中國(guó)石油大學(xué)(華東)現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育論文格式標(biāo)準(zhǔn)范本

1、中國(guó)石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目：xxxxxxxxxxxxxxxxx 學(xué)習(xí)中心： 學(xué)習(xí)中心 年級(jí)專業(yè)： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 導(dǎo)師單位： 中國(guó)石油大學(xué)（華東） 中國(guó)石油大學(xué)（華東）遠(yuǎn)程與繼續(xù)教育學(xué)院論文完成時(shí)間： 2015 年 12 月 29 日中國(guó)石油大學(xué)（華東）現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書發(fā)給學(xué)員 1設(shè)計(jì)(論文)題目： 2學(xué)生完成設(shè)計(jì)(論文)期限： 年 月 日至 年 月 日 3設(shè)計(jì)(論文)課題要求： 4實(shí)驗(yàn)（上機(jī)、調(diào)研）部分要求內(nèi)容： 5文獻(xiàn)查閱要求： 6發(fā) 出 日 期： 年 月 日 7學(xué)員完成日期： 年 月 日指導(dǎo)教師簽名： 學(xué) 生 簽

2、名： 摘 要燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)葉數(shù)控原理與數(shù)控加工技術(shù)，分析氣道型面加工定位原理、夾具的結(jié)構(gòu)及夾緊原理、加工運(yùn)動(dòng)軌跡。在氣道型面多軸數(shù)控加工質(zhì)量需求。關(guān)鍵詞：燃?xì)廨啓C(jī)，動(dòng)葉片，數(shù)控加工技術(shù)，PRO.E目 錄第1章 前言11.1 課題背景11.2 燃?xì)廨啓C(jī)葉片相關(guān)發(fā)展11.2.1 燃?xì)廨啓C(jī)葉片組成及其作用21.2.2 燃?xì)廨啓C(jī)葉片與葉輪的裝配31.2.3 動(dòng)葉片毛坯制造相關(guān)發(fā)展4第2章 動(dòng)葉片的機(jī)械加工工藝過(guò)程62.1 動(dòng)葉片工藝特點(diǎn)62.2 動(dòng)葉片加工工藝過(guò)程62.3 動(dòng)葉片加工工序內(nèi)容8第3章 動(dòng)葉片氣道型面五軸數(shù)控加工工序設(shè)計(jì)193.1 氣道加工方法分類193.1.1 等截面直葉片加工193.1.

3、2 有成型規(guī)律葉片氣道加工193.1.3 自由成型葉片加工203.2 氣道型面加工工序內(nèi)容203.3 氣道型面加工定位原理分析213.4 氣道型面加工夾具的結(jié)構(gòu)及夾緊工作原理223.5 氣道型面加工運(yùn)動(dòng)軌跡分析243.6 氣道型面加工編程及加工代碼分析263.6.1 氣道型面加工編程273.6.2 氣道型面數(shù)控代碼及分析30結(jié) 論37參考文獻(xiàn)38致 謝39第1章 前言1.1 課題背景面對(duì)經(jīng)濟(jì)全球化、國(guó)際燃?xì)廨啓C(jī)市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)和國(guó)外高度壟斷的新形勢(shì)，國(guó)家對(duì)我國(guó)民族燃機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展非常重視，國(guó)家發(fā)改委和科技部已經(jīng)將我國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)市場(chǎng)發(fā)展的思路和對(duì)策納入“十二五”及長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃中，重型燃?xì)廨啓C(jī)是國(guó)家優(yōu)先發(fā)

4、展的10項(xiàng)重大技術(shù)裝備之一。是國(guó)家裝備制造業(yè)重點(diǎn)發(fā)展的領(lǐng)域，特別是燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組和整體煤氣化燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)機(jī)組。預(yù)計(jì)隨著中國(guó)能源需求迅猛增長(zhǎng)以及天然氣資源進(jìn)入大規(guī)模開發(fā)利用階段，燃?xì)廨啓C(jī)正在形成一個(gè)“爆發(fā)性增長(zhǎng)”的市場(chǎng)。到2020年，全國(guó)燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)裝機(jī)容量將達(dá)到5500萬(wàn)千瓦，是2000年之前50年已建成同類裝機(jī)容量的25倍。保守估計(jì)，僅中石油一家，每年需要的燃?xì)廨啓C(jī)價(jià)值就達(dá)到了30億元。到2015年，國(guó)內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)的市場(chǎng)容量能達(dá)到300億元，而國(guó)際市場(chǎng)容量則能達(dá)到2700億元。葉片廣泛應(yīng)用于燃?xì)廨啓C(jī)、壓縮機(jī)和氣輪機(jī)等，起能量轉(zhuǎn)換的作用，被認(rèn)為是燃?xì)廨啓C(jī)的“心臟”。燃?xì)廨啓C(jī)中使

