基于NX6.0的整体叶轮的多轴加工技术

    4.1 粗加工

    粗加工是以快速切除毛坯余量为目的，其考虑的重点是加工效率，要求大的进给量和尽可能大的切削深度，以便在较短的时间内切除尽可能多的余量。粗加工对表面质量的要求不高，因此，提高粗加工效率对曲面加工效率及降低加工成本具有重要意义。在UG加工状态下，“创建操作”对话框中。选择类型“MIL－CONTOUR”建立机床控制操作，再选择子类型“CAVITY－MILL”型腔铣。这是三轴联动的粗加工模式。选用直径为25R5的圆角铣刀加工，切削方式采用“跟随部件”，背吃刀量的0.6MM，刀具与刀具之间的步距为刀具直径的65％，部件侧面与底面留余量0.5MM。

    4.2 开槽与扩槽

    叶片扭曲且包角较大，刀具在通道内要合理摆动，使得刀具尽可能地接近叶片的两侧面而又不过切轮毂及轮盖。采用通常的刀轴驱动方法很难实现。刀轴插补（TOOLAXISINTERPOLATION）这一功能对于叶轮通道加丁非常有用，它通过在叶片与轮毂的交线上定义一系列的矢量以控制刀轴，轮毂面上其余刀具位置点的刀轴矢量由U、V双向线性插值或样条插值获得。这样，刀轴能很好地按照加工的需要而得到控制。在不过切的情况下，最大限度地减少叶片面与轮毂之问的残留区。边界矢量的定义是一个十分细致的工作，其基本原则是避免刀轴的突变，保证刀轴平滑变化。

    在创建操作对话框中，选择类“MILL＿MULTI＿ZXIS”多轴铣加工操作建立模饭。选择“VARIABLE＿CONTOUR”子类型变轴铣。几何体选择整体叶轮。为了避免有过切现象，选择流道两侧的面为干涉检查面。选择驱动方式为“表面积”。刀轴选择“插补”，选用直径为20MM的球刀加工。选择多重深度切削，步进方式采用增量式，增量值为0.5MM。部件留余量为0.3MM。加工时需要考虑进刀退刀的问题，在非切削参数设置界面，选择“传递快速”区域之间下拉条中定义好逼近、离开、移刀运动的设置。其中“安全设置”设置为“球”半径选择250MM。用刀路变换命令加工其余流道曲面。

    4.3 叶片精加工

    SWARF方法也叫侧刃或表面驱动法，SWARF驱动刀轴随叶片直纹面的U向或V向连续变化，刀具底部接触轮毂面。侧面接触叶片表面形成单条刀路，从而实现叶片的精加工。在创建操作对话框中，选择类型“MILL＿MULTI＿ZXIS”多轴铣加工操作建立模板，选择“VARIABLE＿CONTOUR”子类型变轴铣。选择驱动方式为“表面积”，为了加工到位，曲面百分比方法设置如图。刀轴选择“侧刃驱动”，切削模式选择单向。选用直径为20MM的球刀加工，部件留余量为0。

    4.4 流道精加工

    同样选择类型“MILL＿MULTI＿ZXIS”多轴铣加工操作建立模板，选择“VARIABLE＿CONTOUR”子类型变轴铣。几何体选择整体叶轮，为了避免有过切现象，选择流道两侧的面为干涉检查面，选择驱动方式为“表面积”，刀轴选择“插补”步进方式采用“残余波峰高度”，残余高度为0.005MM，选用直径为20MM的球刀加工。用刀路变换命令加工其余流道曲面。

    4.5 叶片底部圆角清根加工

    同样选择类型“MILL＿MULTI＿ZXIS”多轴铣加工操作建立模板，选择“VARIABLE＿CONTOUR”子类型变轴铣。几何体选择根部圆角部位，选择驱动方式为“表面积”，刀轴选择“相对于驱动体”步进方式采用数字控制模式，步数为15步，设置非切削移动参数→传递／连接选项→区域之间→“安全设置”为“球”，半径选择200MM，刀具使用R8的球刀，用刀具路径变换命令加工其余叶片底部圆角。

    4.6 机床模拟加工仿真

    NX系统自带有3种类型的五轴机床。本文选用其中的回转／摆动型机床进行虚拟仿真加工。摆头旋转轴是B轴，转台旋转轴是C轴。通过机床导航器调入机床组件和刀具组件。叶轮零件安放在转台上面即可进行加工仿真。

    对于五轴加工来说，最难最重要的是避免发生干涉。本文对流道和底部圆角加工时对刀具的进退刀进行了控制，依据叶轮的特征，区域之间快速移动时以球的方式控制刀轴的移动，使刀轨变得更清晰，这样不仅提高加工效率，而且使加工变得更加安全。文中介绍的对流道的加工采用刀具轴插补加工。这种方式可以通过在指定的点定义矢量方向来控制刀具轴，当驱动或零件几何体非常复杂，又没有附加刀具轴控制几何体时，插补具轴可以控制剧烈的刀具轴变化，调节刀轨，避免碰到障碍物。指定的矢量越多，对刀具轴的控制越多。使用这种方法时，驱动几何体引导刀具侧刃，零件几何体引导刀具底部，可以控制输出很好的加工刀轨，加工出来的曲面质量。

 

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