ug四(si)轴(zhou)编(bian)程(cheng)，ug四(si)轴(zhou)叶(ye)轮(lun)加(jia)工(gong)教(jiao)程(cheng)
- 叶片工艺分析
汽轮机叶片主 要应用在汽轮机发动机上 , 零件对加工后的表面粗糙度和轮廓精度要求较 高 。 其叶身 较长 、 叶片壁薄 , 所以合理 的进行加 一 〔 程序的编制 , 选择合理 的切削用量 、 因地制宜地选用 刀 具材料 成为顺利加工 出该零件的关键技术之一 。 · 选用 四轴数控加工 中心 进行叶片加工 , 其通过控制刀轴各个矢量方 向的改变来加工 各曲面 , 在编制加工 程序时需要注意各 曲面 刀路的重 叠相接 。 根据叶片的特点 , 我们采用的程序编制流程 为 : 型腔铣粗加 l:叶片 , 固定轴轮廓 铣半精加工 和精加工 叶片的各个曲面 , 最后区域铣削精加工 叶柄部分 。
- 加工操作
U G的 CAM 模块提供了交互式编程产生精确具轨迹的方法 , 用户可通过观察刀具运动来 图形化编辑刀 具轨迹 , 最终的刀位源文件经过后置 处理即生成数控加工程序 。
3 . 1 准备工作 首先建立毛坯
在建模环境下 , 通过拉伸得到叶片的毛坯 , 半径为 8 0m 。 进入加工 环境 , 建立加工 坐标系 坐标系建立在毛坯的中心 , 通过旋转叶片 , 使叶片模型全部在毛坯范围内 。 由于叶片有弯扭角 度 , 在建模时需要建立两个工艺台 , 以便在装夹时使两边中心对 中 。 在加工时 , 粗加工 出工艺 台并留出 精加工 时刀 具下 刀的位置 即可 。 建立 3 个基准面 , 为以后设置安全平面做准备 。 工艺台与基准面建立如 图 1 所示 。 最后创建一把端铣刀和一 把球头铣刀 , 端铣刀直径为 7 . 7m , 球头铣刀 直径为 6 lnI , 半径为 3 m m 。
图 1 工艺台与基准面的建立
图 2 进刀参数的设置
图 3 叶片后 缘的粗加工 轨迹
3 . 2 编写型腔铣粗加工程序
型腔铣程序作为粗加工 程序可快速出去除零件的毛坯余量 , 为零件的后续加工 做准备 。 首先建立粗 加 「:坐 标系 , 使 mZ 轴方 向与叶身曲面法线方 向一致 。 在部件选择时注 意将工艺 台作为加工部件选 中 , 同 时需给刀 具留出进刀 的距离 。 走刀 方式选择跟随周边 。 跟随周 边用于创建一条沿着轮廓顺序 、 同心 的刀 位轨迹 , 能维持刀具在步距运动期间连续地进刀 , 以产生最 大化的材料切 除量 。 刀轴方向为指定矢量 , 方 向与叶片后缘曲面法线一 致 。 刀 具选择直径为 7 . 7m 的端铣刀 。 粗加 _ [ 时 , 全局 每刀深度可 以稍大一 些 , 设置为 l m m 。 在切 削层 设置项中 , 选择斜基 准面 作为切 削层 的终点 。 在切削参数项 中 , 将底部面与 侧壁量 一致去掉 , 底部余量和壁余量分别设置 为 0 . 2 5m 和 0 . lm m 。 在非切 削移动中 , 安全项中选择使用继承 的 , 进刀 的各参数设置如图 2 所示 。 最后设置进给和速度项 , 点击生成按钮 , 生成刀 具路径 。 叶片 后缘刀路轨迹如图 3 所示* 。 同理可生成叶片后缘 的粗加工 程序 。
3 . 3 编写固定轴 曲面轮廓铣加工程序