5、用最多的一種零件就是葉片，一臺(tái)燃?xì)廨啓C(jī)有數(shù)千件葉片，葉片的質(zhì)量直接關(guān)系到燃?xì)廨啓C(jī)的工作效率。葉片制造的所需時(shí)間約占燃?xì)廨啓C(jī)整機(jī)的1/3，夾具量占整機(jī)的1/2左右，成本占總機(jī)的2025，因此葉片在燃?xì)廨啓C(jī)中的重要性是不可言語(yǔ)。提高葉片的設(shè)計(jì)水平和制造水平是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)工作。為了保證燃?xì)廨啓C(jī)的效率以及葉片在使過(guò)程用中的安全性，葉片的材料都非常特殊，一般材料中含V、Ni、N等成分，硬度在360HB以上，強(qiáng)度S0.02為800MPa以上，加工性較差，同時(shí)葉片氣道部分（通流部分）是一個(gè)光滑的空間曲面，其精度要求高，加工難度大。特別是大型燃?xì)廨啓C(jī)末級(jí)葉片，其結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，葉型扭轉(zhuǎn)接近90°角，

6、葉身中部有兩個(gè)空間的凸臺(tái)，葉根圓角部分由幾個(gè)變直半徑圓弧構(gòu)成，以往的普通的三軸或四軸銑床都不能滿足加工要求。目前葉片的加工一般使用五軸加工中心代替?zhèn)鹘y(tǒng)的加工方法, 先進(jìn)五軸機(jī)床可以加工一般三軸數(shù)控機(jī)床所不能加工或很難一次性裝夾,完成加工的連續(xù)、平滑，這使得燃?xì)廨啓C(jī)葉片的數(shù)控加工形成了新的飛越, 使得擁有更多的加工手段加工復(fù)雜形狀的葉片, 同時(shí)葉片型面加工工藝也得到了相當(dāng)大的提高,工藝方法更加方便，提高了葉片加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率, 減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。1.2 燃?xì)廨啓C(jī)葉片相關(guān)發(fā)展1.2.1 燃?xì)廨啓C(jī)葉片組成及其作用燃?xì)廨啓C(jī)葉片按功能作用的不同可分為靜葉片（如圖1-1所示）和動(dòng)葉片（如圖1-2所示）兩種

7、。靜葉片與燃?xì)廨啓C(jī)輪殼相連接處于不動(dòng)狀態(tài)，作導(dǎo)向葉片，其作用是改變氣流的方向，引導(dǎo)蒸汽進(jìn)入下一列動(dòng)葉片；動(dòng)葉片安裝在轉(zhuǎn)子葉輪上，接受噴嘴葉柵射圖1-8 葉輪結(jié)構(gòu) 圖1-9 動(dòng)葉片的葉根與葉輪裝配1.2.3 動(dòng)葉片毛坯制造相關(guān)發(fā)展燃?xì)廨啓C(jī)葉片通常采用耐熱合金加工。60年代在鑄造燃?xì)廨啓C(jī)葉片上成功的使用了定向結(jié)晶技術(shù)。澆鑄后，將鑄模放在可控制溫度梯度的冷卻裝置內(nèi)，使熔融金屬依次逐漸凝固，可以得到沿葉高為柱狀結(jié)晶的葉片。定向結(jié)晶葉片的材料通常是Ni基合金，其中加入Cr、W、Co、Al、Ti并有1.52.0的Hf及0.050.1的Zr。美、英發(fā)展的定向凝固合金的牌號(hào)有Mar-M200+Hf、Mar-M

8、247、PWl422等。70年代后期鑄造單晶燃?xì)廨啓C(jī)葉片得到了廣泛的應(yīng)用。由于這種葉片材料中沒(méi)有晶界，其熱安全性與蠕變強(qiáng)度更高，使燃?xì)廨啓C(jī)前的工作溫度可以提高12001350至目前的更高。單晶葉片的材料也是Ni基合金，內(nèi)加入Cr、W、Co、Al、Ta等元素。使用比較多的材料牌號(hào)有美國(guó)的PWAl480、PWAl484，英國(guó)的SRR99等。我國(guó)也已研制成功DD3單晶合金，正待推廣應(yīng)用。單晶葉片使用壽命可以比柱晶葉片提高2.43倍，但其制造成本為柱晶葉片的1.92倍，鑄造廢品率也很高。據(jù)報(bào)道，無(wú)任何結(jié)構(gòu)偏差的單晶葉片合格率僅為1126。為適應(yīng)復(fù)雜的冷卻內(nèi)腔的設(shè)計(jì)要求，正在研究一種用兩個(gè)半片焊接而成的

9、燃?xì)廨啓C(jī)工作葉片。葉盆與葉背每一個(gè)半片先用失臘法鑄出，用機(jī)械加工或電解加工的方法在內(nèi)腔的一面加工出內(nèi)腔的凹槽。然后在兩個(gè)半片間放入一片厚僅0.05mm的與葉片材料相同的合金薄片，將葉片兩半拼合。將拼合件在保護(hù)氣氛中加溫到11001200，保溫并施加0.351.05atm的壓力，使之在接觸壓力下熔融擴(kuò)散，將兩個(gè)半片以擴(kuò)散焊連接成為一整體。第2章 動(dòng)葉片的機(jī)械加工工藝過(guò)程2.1 動(dòng)葉片工藝特點(diǎn)動(dòng)葉片一般都處在高溫，高壓和腐蝕的介質(zhì)下工作。動(dòng)葉片還以很高的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。在大型燃?xì)廨啓C(jī)中，動(dòng)葉片頂端的線速度已超過(guò)600 /，因此動(dòng)葉片還要承受很大的離心應(yīng)力。動(dòng)葉片的主要特點(diǎn)是：材料中含有昂貴的高溫合金元素

