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北京石油化工学院学报
第 21卷 第 4期 Vo1.21 NO.4
JournalofBeijingInstituteof
2013年 12月 Dec.2013
Petro—chemicalTechnology
基于UG的叶轮流道四轴联动数控加工编程分析
殷业财,梅 梅,李 峰
(北京石油化工学 院工程师学 院,北京 102617)
摘要 :为 了控制复杂叶轮结构的加工精度和加工质量 ,提出一种基于 UG的叶轮流道 四轴联动数控
加工编程方法 ,以某典型叶轮为加工对象,确定其加工工艺方案 ,并采用 “相对于驱动体”和 “插补矢量”
结合的刀轴控制方法 ,从而避免发生复杂小曲面加工的干涉和跳刀现象。通过合理设定 “步距”和 “切削
步长”来 降低加工误差,保证加工精度 ,从而为结构复杂曲面叶轮 的精确数控加工提供参考 。
关键词 :UG;四轴联动编程 ;曲面 ;叶轮 }加工误差
中图分类号 :TG5 文献标 志码 :A
由于叶轮结构复杂 ,叶片形状扭 曲特异,叶
轮槽空间狭小 ,加工过程 中刀轴极易发生干涉
碰撞 ,所 以叶轮加工技术一直是机械制造行业
所面临的重要课题 。叶轮叶片的传统加工制造
方法主要有铸造成型后修光法 、石蜡精密铸造
法、三坐标仿形铣削法等,但这些方法加工效率
较低,叶轮 的加工精度 也难 以保证 。随着
CAD、CAM 技术 的发展,数控加工技术在叶轮
的加工制造中显现出越来越重要的地位 。针对
图 1 叶轮模 型
叶轮叶片的不同形状,可以采用三轴联动数控
加工、四轴联动数控加工 、五轴联动数控加工的 1.1 叶轮整体外形的加工
方法对叶轮一次加工成型。相比于传统的加工 叶轮外形轮廓的加工可以利用数控车床加
方法,减少了加工步骤 ,提高 了叶轮强度 ,节省 工至外形尺寸要求 ,如图2所示 。
了毛坯材料。笔者利用 UG多轴铣削模块 中的
“四轴联动”方法对叶轮 (如图1所示)流道的加
工进行分析和设计 ,确定了叶轮加工工艺方案、
刀轴的控制方法、加工误差的分析方法 以及操
作过程 。
1 叶轮 四轴加工工艺方案
叶轮加工工艺方案为叶轮整体外形 的加 图 2 叶轮外形尺寸
工、叶轮流道的粗加工 、叶轮流道的半精加工和
1.2 叶轮流道的粗加工
叶轮流道的精加工,具体如下:
被加工流道 的最大宽度为6.9867mm(见
图 3),可 以采用三轴型腔铣的加工方法,选用
收稿 日期 :2013-0809 直径为 4mm 的球头刀对 2个相邻叶片之问的
作者简介 :殷业财 (1981一),男,大学本科 ,助理实验师 ,E 叶轮槽进行粗加工 。由于叶片扭曲延伸而形成
mail:yinyecai@bipt.edu.cn。
28 北京石油化工学院学报 2013年第 21卷
涉刀轴范围的确定算法有多面体法、基于点的 法设定刀轴矢量。通过设定相对于驱动体不 同
方法等,但各种算法仍处于探索阶段 ]。在实 的侧倾角来调整刀轴 ,插补矢量通过调整曲面
际加工中,需要通过观察刀具的切削状态 ,适时
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