刀宏程序類型為“圓弧相切”,圓弧掃掠設(shè)置為45°,通過(guò)以上設(shè)置可以對(duì)刀路軌跡的進(jìn)刀、出刀進(jìn)一步控制,見(jiàn)圖11-14。
進(jìn)退刀具有相同的宏指令設(shè)置,所以在葉片加工的刀具路徑中必然產(chǎn)生相同的結(jié)果(每層都相同),見(jiàn)圖15。
第二步:加工兩葉片中間區(qū)域
加工兩葉片中間區(qū)域時(shí),選用球頭刀(直徑3mm),曲面路徑為“2曲面之間仿形銑”,見(jiàn)圖1。切削方式為"Z型銑削”,切削順序?yàn)椤坝蓛?nèi)向外”,見(jiàn)圖2。兩葉片相對(duì)曲面分別定義為“第一”曲面與“第二”曲面,兩葉片之間曲面定義為“驅(qū)動(dòng)曲面”,見(jiàn)圖3.
1、定義刀軸控制
刀軸將“通過(guò)曲線傾斜”,見(jiàn)圖4,曲線靠近類型為“靠近點(diǎn)”,在兩葉片外邊緣間建立“傾斜曲線”,見(jiàn)圖5。建立曲線的方法是在頂端利用兩葉片面的輔助面建立一條邊緣曲線。以空間的輪廓對(duì)曲面加工軌跡進(jìn)行限制,使軌跡在限制區(qū)域內(nèi)進(jìn)行加工,進(jìn)而控制刀具的軌跡范圍。
2定義干涉檢查
選擇刀具“切削刃”參與干涉檢查,同樣鉤選“導(dǎo)動(dòng)曲面”、“檢查曲面”,見(jiàn)圖6。檢查曲面分別為兩葉片的內(nèi)側(cè)曲面(也就是前面提到的“第一”曲面、“第二”曲面),當(dāng)然必須再次選擇兩曲面。當(dāng)鉤選‘導(dǎo)動(dòng)曲面’面。
3定義連刀
定義第一進(jìn)刀為“使用進(jìn)刀宏指令”,定義最后退刀點(diǎn)為“使用退刀宏指令”,見(jiàn)圖7,所有切片之間連刀都采用“混合樣條線”光滑連接,見(jiàn)圖8。進(jìn)刀宏程序采用“垂直切向半徑”,圓弧掃掠為10º,見(jiàn)圖9,這樣產(chǎn)生的進(jìn)刀與出刀軌跡近似于一條直線,見(jiàn)圖l0.
第三步:精加工中刀軸的控制
定義空間曲線是一種很好控制刀軸的方式,它可以讓您定義的刀具路徑非常光順,并且可以大大縮短計(jì)算時(shí)間。但是,定義空間曲線需要有非常豐富的實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn),需要熟悉CAD指令以及需要了解五軸航空銑的相關(guān)功能,Cimatron系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)計(jì)算刀具的擺動(dòng)方向以避免干涉碰撞的發(fā)生。
選擇導(dǎo)動(dòng)曲面作為干涉檢查面,并定義刀具路徑產(chǎn)生類型,公差設(shè)置為1.6,在這里預(yù)留0.1的量,也就是在最后清根時(shí)加工的余量,如圖1所示。
為避免加工不到位的h}況的發(fā)生,我們使刀其路徑在切人/切出的地方做10mm的延伸,這樣就可以避免這類情況的發(fā)生,如圖2所示,將刀具直徑的百分比的數(shù)值設(shè)為10。該程序得到的結(jié)果如圖3所示。
第四步:基于精加工基礎(chǔ)上粗開(kāi)程序的刀路控制
在精加工的基礎(chǔ)上,我們會(huì)很容易地利用毛坯分層建立粗加工程序,首先拷貝最后,段程序,粗加工銑削設(shè)置如圖4所示。
在開(kāi)粗刀路中,分別定義層數(shù)與間距進(jìn)而定義加工刀路中的層數(shù)與間距,這里的間距是兩層之間的3D距離,在這見(jiàn)你也可以定義精加工刀路。
在曲面路徑中定義導(dǎo)動(dòng)曲面,取消原導(dǎo)動(dòng)曲面,選擇剛剛建立的新回轉(zhuǎn)曲面。單擊“高級(jí)”選項(xiàng),選擇“在前側(cè)產(chǎn)生刀路”,如圖5所示。如果這個(gè)選項(xiàng)沒(méi)有被選中,那么刀路將在整個(gè)葉片中產(chǎn)生。這個(gè)對(duì)話樞也同樣可以用來(lái)定義刀路與曲面之間的角度。
圖5刀路與曲面之間的角度設(shè)定
計(jì)算該程序段,得到粗加工+精加工刀具路徑,如圖6所示。
第五步:添加毛坯,優(yōu)化粗開(kāi)刀具路徑
在每個(gè)程序段中添加毛坯,對(duì)刀具路徑進(jìn)行優(yōu)化。在葉片之間建立3個(gè)曲面,并利用這3個(gè)面來(lái)定義毛坯,葉片如圖7所示。
調(diào)整葉片的透明度,這樣可以方便對(duì)毛坯的觀察,選取,我們可以看到會(huì)產(chǎn)生很多刀路軌跡,見(jiàn)圖8。
除零件外,還有很多沒(méi)有參加切削的刀路,現(xiàn)在通過(guò)簡(jiǎn)單的設(shè)置來(lái)取消這些毛坯以外的刀路?截惿隙纬绦虿(duì)其進(jìn)行編輯,打開(kāi)“毛坯定義”選項(xiàng),選擇你剛才定義的毛壞曲面,如圖9所示。最后,計(jì)算該程序得到刀路軌跡,如圖10所示。
如果你看到在空間連接的刀路軌跡(毛坯定義后),這就說(shuō)明你定義的毛坯在刀路運(yùn)算時(shí)起了一定的作用,如果你對(duì)這樣的連接方式不滿意,可以在“連刀”中更改相應(yīng)參數(shù),直至得到滿意的效果。
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