10、；加工性能較差；結(jié)構(gòu)復(fù)雜；精度和表面質(zhì)量要求高；品種和數(shù)量都很多。動(dòng)葉片的種類繁多，但各類動(dòng)葉片均主要由兩個(gè)主要部分組成，即氣道部分和裝配面部分。因此動(dòng)葉片的加工也分為裝配面的加工和氣道部分的加工。裝配面部分又叫葉根部分，它使動(dòng)葉片安全可靠地、準(zhǔn)確合理地固定在葉輪上，以保證氣道部分的正常工作。因此裝配部分的結(jié)構(gòu)和精度需按氣道部分的作用、尺寸、精度要求以及所受應(yīng)力的性質(zhì)和大小而定。由于各類動(dòng)葉片氣道部分的作用、尺寸、形式和工作各不相同，所以裝配部分的結(jié)構(gòu)種類也很多。有時(shí)由于密封、調(diào)頻、減振和受力的要求，葉片往往還帶有葉冠（或稱圍帶）和拉筋（或稱減震凸臺(tái)）。葉冠和拉筋也可歸為裝配面部分。氣道部分又

11、叫型線部分，它形成工作氣流的通道，完成動(dòng)葉片應(yīng)起的作用，因此氣道部分加工質(zhì)量的好壞直接影響到機(jī)組的效率。由于葉片的形式、結(jié)構(gòu)、種類、大小等的差異比較大，因此加工方式、機(jī)床、工藝流程也不同。但從總體上來(lái)說(shuō)，按葉片的毛坯形式來(lái)劃分可分為：方剛?cè)~片加工工藝、模鍛葉片加工工藝，精鑄葉片加工工藝。方剛?cè)~片加工工藝主要是針對(duì)葉片氣道長(zhǎng)度在300mm以下的各種動(dòng)葉片和靜葉片。模鍛葉片加工工藝要是針對(duì)葉片氣道長(zhǎng)度在300mm以上的各種動(dòng)葉片和靜葉片。精鑄葉片加工工藝主要是針對(duì)一些靜葉片和特殊葉片（如空心葉片）的加工方法。2.2 動(dòng)葉片加工工藝過(guò)程根據(jù)以上特點(diǎn)現(xiàn)制定出一下機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片。表2-1到表2-3

12、。 2.3 動(dòng)葉片加工工序內(nèi)容本零件的加工十分復(fù)雜，總共42道工序，具體機(jī)械加工工序內(nèi)容如下。（1）下料該葉片毛坯來(lái)料為六面體的方鋼，來(lái)料時(shí)必須按工藝上要求檢查方鋼尺寸的長(zhǎng)、寬、高和直線度，并根據(jù)同一級(jí)不同的種類葉片分開裝入專門的轉(zhuǎn)運(yùn)箱中方可投入生產(chǎn)車間。本工序中，必須保證方鋼尺寸，如圖2-1,長(zhǎng)208mm，寬54.5mm，高44mm。圖2-1 坯料尺寸（2）銑一平面該平面為葉片內(nèi)背平面（方鋼長(zhǎng)寬形成的平面）中的任一面，用于葉片的內(nèi)背平面是重要面，為了保證其加工余量均勻，所以粗基準(zhǔn)選擇葉片內(nèi)背平面中的任一面。因?yàn)榧庸っ娣e比較大，所以用立式銑床X52進(jìn)行銑削。來(lái)料由于是方剛毛面，六個(gè)面均帶有黑皮

13、，當(dāng)加工一個(gè)面后的測(cè)量也是比較粗糙的，因此通常在該工序中要求光出表面不見黑皮即可。加工毛坯時(shí)，將要加工的一面正對(duì)主軸，并與主軸垂直，以保證工件切削的精度及平面度。因?yàn)槭谴旨庸?，所以切削用量可以選擇大一點(diǎn)，刀具采用直徑為160的可轉(zhuǎn)為面銑刀。用于毛坯為方鋼，所以工件的夾緊直接可以用機(jī)床自帶的平口虎鉗。加工時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速保持在250300r/min，進(jìn)給率保持在F200左右。加工完成之后，根據(jù)工序圖（如圖2-2，加粗的線為本工序加工面）的要求，采用刀口直尺檢驗(yàn)平面度，游標(biāo)卡尺檢驗(yàn)尺寸。圖2-2 銑一平面工序圖在已加工面上做標(biāo)記：采用標(biāo)刻機(jī)在指定位置刻上產(chǎn)品的名稱和流水作業(yè)號(hào)，葉片一但刻有編號(hào)后，既方

