叶片五轴数控的加工工艺技术

1、叶片五轴数控的加工工艺技术这篇论文主要介绍的是叶片五轴数控的加工工艺技术的相关内容，本文作者就是通过对叶片五轴的相关内容做出详细的阐述与介绍，特推荐这篇优秀的论文供相关人士参考。叶片;数控加工;CAM近年来，我国在叶片加工方面的投资较多，先后推出了多种加工软件，促进了该领域的快速发展。由于透平叶片结构复杂，加大了编写工艺程序难度。传统的工艺技术设计思路比较局限，很难让开发人员找到工艺提升方法1。五轴数控加工出现以后，为这一难题提供了解决工具。本次研究将选取该项工艺作为主要技术，通过分析仿真效果，验证该设计方案的可行性。1透明叶片简介透明叶片指的是一种机械部件，主要用于引导流体流动，用户可以根据

2、实际情况，设定流动方向，利用该部件对其流动方向进行把控。从总体来看，该部件的关键部位是叶身，通过设置尺寸参数，能够得到不同流通能力的部件。目前，该部件的类型越来越多，例如水轮机、汽轮机等2。本次研究将选取前者作为研究对象，利用当前热门工艺技术对其进行处理，经过研究分析，制定最佳工艺方案。2五轴数控加工工艺应用必要性分析虽然三轴数控技术逐渐得到改善，近些年，该技术生产出的产品质量较好，由此可以看出，此项技术逐渐发展成熟3。但是其不仅在生产周期方面存在劣势，而且在生产效率方面同样存在劣势，无法满足当前社会需求。针对这种情况，我国投入大量资金，在一定程度上改进该项技术，形成五轴数控技术。该技术由两部

3、分构成，其中一部分为线性轴，对应的数量为3个，另外一部分为旋转轴，对应的数量为2个，其仿真处理采用的系统为CAM，利用该系统可以计算多项参数，例如，刀轴矢量与位点等，除此之外，还具有生产周期短、效率高等特点。因此，本次研究选取该项技术作为主要工艺，研究意义较大。3加工工艺方案设计根据水轮机叶片特点，本次研究为其制定加工工艺方案。3.1叶片毛坯测量对于叶片毛坯的测量，需要做好准备工作。在测量之前，检查型面余量是否均匀，设定标准范围8mm至14mm之间，如果超出该范围，则认为不合格。然而，在实际生产中，分布不均匀情况较多，针对这一问题，本次研究将采取特殊的测量方式，获取相关参数，通过计算处理，从而

4、为系统仿真提供数据依据。考虑到测量精度、操作简便等需求，本次研究提出使用专门测量仪器，该仪器引进了光电技术，适合测量叶片，测量精度较高。3.2计算方法为了提高数据精度，本次研究对测量结果进行计算，通过计算每一片毛坯数据，根据结果构建模型，将该模型参数输入到计算机中，最终形成毛坯实体。在其基础上，针对不同方向自由度，利用软件搜索实体，经过优化计算处理，设定位置，同时考虑余量分布，完成安装。仅通过上述计算方法处理，与理想工艺加工结果相差较多，得到刀位变化轨迹尤为重要。此次研究，根据实际情况，利用软件编写程序，拟合成其变化轨迹。通过观察轨迹，能够在第一时间掌握叶片定位情况，经过分析，从中找出定位问题

5、。3.3定位基准的设定由于叶片形状比较复杂，使用普通的定位方式无法保证精度。本次研究依据透平叶片特点，不仅设定了基准，而且还将余量分布情况作为定位依据。目前，应用比较多的定位方式为夹具定位，由于物品种类的不同，夹具的使用方式不同，根据物品特点使用，才能够将其作用全部发挥出来。对于透平叶片，此次研究引入计算技术，通过构建模型，输入产品参数，对产品进行模拟，形成叶片加工夹具，该器件属于通用型，支持多种类型叶片定位。如图3所示为通用型叶片夹具。3.4工具的选取与区域划分由于叶片结构比较复杂，本次研究将针对其特点，合理选取工具，同时根据实际情况，将整个叶片区域划分为若干个部分，分别对其进行加工。本次研

