复杂叶轮(深井漩涡压力机零件)的五轴数控加工

3. Cimatron叶轮数控加工程序编写设计

　　3.1 根据以上工艺的分析与加工思路的整理，在 Cimatron 软件 NC环境下建立所需要用到的刀具卡头与刀具库。

　　3.2 建立五轴的 ToolPath，并确定编程坐标系。 选择叶轮作为加工的 part，定义车削完毕的叶轮最大外形回转体作为加工毛坯。

　　3.3 叶轮两叶片之间的粗加工程序编写。 由于叶轮的外形复杂，决定了这个叶轮不能用五轴 3+2 定位加工。 故我们采用五轴联动粗加工。 在 Cimatron 软件中，采用 Areospeace 的五轴航空铣功能可以快速实现程序的编制。

　　3.3.1 进入五轴航空铣，选择 D15R2L60 的刀具 ，在 Patten 中选择Parallel to surface 策略。 选择轮毂面作为参考曲面，两边也片面作为驱动曲面。 设定驱动曲面余量 0.5mm，并控制所加工的深度为 45mm。

　　3.3.2 在 Sorting 设定走刀方式为顺铣单向走刀。

　　3.3.3 在叶轮编程中， 刀轴的控制是非常重要的。 在这个叶轮里面， 我们在 Tool Axis control (刀轴控制) 选择为 Be tilted relative to cutting direction，Lead angle to cutting direction (前倾角 )为-10 度 ，Tiltangle at side of the cutting direction(侧倾角)为 90 度，在刀具加工中选择 smooth 光顺所加工的轨迹。

　　3.3.4 在处理叶轮加工时所产生的碰撞干涉中，Cimatron 有很好的解决方法。 在 Gouge Check 中，选择刀具与两边叶片之间的干涉，自动处理为刀具一旦与叶片在 0.5mm 以内发生干涉， 在±180 度以内自动偏摆倾斜刀轴避开干涉。

　　3.3.5 在 Link 里面合理地设定进退刀方式， 该零件需要设定垂直圆弧进刀。

　　3.3.6 参数设定完毕，计算刀路程序。 粗加工程序分别由D15R2_L60mm，D15R2_L125mm 的刀具分两部分完成。

　　3.4 叶片半精加工与精加工。叶轮上叶片的曲面为 3D 自由曲面且有后仰倒扣，在加工中有相当难度，编写的导轨路径需要达到五轴等高随形螺旋的效果才能更好控制叶片的加工表面质量。 具体步骤如下：

　　3.4.1 进入五轴航空铣 ， 选择 D16R8 的刀具 ， 在 Patten 中选择Morph between 2 curves 策略。 选择叶片面作为驱动曲面，叶片上端部分边界为第一驱动曲线，叶片下端部分边界为第二驱动曲线，设定刀路轨迹延伸 10mm，设定驱动曲面余量为 0.2mm。

　　3.4.2 在 Sorting 设定走刀方式为顺铣螺旋走刀，步距为 1mm。

　　3.4.3 叶片加工时，我们在 Tool Axis control(刀轴控制)选择为 Betilted relative to cutting direction， 设 定 有 利 的 Lead angle to cutting direction (前倾角) 为-3 度与 Tilt angle at side of the cutting direction(侧倾角)为 89.2 度，在刀具加工中选择 By two vectors 光顺刀具运行的轨迹。

　　3.4.4 在处理叶片加工时所产生的碰撞干涉中 ， 同样在 GougeCheck 中，选择刀具与叶片曲面之间的干涉 ，自动处理为刀具一旦与叶片发生干涉，在±90 度以内自动偏摆倾斜刀轴避开干涉;另选择轮毂面作为刀具轴向残余毛坯干涉的保护面，设定干涉余量为 0.2mm。