14、便對(duì)葉片的識(shí)別也方便對(duì)葉片的追述（葉片在加工過(guò)程中需要按編號(hào)對(duì)尺寸等進(jìn)行記錄，葉片全部加工完成后如有出入可以追查問(wèn)題出現(xiàn)的環(huán)節(jié)）。（3）銑一側(cè)面第一平面加工完成之后，以該面為精基準(zhǔn)，加工一側(cè)面（方鋼長(zhǎng)寬方向形成的平面）。同樣因?yàn)榧庸っ娣e比較大，所以用立式銑床X52進(jìn)行銑削。加工毛坯時(shí)，將要加工的一面正對(duì)主軸，并與主軸垂直，以保證工件切削的精度以及與第一平面的垂直度。切削用量和刀具同前一工序銑一平面相同。加工完成之后，根據(jù)工序圖（如圖2-3）的要求，采用90度角尺檢驗(yàn)垂直度，游標(biāo)卡尺檢驗(yàn)尺寸誤差。圖2-3 銑一側(cè)面工序圖（4）銑另一側(cè)面本工序以前一工序（銑一側(cè)面）加工的側(cè)面作為定位基準(zhǔn)，以保證工

15、序卡片要求的兩側(cè)面的平行度要求。同樣因?yàn)榧庸っ娣e比較大，所以用立式銑床X52進(jìn)行銑削。切削用量和刀具參數(shù)同上工序（銑一側(cè)面）。加工完成之后，根據(jù)工序圖（如圖2-4）的要求，采用游標(biāo)卡尺檢驗(yàn)尺寸誤差和平行度要求。圖2-4 銑另一側(cè)面圖（5）磨兩側(cè)面本工序是對(duì)前兩道工序加工的兩側(cè)面進(jìn)行精加工。磨兩側(cè)面的作用主要是為了提高基準(zhǔn)面的加工精度，因?yàn)楹蠊ば虻募庸ざ家赃@兩個(gè)面為基準(zhǔn)。先將已經(jīng)加工過(guò)的一個(gè)面放在永磁吸盤上（永磁吸盤固定在平面磨床工作臺(tái)面上），扭動(dòng)開關(guān)，使工件固定在吸盤航，啟動(dòng)磨床，調(diào)整好高度對(duì)另一個(gè)已加工面進(jìn)行磨削操作，直至整個(gè)面都平整光滑，沒(méi)有凹點(diǎn)。在加工另一個(gè)面時(shí)，要先對(duì)沒(méi)有精加工的一個(gè)

16、面進(jìn)行試磨，然后測(cè)量尺寸，然后再調(diào)整磨床上的旋鈕，以保證切削精度。在完成本道工序的過(guò)程中要及時(shí)清潔永磁吸盤表面，否則就不能保證工件的切削精度和平面度，而且會(huì)留有壓痕。在調(diào)整磨床高度的過(guò)程中，每次進(jìn)給量不超過(guò)0.03，要不定時(shí)的用游標(biāo)卡尺檢測(cè)尺寸，工序尺寸要求見圖2-5。圖2-5 磨兩側(cè)面工序圖（6）銑另一平面本工序加工的面是與第一平面相對(duì)的面（方鋼長(zhǎng)寬形成面），以加工精度極高的兩側(cè)面為定位基準(zhǔn)，以保證平面和側(cè)面的垂直度要求。由于工序要求加工表面粗糙度為3.2，加工方法屬于半精銑。機(jī)床、裝夾定位和刀具參數(shù)同工序10銑一平面一致。切削用量相對(duì)粗加工有所變化，加工時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速保持在20003000r

17、/min，進(jìn)給率保持在F200左右，每次切削深度為0.6mm。加工完成之后，根據(jù)工序圖（如圖2-6）的要求，采用游標(biāo)卡尺檢驗(yàn)尺寸誤差，90度角尺檢驗(yàn)垂直度。圖2-6 銑另一平面工序圖（7）精銑第一平面本工序加工方法和檢測(cè)方法同工序30銑另一平面的要求一致，工序圖見圖2-7。圖2-7 精銑第一平面工序圖（8）粗銑兩端面本工序是對(duì)毛坯方鋼六個(gè)面中最后兩個(gè)面進(jìn)行加工，從工序圖（圖2-8）中可以看出這兩個(gè)面的位置精度和尺寸精度要求都很高。由于要求兩端面與側(cè)面和第一平面的垂直度要求，所以根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，選擇側(cè)面和側(cè)面作為定位基準(zhǔn)；由于兩端面有平行度要求，需要一次性加工，再加上尺寸大，所以采用龍門銑床X

18、2532加工。工件定位裝夾采用平口虎鉗即可，刀具采用160X25的三面刃銑刀。加工時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速保持在200300r/min，進(jìn)給率保持在F200左右。圖2-8 粗銑兩端面（9）精銑兩端面本工序是對(duì)工序40粗銑兩端面的精加工。機(jī)床、裝夾定位和刀具和上一工序完全一樣。精加工相對(duì)于粗加工而言，切削用量有所變化。加工時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速保持在20003000r/min，進(jìn)給率保持在F200左右，切削深度為0.1mm。加工完成之后，根據(jù)工序圖（如圖2-9）的要求，采用游標(biāo)卡尺檢驗(yàn)尺寸和平行度誤差，90度角尺檢驗(yàn)垂直度。圖2-9 精銑兩端面在方鋼已加工過(guò)的側(cè)面長(zhǎng)度方向上做出出氣邊標(biāo)記符，以便于加工。（10）打中心

