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整體葉輪五軸數(shù)控銑削技術(shù)研究
廣州市公用事業(yè)高級(jí)技工學(xué)校 王裕棟 2016/8/10 20:23:32
摘要：整體葉輪是航天使用的復(fù)雜部件，廣泛應(yīng)用與坦克、導(dǎo)彈、化工等領(lǐng)域，由于其加工和技術(shù)操作較復(fù)雜，所以必須相關(guān)技術(shù)進(jìn)行分析。本次研究主要從整體葉輪五軸造型、加工路徑規(guī)劃、后置處理等方面對(duì)此種技術(shù)進(jìn)行了研究，希望可以給相關(guān)研究人員提供參考。
關(guān)鍵詞：整體葉輪；五軸數(shù)控；技術(shù)分析
整體葉輪是燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)中的主要零件，可以在外界機(jī)械作用下，實(shí)現(xiàn)氣體壓縮并將其輸送出去。對(duì)葉輪的主要求是減少氣體流經(jīng)葉輪的損失，保證曲線穩(wěn)定區(qū)具有穩(wěn)定的范圍，同時(shí)對(duì)葉片數(shù)量和發(fā)動(dòng)機(jī)性能進(jìn)行優(yōu)化。本次使用Pro/Engineer/CAD實(shí)現(xiàn)參數(shù)建模，對(duì)葉輪多軸數(shù)控工藝和路徑進(jìn)行確定，然后進(jìn)行了后置算法機(jī)損，最后實(shí)現(xiàn)了整體葉輪加工，并驗(yàn)證了方案實(shí)施的有效性。
一、葉輪參數(shù)建模
本次建模以鋁合金葉片半開式整體葉輪進(jìn)行研究，結(jié)合加工技術(shù)和參數(shù)對(duì)五軸數(shù)控銑削技術(shù)進(jìn)行研究。借助Pro/Engineer/CAD軟件利用樣條曲線、曲面混合、曲面縫合、延伸和修建等完成了整體葉輪實(shí)體造型，同時(shí)對(duì)曲面曲率進(jìn)行了調(diào)整分析。在曲面參數(shù)建模技術(shù)等的研究下，完成了整體葉輪三維實(shí)體造型，獲得了精確的整體葉輪曲面數(shù)據(jù)，給刀具路徑規(guī)劃提供了參考。整體葉輪三維實(shí)體模型如下圖1所示。
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（二） 加工結(jié)果分析
第一，進(jìn)行葉輪形狀精度檢測(cè)。使用三坐標(biāo)檢測(cè)機(jī)對(duì)整體葉輪精度進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)過(guò)檢測(cè)現(xiàn)實(shí)，精度是0.002毫米，能夠滿足整體葉輪誤差在0.03毫米要求也。進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，首先徐州呢葉片關(guān)鍵點(diǎn)，然后利用葉輪數(shù)字模型導(dǎo)入到測(cè)量軟件中，同時(shí)將文件格式保存為*.sat。然后啟動(dòng)三坐標(biāo)機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)AC-DMIS展現(xiàn)出來(lái)。第二，葉輪表面質(zhì)量。經(jīng)過(guò)對(duì)整體葉輪表面粗糙度和葉輪表面粗糙度要求比較發(fā)現(xiàn)，整體葉輪表面粗糙完全符合工程預(yù)期效果，控制在Ra1.36左右。經(jīng)過(guò)上述加工發(fā)現(xiàn)，加工時(shí)間可以控制在工作班內(nèi)，整個(gè)加工過(guò)程非常安全，未發(fā)生任何磕碰事件，零部件符合設(shè)計(jì)按要求，由此說(shuō)明，整體葉輪模型選定、工藝規(guī)劃和刀具路徑及參數(shù)選擇非常正確，滿足了五軸葉輪建立需求。
五、研究成果分析
第一，借助Pro/Engineer軟件對(duì)整體葉輪三維實(shí)體造型進(jìn)行構(gòu)建，得到惡劣整體葉輪葉片和曲面等數(shù)據(jù)；第二，通過(guò)對(duì)葉輪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和相關(guān)工藝的研究，制定了葉輪加工方案，根據(jù)實(shí)際操作需求，選定了葉輪操作刀具，并對(duì)葉輪操作區(qū)域進(jìn)行劃分，提高了曲面加工質(zhì)量。第三，根據(jù)葉輪整體特點(diǎn)，選擇了矢量控制方法（傾斜加工表面）；第四，根據(jù)五軸數(shù)控機(jī)床類型，對(duì)后置方法進(jìn)行了研究；第五，對(duì)五軸數(shù)控加工中的速度給定進(jìn)行了研究，在UG、Post Builder基礎(chǔ)上建立了XHK176五軸加工專用后置處理器。第六五，借助XHK176完成整體葉輪加工，驗(yàn)證了研究的可行性。
結(jié)束語(yǔ)
由于整體葉輪結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，可以根據(jù)接觸三坐標(biāo)進(jìn)行局部曲面測(cè)量。但是此種操作方法會(huì)存在很多干涉問(wèn)題，導(dǎo)致接觸頭接近方式較困難。之后的研究可以從激光測(cè)量頭安置等方面進(jìn)行研究，對(duì)側(cè)向范圍和測(cè)量速度提升具有很大意義。經(jīng)過(guò)對(duì)國(guó)外相關(guān)資料的查找和分析發(fā)現(xiàn)，國(guó)外已經(jīng)研究了很多復(fù)雜曲面加工用具，提升了整體葉輪加工效率，為了縮小國(guó)內(nèi)外差距，必須加強(qiáng)整體葉輪多軸加工研究，促進(jìn)整體葉輪數(shù)控技術(shù)的發(fā)展。
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