半開(kāi)式整體葉輪數(shù)控插銑加工刀具軌跡規(guī)劃研究.pdf

1、半開(kāi)式整體葉輪廣泛應(yīng)用于離心壓縮機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)等透平機(jī)械中。該類零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工精度要求高，且多由難切削材料制成，是公認(rèn)的難加工零件。當(dāng)前，在五軸數(shù)控機(jī)床上進(jìn)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(duì)葉輪的加工效率和生產(chǎn)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(yīng)用于半開(kāi)式整體葉輪的通道粗加工中，主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　首先，針對(duì)傳統(tǒng)插銑存在的問(wèn)題，并結(jié)合最新的刀具技術(shù)，提出了基于“鉆+

2、銑”組合的插銑加工工藝。加工實(shí)驗(yàn)證實(shí)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?shù)丁爆F(xiàn)象。通過(guò)分析半開(kāi)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(xì)研究了半開(kāi)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(zhǎng)法和刀具加工要求，構(gòu)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(diǎn)確定邊界刀位點(diǎn)，并使用

3、基于點(diǎn)到面距離檢測(cè)的方法修正發(fā)生碰撞干涉的邊界刀位點(diǎn)。在各圓錐截面內(nèi)，同樣基于等弧長(zhǎng)法和刀具加工要求，插值刀心點(diǎn)和刀軸矢量，最終獲得均勻分布于通道內(nèi)的刀位點(diǎn)。另外，借助通道橫斷面，分析了避免變軸插銑“頂?shù)丁爆F(xiàn)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(kāi)發(fā)技術(shù)開(kāi)發(fā)半開(kāi)式整體葉輪插銑粗加工專用編程模塊。針對(duì)現(xiàn)有CAM軟件在多坐標(biāo)點(diǎn)位加工編程方面能力有限，使用UG二次開(kāi)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(dòng)生成邊界數(shù)據(jù)點(diǎn);其次利用UG/Open API工具和C語(yǔ)言編程自動(dòng)生成刀具軌跡。從而實(shí)現(xiàn)了該插銑加工方案的計(jì)算機(jī)輔助編程，大大縮短了開(kāi)發(fā)周期。
　　最后，以實(shí)際生產(chǎn)的某半開(kāi)式整體葉輪為例，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該加工方案的可行性。首先，選擇了合適的五軸數(shù)控機(jī)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(tái)上進(jìn)行加工仿真，經(jīng)仿真無(wú)誤后，在機(jī)床上進(jìn)行了試切加工實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)