19、孔葉片的氣道型線部分需要在數(shù)控機(jī)床上加工，加工時(shí)需要葉片作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，對(duì)于小葉片來(lái)講葉片的變形不大，因此可以采用一端驅(qū)動(dòng)而另一端用頂針頂住即可。對(duì)于長(zhǎng)葉片如果采用兩端都驅(qū)動(dòng)（即雙驅(qū)）則可以不打頂針孔。（11）預(yù)銑葉根本工序?yàn)榇帚娙~根做準(zhǔn)備。從工序圖（圖2-10）中可知，本工序的工序基準(zhǔn)為標(biāo)有出氣邊標(biāo)記符的側(cè)面，根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，選取該面為主要定位基準(zhǔn)。工件加工尺寸較小，使用臥式銑床X62，刀具2279-004和2279-007進(jìn)行去余量加工。加工時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速保持在200300r/min，進(jìn)給率保持在F200左右。加工完成之后，根據(jù)工序圖（如圖2-10）的要求，采用游標(biāo)卡尺檢驗(yàn)尺寸和平行度誤差，9

20、0度角尺檢驗(yàn)垂直度。圖2-10 與銑葉根工序圖（12）葉根加工葉根加工涵蓋粗銑葉根、精銑葉根、銑葉根圓弧、粗銑葉根凹槽和精銑葉根凹槽5道工序。圖2-11所示為動(dòng)葉片T型外包葉根，其中T、B尺寸公差緊，難以保證；A、t 尺寸是從基準(zhǔn)面給出的尺寸, 容易保證；b尺寸為臺(tái)階尺寸, 必須靠刀具保證;h、h1 和h2 尺寸互相關(guān)聯(lián), 因此通過(guò)尺寸鏈來(lái)保證。選用雙軸凹槽專用銑床, 專用凹槽銑刀,兩把刀同時(shí)加工可保證T、t 尺寸, 如圖2-12所示。選用雙軸龍門銑床及型線銑刀進(jìn)行精銑葉根, 可保證A、B、b尺寸, 如圖2-13所示。根據(jù)葉根加工的工藝分析，擬定出加工葉根的工藝過(guò)程（圖2-14）。 圖2-11

21、 T型外包葉根 圖2-12 加工葉根凹槽 圖2-13 線性銑刀加工葉根 圖2-14 葉根加工工藝過(guò)程（13）內(nèi)弧葉冠處去余量由工序圖（圖2-15）可知，本工序是加工一個(gè)R62.5寬度為25的圓弧槽，因此可以使用臥式銑床X62用12525的銑刀一次成型，加工過(guò)程中注意出氣邊標(biāo)記符以及不同級(jí)別和類型葉片的定位數(shù)據(jù)的不同。由于工序比較簡(jiǎn)單，直接使用平口虎鉗即可定位。加工方法為粗銑，加工時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速保持在200300r/min，進(jìn)給率保持在F200左右，加工完成之后的零件形狀如圖（圖2-16）。加工完成之后，根據(jù)工序圖（如圖2-15）的要求，采用游標(biāo)卡尺檢驗(yàn)尺寸誤差。圖2-15 內(nèi)弧葉冠處去余量工序圖

22、圖2-16 內(nèi)弧葉冠處去余量加工成型后零件形狀（14）內(nèi)弧去余量根據(jù)零件圖可知，該葉片氣道成型規(guī)律為斜銑成型。為了使得在氣道加工時(shí)余量較為均勻，還需增加粗銑工序，此工序的加工尺寸是根據(jù)氣道成型最終尺寸放量所得，所加工型線與氣道內(nèi)弧型線相似，詳細(xì)數(shù)據(jù)見工序圖（2-17）。該工序使用數(shù)控立式銑床X53K，專用夾具8310-053，并將機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)45度，以方便加工。圖2-17 內(nèi)弧去余量工序圖（15）背弧出氣邊倒角為了使得氣道背弧加工時(shí)余量較為均勻，提高加工效率，減少刀具磨損，所以要進(jìn)行背弧出氣邊倒角。使用專用夾具8160-017裝夾工件，讓葉片的棱面與主軸相對(duì)，使葉片的側(cè)面與主軸成125度，便于

23、一次性使用立式銑床X52加工成型。加工過(guò)程中注意出氣邊標(biāo)記符（圖2.18中紅色標(biāo)記面）。加工方法為粗銑，加工時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速保持在200300r/min，進(jìn)給率保持在F200左右，加工完成之后的零件形狀如圖（圖2-18），根據(jù)工序圖（如圖2-19）的要求，采用游標(biāo)卡尺檢驗(yàn)尺寸誤差。圖2-18 葉片背弧出氣邊倒角圖2-19 葉片背弧出氣邊倒角工序圖（16）背弧進(jìn)氣邊倒角本工序加工方法、刀具參數(shù)和切削用量同前一工序，本工序尺寸要求見圖2-20。圖2-20 葉片背弧進(jìn)氣邊倒角工序圖（17）粗銑葉根及葉冠背徑向面本工序?yàn)榇帚娙~根及葉冠背徑向面，從工序圖（2-21）可知實(shí)際為加工一斜面，可以采用普通立式銑床

