數(shù)控加工編程技術(shù)

《數(shù)控加工編程技術(shù)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、數(shù)控加工編程技術(shù)雕塑曲面體混流式葉片的多軸聯(lián)動數(shù)控加工編程技術(shù)摘要：轉(zhuǎn)輪葉片是水輪機(jī)能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件，也是最難加工的零件，目前多軸聯(lián)動數(shù)控加工是解決該類大型雕塑曲面零件最有效的加工方法。多軸聯(lián)動數(shù)控加工編程則是實現(xiàn)其高精度和高效率加工的最重要環(huán)節(jié)。本文介紹混流式水輪機(jī)葉片五軸聯(lián)動數(shù)控加工大型雕塑曲面編程中涉及到轉(zhuǎn)輪葉片三維造型、刀位軌跡計算、切削仿真、機(jī)床運動碰撞仿真、后置變換等關(guān)鍵技術(shù)。通過對這些技術(shù)的鏈接和研究，開發(fā)實現(xiàn)了大型葉片的多軸聯(lián)動加工。關(guān)鍵詞：數(shù)控編程引言水輪機(jī)是水力發(fā)電的原動機(jī)，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片的制造，轉(zhuǎn)輪的優(yōu)劣，對水電站機(jī)組的安全、可靠性、經(jīng)濟(jì)性運行有著巨大

2、的影響。水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪葉片是非常復(fù)雜的雕塑面體。在大中型機(jī)組制造工藝上，長期以來采用的“砂型鑄造———砂輪鏟磨——立體樣板檢測—的制造工藝，不能有效地保證葉片型面的準(zhǔn)確性和制造質(zhì)量。目前采用五軸聯(lián)動數(shù)控加工技術(shù)是當(dāng)今機(jī)械加工中的尖端高技術(shù)。大型復(fù)雜曲面零件的數(shù)控加工編程則是實現(xiàn)其數(shù)字化制造的最重要的技術(shù)基礎(chǔ)，其數(shù)控編程技術(shù)是一個數(shù)字化仿真評價及優(yōu)化過程。其關(guān)鍵技術(shù)包括：復(fù)雜形狀零件的三維造型及定位，五軸聯(lián)動刀位軌跡規(guī)劃和計算，加工雕塑曲面體的刀軸控制技術(shù)，切削仿真及干涉檢驗，以及后處理技術(shù)等。大型復(fù)雜曲面的多軸聯(lián)動數(shù)控編程技術(shù)使雕塑曲面體轉(zhuǎn)輪葉片的多軸數(shù)控加工成為可能，這將大大推

3、動我國水輪機(jī)行業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，為我國水電設(shè)備制造業(yè)向著先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。"大型混流式水輪機(jī)葉片的多軸數(shù)控加工編程過程大型復(fù)雜曲面零件的五軸聯(lián)動數(shù)控編程比普通零件編程要復(fù)雜得多，針對混流式葉片體積大并且型面曲率變化大的特點，通過分析加工要求進(jìn)行工藝設(shè)計，確定加工方案，選擇合適的機(jī)床、刀具、夾具，確定合理的走刀路線及切削用量等；建立葉片的幾何模型、計算加工過程中的刀具相對于葉片的運動軌跡，然后進(jìn)行葉片的切削仿真以及機(jī)床的運動仿真，反復(fù)修改加工參數(shù)、刀具參數(shù)和刀軸控制方案，直到仿真結(jié)果確無干涉碰撞發(fā)生，則按照機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)可接受的程序格式進(jìn)行后處理，生成葉片加工程序。其具體編

4、程過程如圖-所示。圖-大型混流式葉片的五軸聯(lián)動數(shù)控加工編程流程!"!混流式水輪機(jī)葉片的三維幾何建?；炝魇饺~片這一復(fù)雜雕塑曲面體由正面、背面、與上冠相接的帶狀回轉(zhuǎn)面、與下環(huán)相接的帶狀回轉(zhuǎn)面、大，可編寫一個.*/0程序讀入這些三維坐標(biāo)點，然后采用雙三次多補(bǔ)片曲面片通過自由形式特征的通過曲線的方法進(jìn)行曲面造型，如圖1所示。葉片的毛坯形狀可從設(shè)計數(shù)據(jù)點進(jìn)行偏置計算處理，或者從三維測量得到的點云集方式確定對葉片的各個曲面分別進(jìn)行"234$曲面造型，并縫合成實體。!"#葉片加工工藝規(guī)劃加工方案和加工參數(shù)的選擇決定著數(shù)控加工的效率和質(zhì)量。我們根據(jù)要加工葉片的結(jié)構(gòu)和特點可選擇大型龍門移動式五

5、坐標(biāo)數(shù)控銑鏜床，根據(jù)三點定位原理經(jīng)大量的研究分析，決定在加工背面是采用通用的帶球形的可調(diào)支撐，配以葉片焊接的定位銷對葉片定位，在葉片上焊接必要的工藝塊，采用一些通用的拉緊裝置來裝夾。加工正面時，采用在加工背面時配合銑出的和背面型面完全一致的胎具，將葉片背面放入胎具，利用焊接的工藝塊進(jìn)行調(diào)整找正，仍然采用通用的拉壓裝置進(jìn)行裝夾。由于葉片由多張曲面組合而成，為了解決加工過程中的碰撞問題，我們采用沿流線走刀，對于葉片的正背面進(jìn)行分區(qū)域加工，根據(jù)曲面各處曲率的不同采用不同直徑的刀具、不同的刀軸控制方式來加工。對每個面一般分多次粗銑和一次精銑。在機(jī)床與工件和夾具不碰撞和不干涉情況下，盡

6、量采用大直徑曲面面銑刀，以提高加工效率。葉片正背面我們選用刀具直徑!-56曲面面銑刀粗銑、!-16曲面面銑刀精銑，葉片頭部曲面采用!76的曲面面銑刀加工，出水邊采用!76螺旋玉米立銑刀五軸聯(lián)動側(cè)銑。根據(jù)后續(xù)仿真情況反復(fù)做刀位編輯，以尋求合理的加工方案。在滿足加工要求、機(jī)床正常運行和一定的刀具壽命的前提下盡可能的提高加工效率。!"$葉片五軸聯(lián)動加工刀位軌跡的生成針對大型混流式葉片各曲面的特點，進(jìn)行合理的刀位軌跡規(guī)劃和計算，是使所生成的刀位軌跡無干涉、無碰撞、穩(wěn)定性好、編程效率高的關(guān)鍵。由于五軸加工的刀具位置和刀具軸線方向是變化的，因此五軸加工的是由工件坐標(biāo)系中的刀位點位置矢量和

7、刀具軸線方向矢量組成，刀軸可通過前傾角和傾斜角來控制，于是我們可根據(jù)曲面在切削點處的局部坐標(biāo)計算出刀位矢量和刀軸矢量。從加工效率、表面質(zhì)量和切削工藝性能來看，選擇沿葉片造型的參數(shù)線作為銑削加工的方向分多次粗銑和一次精銑，然后劃分加工區(qū)域，定義與機(jī)床有關(guān)的參數(shù)，根據(jù)以上所選葉片的加工部位、裝夾圖,混流式葉片的刀軌生成定位方式、機(jī)床、刀具及切削參數(shù)和余量分布情況將葉片分為多個組合面分別進(jìn)行加工。通過對曲面曲率的分布情況的分析對于不同的區(qū)域采用不同的面銑刀。粗加工給出每次加工的余量，精加工采用同一直徑的銑刀，