三元流叶轮数控加工工艺

来源：职称阁分类：电子论文时间：2020-09-27 09:50热度：

　　介绍了采用UGNX8．5软件设计氯气压缩机三元流叶轮数控加工工艺的流程。叶轮是氯气压缩机的核心部件，其加工质量对氯气压缩机的性能有着决定性的影响。UG(Uni-graphicsNX)软件由SiemensPLMSoftware公司出品，可为用户的产品设计及加工过程提供数字化造型和验证手段，是叶轮生产企业常用的软件之一。采用UG软件对叶轮加工工艺进行编程和模拟加工，可缩短工艺设计周期，减少外协成本。笔者针对国产VH1500型四坐标数控立式加工中心，采用UGNX8．5软件对7200m3/h氯气压缩机三元流叶轮的加工工艺进行了编程和模拟加工。

三元流叶轮数控加工工艺

　　［关键词］氯气压缩机;叶轮;数控加工;三元流

　　1三元流叶轮的数控加工工艺

　　三元流叶轮的数控加工工艺设计通常分为4个步骤:分析和规划、加工参数设置、生产刀具路径、刀具路径检验。

　　1．1分析和规划

　　在对叶轮进行数控加工前，首先应对叶轮毛坯(见图1)进行分析，掌握其尺寸和材质，并进行探伤检查。接着对叶轮的模型(见图2)和图纸进行分析，按其形状特征、功能特征、精度、粗糙度等要求将叶轮毛坯分成若干个加工区域。由于叶轮叶片必须具有良好的表面质量，因此精加工区域一般集中在叶片表面、轮毂的表面和叶根表面。为了防止叶轮在工作中振动并降低噪声，叶轮动平衡性的要求很高，因此在加工过程中要综合考虑叶轮的对称问题。在编程时可利用叶片、流道等的对称性制定相应的加工方式，对于图1所示叶轮可采用旋转阵列加工的操作方式。另外，在制定加工工艺时应尽可能减少换刀次数，避免由此造成的误差。图2所示叶轮的叶片摆角大，出口宽，因此将出口处设计为一个加工区域，将入口狭窄处设计为一个加工区域，叶片和叶片流道处设计为一个加工区域，并分开加工。图2所示叶轮的叶片厚度很小(4mm)，加工时易变形，须先粗加工后精加工，并合理分配预留的加工余量。该叶轮的出口处较宽，去料较多，加工此区域时应尽量选用直径较大的刀具，能够一刀切除较多的毛坯;此外，刀具直径大，刚性好，切削效率高。叶轮毛坯为刚性较好的锻件，材质一般为16Cr2Mo1E，因此采用硬质合金刀具的加工效率较高。叶片为三元曲面，刀具应采用球刀，切削方式一般采用型腔铣、固定轮廓铣、可变轮廓铣等。编程完成后，须反复验证才能确定加工工艺和加工方式，如刀具的选择、加工参数和切削方式(刀轨形式)等。

　　1．2加工参数设置

　　图1所示叶轮的加工工艺分为5个步骤，分别为总体粗加工、入口粗加工、叶片精加工、底面精加工、入口精加工，具体参数设置如下。1．2．1总体粗加工总体粗加工是把大量多余的毛坯去掉，同时完成叶轮出口的粗加工，得到叶轮的轮廓，加工方式通常选用型腔铣，切削模式为跟随部件，根据去量的多少和刀具情况设置平面直径百分比、恒定距离、步距等参数，宜采用较低的主轴转速、较高的进给速度，具体工艺参数见表1。1．2．2入口粗加工因为叶轮的入口处较狭窄，所以换用规格较小的D12Ｒ6球刀进行粗加工，加工方式选用固定轮廓铣;由于叶轮入口处有较大的摆角，而加工机床为四轴加工，为不影响刀具干涉，因此机床第四轴需要旋转到－20°，加工完成后恢复到初始位置，具体工艺参数见表2。1．2．3叶片精加工叶片精加工时加工方式选用可变轮廓铣，机床四轴联动加工，仍采用D12Ｒ6球刀，能够减少因换刀造成的误差，具体工艺参数见表3。1．2．4底面精加工底面精加工时可同时完成叶片出口的精加工，加工方式选用固定轮廓铣，仍采用D12Ｒ6球刀精铣流道较宽处，具体工艺参数见表4。1．2．5入口精加工入口精加工时加工方式选用固定轮廓铣，仍采用D12Ｒ6球刀，机床第四轴需要旋转20°，加工完成后恢复到初始位置，具体工艺参数与表4相同。

　　1．3生成刀具路径

　　在完成工艺参数设置后，提交给UGNX8．5的CAM系统进行刀具路径计算，这一过程由软件自动完成，生成的刀具路径见图3。

　　1．4刀具路径检验

　　为了确保数控加工过程的安全性，必须对生成的刀具路径进行校验，避免过切或加工不到位;同时须检查毛坯是否会与刀柄发生干涉。校验的方式有如下2种。(1)直接查看。通过视角的转换、旋转、放大、平移，在软件中直接查看生成的刀具路径，观察切削范围是否越界，是否有明显异常的刀具轨迹。(2)模拟实体切削进行仿真加工。UGNX8．5具备仿真加工功能，可直接在软件中观察加工过程，与实际机床加工过程十分相似。如果在校验中发现问题，则调整工艺参数，重新生成刀具路径，再次进行校验。通常需要经过多次校验，才能得到最终的数控加工工艺。

　　2后处理

　　后处理实际上是一个文本编辑、处理过程，其作用是将在UGNX8．5中得到的数控加工工艺，以规定的标准格式转化为机床控制系统可以识别的数控代码，并输出到机床的控制系统中。机床的控制系统有多种，常见的有法那特系统、三菱系统、西门子系统等。根据不同的机床控制系统，在UGNX8．5中进行相应的选择即可。生成数控代码之后，还要对其进行检查，特别是对程序头及程序尾的语句进行检查，查看是否有机床控制系统不识别的代码。

　　3结语

　　UGNX8．5软件的数控编程功能十分强大，在进行三元流叶轮的数控编程时简捷方便，编程效率高，输出的数控代码能很好地适用于四轴加工中心;此外，UGNX8．5软件中的仿真加工功能可提前在计算机上了解实际加工中可能出现的问题，能提高生产效率、节约经济成本。

　　作者：王艳陈博王磊

文章名称：三元流叶轮数控加工工艺

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