固定轴曲面轮廓铣是用于精加工 由轮廓曲面形成 的区域加工方法 , 通过精确控制刀轴和投影矢量 , 使导轨沿着非常复杂的曲面 的复杂运动 。 在切削区域选择中 , 选择要加工 的曲面 。 由于叶片在叶身与叶 柄处有一定的陡峭度 , 所以在进刀角度 中选择 45 。 进刀 , 这样可 以在陡峭部分得到 良好的加工效果 。 由 图 4 和图 5 对 比 , 可 以看出在陡峭部位 , 取 90 。 的进刀角度会有明显 的刀 路断接现象 , 45 “ 进刀角度刀 路连接顺畅 , 稀疏合理 。
图 4 采用 90 。 进刀的刀路轨迹 图 5 采用 45 。 进刀的刀 路轨迹
在刀轴选择时 , 半精加工 与精加工 的刀轴选择可 以稍微不一样 , 这样加 _ [ 出来的曲面精度较高 。 对 于 半精加工 , 刀 轴方向和 mZ 轴一直 , 而在精加工 中 , 用两点选择方法选择垂直 于叶片的叶柄棱线作为刀 轴的方向 。 半精加 _ 〔时 , 余量 都为 0 . l m , 进刀 类型为插削 , 安全 设置为平面 , 利用上面建立 的斜基准 面偏置 一定距离来设置 安全平面 。 精加工 时只要将余量设置 为 0 , 其余和半精加工设置 的参数一样 。
3 . 4 编写其它表面精加工程序 。
由 于叶片有弯扭角度 , 只变换两 次加 _ I _ 角度加 工不到全部的计}身 , 需要通 过选择不 同的切 削曲面来 建立其它加工 程序来完成 。 选择 曲面时可 以通过剪裁 曲面来选择 , 也可 以通过设置 区域方法来界定 。 为 了使编程简单 , 本文采用设置 区域方法来界定 。 区域铣削驱 动方法为非陡峭 , 陡角为 20 “ 。
3 . 5 程序模拟仿真
对已编写的程序进行模拟仿真是检验程序正 确性最 为直观快捷的方法 , 编程人员可 通过 UG NX7 . O 附带 的程序仿真功能检验程序的正确性 , 具体的操作步骤如下 : 在儿何视图下 , 选择所有程序右击 , 选择 I 刀轨确认 1 命令 , 弹出 [ 导轨可视化】对话框 , 选择 【2D 动态 ] 选项卡 , 点击开 始 , 即可 以看到模拟仿真的过程 。 2D 仿真状态通过不 同刀 路颜色可看到整个程序 中每一步的仿真状态 , 可更直观 的检查程序的正确性
3 . 6 后置处理 后置处 理的任务是根据机床运动结构和控制指令格式 , 将前置计 算的刀 位数据转换成机床各轴 的运 动数据 , 并按其指令格式进行编码 , 成为数控机床的加工程序 。 具体操作步骤如下 : 首先利用 UG/ Po s t B iu l d er 的后 置 处理程序 , 通 过设置 机床的控制系统 、 最大行程等相关参数创建 3 个可实现从刀 位文件到 G 指令转换处理 的控制文件 。 然后在儿何视图下 , 选择粗加 _ L程序右击 , 选择 【后处理 】 , 弹出后处理对话框 , 如图 6 , 选择 ma z ak h 6 3 0 , 点击应用 , 即生成 粗加工程序的 NC 程序 。 同理可 生成精加 _ I:后处理程 序 。 部分 NC 代码 如图 7 所示
图 后处6 理对话框
图 部分7 C 代码
实4际加工 将后处理 生成的 C 代码N 通过 串行通讯接 口 传送到加工 中心 系统 即可进行实体加工 。 通过 叶片加 _ 实 L 例表明 , 加工 出来的n 一 十片表面粗糙度小 , 轮廓清晰 , 精度较高 , 符合设计要求 。
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