6、究的水轮机叶片需要加工的区域比较复杂，曲面的数量为11，由于叶片容易受到外界因素的影响，例如机床摆角的影响，因此，必须重新划分叶片头部曲面，此时曲面数量变为13个。在对其进行处理时，为每一个区域配备相应刀具，而不是使用同一种刀具。配备刀具工作的开展，需要依据仿真方案的制定结果完成。在选取时，以曲面直径较大的工具作为首选对象，将该参数作为工具的选取依据，其主要原因直径与加工效率相关。对于叶片的背面与正面工具的选取为：前者选取的直径参数为Φ20°，后者选取的直径参数为Φ16°叶片坡口工具的选取为：直径范围在Φ13°-Φ17°之间;叶片

7、头部工具的选取为：直径参数为Φ10°，在其基础上，为其配备直径为直径参数为Φ8°的铣刀。除了上述工具选取方案的制定，本次研究还利用螺旋玉米立铣刀作为主要工具，其直径参数为Φ10°。4仿真加工为了验证五轴数控加工工艺效果更佳，本次研究对制定的工艺方案进行仿真加工，通过观察效果，使得该工艺技术得到认可。4.1仿真加工流程的制定如图2所示为仿真加工流程设计图。第一步：输入截面数据。第二步：在现有叶片曲面描述内容的基础上，采用另外一种描述方法，重新对其进行描述。第三步：根据描述内容，构建叶片三维模型。第四步：通过对叶片毛坯进行测量，根据测量数据确定其具体

8、位置，变换空间位置，得到新的坐标系。第五步：根据刀位轨迹，完成刀具干涉计算。第六步：判断此时刀具是否出干涉状态，如果处于，则为其选取相应机床刀具，并确定切削参数，反之，模拟数控加工过程，同时对其采取干涉检查，执行第七步。第七步：检查当前处理方案是否合理，如果合理，执行第八步，反之，分析当前方案存在的问题，针对问题做出适当修改，形成新的加工方案。第八步：利用5FZG后处理器，对刀位轨迹数据进行后置处理。第九步：经过处理后，生NC代码程序。第十步：利用通讯软件，使得代码程序得以传输至机床CNC，从而实现仿真加工。4.2检查计算此项操作主要用于检查景区域划分方案是否满足要求。根据上述工艺方案制定的内

9、容，通过计算，检查工具几何形状、工具参数等，在满足机床限定条件的情况下，增加工作效率，此项研究通过选取直径较大的铣刀来实现。关于五轴刀位的计算，设定两个值，即tiltangle和leadangle，在计算刀杆干涉的同时，完成刀具干涉计算。利用vericut展开切削仿真，通过观察仿真结果，即可找出影响因素，此时调整参数，重新检查计算，直至无误为止。最终确定刀位轨迹，根据轨迹信息生成加工代码。4.3仿真结果分析此次研究利用vericut软件和simulation进行仿真，得到如图3所示的仿真结果。图3仿真结果在图3中，左侧为切削仿真结果，后侧为机床仿真结果。将切削仿真结果与要求参数进行对比分析，如

10、果两者之间存在差异，则需要再次计算刀位信息。对于机床的仿真，依据铣头运动情况和结构特点，使用CAM软件对其参数进行定义，同时规定各个轴之间的关系，控制机床配置参数在-358°至+358°之间。在连续加工的过程中，角度进行累加计算，当其达到上限值时，采取反转处理，后退一步以后再进刀，这样可以使刀具免遭损坏。对于容易发生碰撞的部位，采取单步处理，分别对其向前运行情况和向后运行情况进行观察，经过对比分析坐标轴值，改善工艺方案，并制定新的加工方式，经过多次改善处理后，最终确定最佳加工方案。4.4后置加工程序利用CAM软件开发命令语言，形成机床处理器件，利用该器件，结合机床运行情况，编写配置文件。通过转换刀具轨迹，得到加工代码。考虑到机床内存受限问题，此次研究对叶片进行加工处理，该叶片直径参数为Φ330°，经过处理后，得到若干个加工程序，每个程序占据内存在3MB左右，利用RS232串口建立通讯桥梁，所有编写的程序将通过该桥梁传输至控制中心，整个加工工艺结束。5总结本文主要对透平叶片的加工工艺展开研究分析。此次研究选取五轴数控技术作为主要技术，根据叶片结构特点，制定加工工艺方案，在满足制造条件的前提下，选取直径较大的刀具作为测量工具，从而达到提高工艺制造效率的目的。通过分析仿真结果，找出该方案存在的问题，做出适当调整，最终得到最佳工艺方