24、一次加工成型。夾具采用平口虎鉗和帶角度的墊塊（正弦規(guī)墊4.689），然后開始銑削調(diào)試，調(diào)試時(shí)要注意葉根的厚度，以及有無(wú)動(dòng)葉片和末葉片的區(qū)分，兩者要分開銑削。測(cè)量時(shí)采用正弦規(guī)測(cè)量，將正弦規(guī)放在在測(cè)量臺(tái)上，在正弦規(guī)的一個(gè)腳下方墊固定高度的量塊，使葉片背徑向面與水平面成1º20´36´´。加工時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速保持在200300r/min，進(jìn)給率保持在F200左右。圖2-21 粗銑葉根及葉冠背徑向面工序圖（18）精銑葉根及葉冠背徑向面本工序是前一工序的精加工，所用機(jī)床和夾具以及位置均改不變，只是切削用量相對(duì)于粗加工有所調(diào)整。加工時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速保持在20003000r/

25、min，進(jìn)給率保持在F200左右。加工完成之后，葉片形狀見圖2-22。圖2-22 精銑葉根及葉冠背徑向面（19）粗銑葉根、葉冠內(nèi)徑向面：本工序是銑葉根內(nèi)徑向面，其加工方法同加工背徑向面相同，唯一不同的是葉根內(nèi)徑向面和葉冠內(nèi)徑向面分別使用立式銑床X52加工。使用正弦規(guī)墊（9.375mm）將背徑向面墊起，使內(nèi)徑向面與水平面成1º20´36´´。加工時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速保持在200300r/min，進(jìn)給率保持在F200左右。加工完成之后，根據(jù)工序圖（如圖2-23）的要求，采用游標(biāo)卡尺檢驗(yàn)尺寸誤差，90度角尺檢測(cè)垂直度，正弦規(guī)檢測(cè)內(nèi)徑向面與背徑向面角度誤差。圖2-23

26、粗銑葉根、葉冠內(nèi)徑向面（20）精銑內(nèi)徑向裝配面：本工序是對(duì)前一工序粗銑葉根、葉冠內(nèi)徑向面的精加工。由于內(nèi)徑向裝配面涉及到裝配，精度要求高，所以在精加工時(shí)，需要用加工中心YNC-72一次成型。其夾具和裝夾同上一工序完全相同，使用切削用量相對(duì)上一工序有所變化，加工時(shí)主軸的轉(zhuǎn)速保持在20003000r/min，進(jìn)給率保持在F200左右。氣道的加工比較復(fù)雜，下面有一章對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。（21）銑葉頂銷孔 本工序比較簡(jiǎn)單，只需要加工一個(gè)孔，故可用普通臥式銑床X62進(jìn)行銑削。使用平口虎鉗和專用夾具8298-070裝夾，使工件的加工面正對(duì)主軸，用5.2的直柄麻花鉆鉆削。加工完成之后，根據(jù)工序圖（2-24

27、），使用游標(biāo)卡尺檢驗(yàn)相應(yīng)的尺寸誤差。圖2-24 銑葉頂銷孔工序圖（22）鉗工銼削由鉗工對(duì)葉片的部分有圓弧的地方進(jìn)行精修，要保證葉頂部，進(jìn)出氣側(cè)斜度與葉冠連接處平直且圓滑自然。（23）拋光內(nèi)背弧型線及圓角用拋光機(jī)對(duì)精加工后的內(nèi)背弧型線及圓角進(jìn)行拋光增加葉片表面光潔度。（24）試后要用內(nèi)背弧樣板對(duì)型線進(jìn)行測(cè)量。最后，按照產(chǎn)品圖樣及工藝規(guī)程進(jìn)行檢驗(yàn)。以上工序完成之后，就完成了如圖2-25的葉片加工。圖2-25 葉片模型第3章 動(dòng)葉片氣道型面五軸數(shù)控加工工序設(shè)計(jì)葉片是燃?xì)廨啓C(jī)的主要部件之一, 尤其它的氣道部分決定了燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電功率, 直接影響燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量和工作效率。因此，葉片氣道的加工應(yīng)滿足下

28、列技術(shù)要求：（1）保證氣道本的型線精度及各截面的相對(duì)位置精度。（2）保證氣道型面與葉根的相對(duì)位置精度。由于氣道型面是由復(fù)雜曲線組成的空間曲面，要保證它的加工精度就不得不采用專門的加工方法。葉片的機(jī)械加工量約為透平機(jī)組加工量的三分之一，而氣道的加工量約占葉片加工量的二分之一。氣道的加工需要許多復(fù)雜的工裝、夾具、量具和專用機(jī)床，因此葉片的加工水平往往可以用氣道加工的水平來(lái)衡量。3.1 氣道加工方法分類葉片氣道型線部分有三種形式: 有成型規(guī)律葉片、等截面直葉片和自由成型葉片。等截面葉片型線沿葉片高度形狀相同。有成型規(guī)律葉片，如斜銑葉片型面。斜銑型線由相同半徑的圓弧組成，圓弧中心連線對(duì)座標(biāo)軸線的投影又

