基于CAD/CAM技术的叶轮加工

    根据图2所示机床的几何运动结构，在Vericut软件模拟仿真环境下，打开“ComponentTree”机床结构树，在“Base(0，0，0)”节点下首先添加机床的X、Y、Z、A、C共5个运动部件，然后根据各轴间的联动关系通过拖拽方式进行重新布局。为了实现机床仿真的真实性，将UG构建的3D机床各部件以STL格式输出并添加到机床结构树的各个相关部件下，配置完成UCP800机床结构树。

    对于机床来讲，控制系统是正确模拟加工程序的前提，是对加工程序指令的解释和处理。接下来为叶轮仿真环境配置控制系统。米克朗UCP800坐标机床的CNC控制系统配置为HeidenhainiTNC530系统，因此选择Vericu软件“Library”目录下的Hei530.ctl。

    Vericut软件本身已有控制系统的基本功能，但对于每一台物理机床设备，都会有一些特殊指令，针对这些控制系统文件不具备的特殊指令，就必须经过二次开发，通过宏命令、编写子程序等来实现特殊定制。

    3 刀具库环境

    刀具库的建立，主要包括刀具、刀柄及刀片等部分的建立，以及对刀具、刀具驱动点和装夹点的定义等内容。本课题以整体叶轮的加工刀具环境为例，构造了一个针对工件的相对刀具库。为保证刀具资料的真实，需对UCP800机床的刀柄进行实际测量，根据测量数据，借助UGCAD功能创建刀柄轮廓。

    然后打开Vericut的ToolManager对话框，在左侧区域中单击鼠标右键，弹出“刀具管理”相关的快捷菜单，并按提示创建“Mill铣刀”。将创建“ToolID”设置为“1”号刀具，加工叶轮所使用的刀具为锥度刀，因此选择子类型。为了反映真实的刀具状态，需要为刀具装配上前面所创建的刀柄。

    首先以DWG/DXF格式将UGCAD创建的刀柄轮廓导出，然后按照上述步骤创建一把新的刀具，此处命名为“4”号刀，与创建“1”号刀不同的是其部件类型为“Holder刀柄”。接下来就是为“1”号刀装配刀柄，装配前后的“1”号刀具如图3所示。按照上述思路，创建“2”号刀和“3”号刀，最终完成刀具库文件。

刀柄装配前后

    创建完刀具库，为了刀具能够按照正确的位置安装到机床主轴上，还需要对刀具“Gagepoint”参数进行调整。这里借助Vericut的“X-Caliper”功能，对刀具的“Gagepoint”参数进行调整。

    4 夹具环境

    机床环境除了机床本身、刀具库外，还包括机床夹具，而相应的机床夹具库包括通用夹具、专用夹具和组合夹具。本课题针对叶轮的加工及所使用的五坐标机床设计了专门的夹具，如图4所示。