基于CAXA制造工程师的叶轮三轴加工

1 叶轮的结构特点

　　叶轮指涡轮机里带有叶片的轮，叶片受蒸汽或水流等的作用，使轴旋转而产生动力；又指水泵、鼓风机等机器上带叶片的轮，转动时使流体运动。叶轮的叶片曲率、扭转变化较大，是典型的复杂曲面零件，叶片的加工质量直接影响到叶轮在工作过程中的使用性能。

2 CAXA制造工程师加工特点

　　 在加工中我们使用CAXA制造工程师三维软件。CAXA制造工程师是面向数控铣床和加工中心的三维CAD/CAM软件。它具有多种功能，如：实体曲面完美结合；高效的数控加工；两轴到三轴的数控加工功能；参数化轨迹编辑和轨迹批处理；加工仿真与代码验证；加工工艺控制；通用后置处理；加工路径的优化处理等。以上功能特点保证了工件表面的加工质量。

　　 根据叶轮结构特点，在CAXA制造工程师中将叶轮建模和数控编程相结合，我们在实际加工过程中选择铝坯料，选用FANUC机床来探讨运用CAXA制造工程师常规三轴加工零件的铣削理念，完成对特殊叶轮的多轴加工的全过程。相对于四轴加工理念来说，三轴加工减少了后续加工工序，提高了生产效率。

3 叶轮的CAM编程

　　 以图1所示的零件为例。

图1 叶轮

　　 (1)首先只做出一个叶片的曲面、中间的回旋面，几根轮廓线即可，见图2。

图2 制作叶片的曲面、中间的回旋面

　　 注意：圆柱曲面要适当向两侧延长，“区域加工用轮廓线”在XY平面里手工绘制，用叶轮平面轮廓投影线的阵列范围作参考（俯视图中的绿色线为叶轮平面轮廓投影线阵列后结果。造型精度为0.01mm，加工行距0.3-0.5mm）。

　　 (2)粗加工：用区域加工轮廓和所有曲面做三轴等高粗加工，并生成三轴代码；

　　 (3)用叶轮轮廓等距线和圆柱面做曲线式铣槽加工（精铣叶轮侧壁）；

　　 (4)用“区域式加工轮廓”做轮廓线，“叶轮平面轮廓线”做岛和圆柱面，做曲面区域式加工（精铣叶片间的圆柱面部分）；

　　 (5)粗加工生成一个代码，两个精加工生成一个代码；

　　 (6)用编程助手编辑粗加工代码（选FANUC 4轴机床）和精加工代码，分别加入循环语句即可。

　　 造型和加工轨迹生成时考虑加工精度，尤其是轮廓线组合时容易疏忽。FANUC和华中尽量不用圆弧插补，全离散为GOI插补，这样用手工编辑4轴循环时才有效，否则需要加很多平面定义用的辅助语句。

图3 粗、精加工轨迹

　　 把生成的加工程序导入仿真软件，验证程序无误后，把程序传入数控机床完成零件加工。

4 结语

　　 对于一些特殊的叶轮叶片加工，我们完全可以运用三轴加工方式：多样化的加工方式可以安排从粗加工、半精加工到精加工的加工工艺路线理念，四轴加工零件模块提供曲线加工、平切面加工、参数线加工、侧刃铣削加工等，使加工更加简便，更有效率。