29、相同，氣道的結(jié)構(gòu)中心線和對(duì)稱中心線在XOZ,YOZ兩平面的夾角等于常數(shù)，所以能用一型線刀具型線銑刀，沿著氣道結(jié)構(gòu)中心線的方向運(yùn)動(dòng)，加工出各截面所需要的型面來(lái)。葉型的特點(diǎn)是沿氣道高度上各截面型線都不相同，因此不能用成型銑刀加工，只能采用仿型加工。自由成型葉片，比如由座標(biāo)點(diǎn)組成的扭曲葉片型面。此類葉型的特點(diǎn)是沿氣道高度方向上各截面型線都不相同，故不能用成型銑刀加工，只能用仿型加工。這種葉片在強(qiáng)度和氣動(dòng)性能方面都能最大限度地滿足設(shè)計(jì)要求，但是其加工難度較大。以下是對(duì)各種葉片型面加工的方法的簡(jiǎn)單介紹。3.1.1 等截面直葉片加工（1）鉚接圍帶動(dòng)葉片加工：由于內(nèi)弧是由r成的型線，加工可用普通銑床和圓柱銑

30、刀來(lái)完成，采用臥刀法，銑刀直徑d=2r當(dāng)氣道高度l60 mm時(shí)，可采用捅銑加工以提高加工精度和刀具壽命。（2）自帶圍帶動(dòng)葉片：采用臥刀法。但銑刀軸徑d0受到圍帶高度的限制，如果d0過(guò)小，葉片設(shè)計(jì)應(yīng)修改，使圍帶向背弧方向偏移。3.1.2 有成型規(guī)律葉片氣道加工a.斜銑葉片加工加工方法：普通臥銑床、專用夾具及型線銑刀。葉片斜銑結(jié)構(gòu)線與機(jī)床工作臺(tái)縱向進(jìn)給方向一致，型線銑刀從葉頂向葉根方向吃刀。b.斜銑加靠模葉片加工加工方法：臥式液壓仿形銑床、專用夾具、靠模板加型線銑刀。葉片的C-C、D-D截面間的一段斜銑結(jié)構(gòu)線與機(jī)床工作臺(tái)縱向進(jìn)給方向一致，在機(jī)床進(jìn)給過(guò)程中垂直方向液壓仿形銑頭在特定的靠模板做上、下仿

31、形運(yùn)動(dòng)來(lái)滿足分段方向吃刀。c.扭曲葉片3.1.3 自由成型葉片加工a.普通立式數(shù)控機(jī)床加工方式：橫向掃描和縱向掃描。拋光量：0.030.04 mm（波谷處）。b.普通臥式數(shù)控銑床加工方法：拉銑與橫向掃描相結(jié)合。c.五聯(lián)動(dòng)加工中心五聯(lián)動(dòng)加工中心是目前最先進(jìn)的葉片氣道加工專用裝備。由于所用刀具全部采用硬質(zhì)合金，高速切削（80001 0000轉(zhuǎn)/min），而且該機(jī)床設(shè)計(jì)性能允許大余量切削（即粗加工去余量），所以工效可大大提高。切削方式：五軸聯(lián)動(dòng)可使刀具始終處于最佳切削狀態(tài)，切削力最小。由于刀尖切削，又由于工件進(jìn)給方向保證主切削力始終沿型面方向，即葉片剛性較好方向，所以工件彈性變形小。為了保證葉片氣道

32、質(zhì)量，本工序中使用五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床加工葉片氣道。3.2 氣道型面加工工序內(nèi)容本工序使用HX-151五軸聯(lián)動(dòng)加工中心。加工部位為氣道型面和內(nèi)背弧各處圓角如（圖3-1）中加粗部位。使用傳動(dòng)盤8660-059時(shí)，卸下底部定位塊8660-059-10，換上8298-459，卸下定位螺釘8660-059-02，換上B297-279以內(nèi)徑向面定位加工葉片，粗銑為精銑單面留0.50.8的加工余量。各截面間光滑過(guò)渡，不允許有明顯凹凸，型線波峰波谷只差小于0.05.表中所示為波谷值，型面精加工后不留拋光余量。氣道型線與樣板見漏光間隙。內(nèi)弧：出氣邊不大于0.10，中間不大于0.25，進(jìn)氣邊不大于0.15。背?。撼?/p>

33、氣邊不大于0.15，中間不大于0.30，進(jìn)氣邊不大于0.25。其余見產(chǎn)品圖，型線圖及相關(guān)工藝規(guī)程。注意加厚片標(biāo)記符，注意出氣邊標(biāo)記符。下圖（圖3-2）為此工序結(jié)束時(shí)零件的形狀。 圖3-1 銑氣道型面及圓角 圖3-2 氣道型面加工完成后葉片形狀氣道部分的加工工作量比較大，要求對(duì)葉片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、造型、加工部位的劃分、加工方式的選擇、使用刀具的選擇、加工軌跡的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等。加工工步也比較多，通常完成該工序的加工需要十多個(gè)工步。但基本的加工部位有：氣道、葉根圓角、葉頂圓角等，對(duì)每個(gè)部位根據(jù)余量情況和過(guò)渡圓角大小還須分成幾次完成。圖3-3為用proe加工氣道部分的加工軌跡，該方式為采用螺旋式進(jìn)給加工。加

34、工完該工序后對(duì)葉片的檢查采用綜合量具和三座標(biāo)檢測(cè)，三座標(biāo)檢測(cè)是首件的檢查和加工過(guò)程中抽檢。每件葉片要求用綜合量具檢查。圖3-3 氣道加工軌跡3.3 氣道型面加工定位原理分析在葉片的結(jié)構(gòu)中，氣道最為復(fù)雜，加工難度最大，其加工質(zhì)量對(duì)整個(gè)燃?xì)廨啓C(jī)的發(fā)電效率和運(yùn)行狀況的影響也最大。所以，在加工過(guò)程中必須很好地保證葉片與刀具的位置精度，故需要對(duì)零件進(jìn)行定位。定位的目的是使工件在夾具中相對(duì)于機(jī)床、刀具都有一個(gè)確定的正確位置。一個(gè)自由的物體，對(duì)空間三個(gè)相互垂直的坐標(biāo)系來(lái)說(shuō)，有六種活動(dòng)的可能，分別為X、Y、Z軸方向的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖3-4，因此空間任一自由物體共有六個(gè)自由度。若使物體在某方向上有確定的位置，就

35、必須限制該方向上的自由度，所以要使工件在空間中處于相對(duì)固定不變的位置，就必須對(duì)其六個(gè)自由度加以限制。限制的方法用相當(dāng)于六個(gè)支撐點(diǎn)的定位元件與工件的定位基準(zhǔn)面接觸，如圖3-5。在低面XOY內(nèi)的三個(gè)支撐點(diǎn)限制了繞X、Y方向的轉(zhuǎn)動(dòng)和Z方向上的移動(dòng)；在側(cè)面YOZ內(nèi)的兩個(gè)支撐點(diǎn)限制了X方向的移動(dòng)和Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)；在端面XOZ內(nèi)的一個(gè)支撐點(diǎn)限制了Y方向上的移動(dòng)。 圖 3-4 圖 3-5如圖3-6所示，零件1為夾具體的定位元件，其中A面為葉片的主要定位基準(zhǔn)，限制了葉片X、Y方向上的轉(zhuǎn)動(dòng)和Z方向上的移動(dòng)，B面為葉片的導(dǎo)向定位基準(zhǔn)，限制了葉片Y方向上的移動(dòng)和Z方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，C點(diǎn)為葉片止動(dòng)定位基準(zhǔn)，限制了葉片X方向上

36、的移動(dòng)。由此，葉片的6個(gè)自由度都得到了完全的定位，故葉片完成了的初步的定位。圖3-6 葉片氣道加工夾具3.4 氣道型面加工夾具的結(jié)構(gòu)及夾緊工作原理為了使工件加工時(shí)在切削力、慣性力、重力等外力作用下仍然保持已定好的位置，在夾具上還必須設(shè)有夾緊裝置對(duì)工件產(chǎn)生適當(dāng)?shù)膴A緊力。夾緊裝置的設(shè)計(jì)和選擇是否正確，將直接影響工件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率。因此對(duì)夾緊裝置提出了一下要求：夾緊動(dòng)作要準(zhǔn)確迅速；操作方便省力；加緊安全可靠；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于制造。夾緊力包括力的大小、方向和作用點(diǎn)，這三要素是夾緊裝置設(shè)計(jì)和選擇的核心問(wèn)題。a.夾緊力的方向夾緊力的方向不能破壞零件定位的準(zhǔn)確性。夾具（如圖3-6）中每顆螺釘?shù)膴A緊力方向都

37、有利于零件的準(zhǔn)確定位。夾緊力的方向應(yīng)指向零件的定位基準(zhǔn)。夾具中螺釘2、4指向主要定位基準(zhǔn)，螺釘6指向止動(dòng)定位基準(zhǔn)。夾緊力的方向應(yīng)與零件的最大剛度方向一致，以減小零件的變形程度。夾緊力的方向應(yīng)盡量與切削力和重力方向一致，以減小夾緊力的大小。b.加緊力的作用點(diǎn)夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)正對(duì)定位元件或者在定位元件形成的支撐面內(nèi)，避免零件扭轉(zhuǎn)。螺釘2、4、6都在定位支撐元件形成支撐平面內(nèi)，有效地防止了零件的轉(zhuǎn)動(dòng)。夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)在零件剛度最好的部位，以減少加緊變形。夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡量靠近加工面，以減少零件的振動(dòng)。夾具中螺釘2、4、6都非常靠近將要加工的氣道，有效地減少了葉片在加工過(guò)程中的振動(dòng)。c.夾緊力的大小

38、為了使工件在加工過(guò)程中保持定方位后的正確位置，對(duì)工件施加的夾緊力不僅與其方向和作用點(diǎn)的位置、數(shù)目有關(guān)，更重要的是與其大小有關(guān)。夾緊力過(guò)大，會(huì)引起工件變形，達(dá)不到加工精度要求，而且使夾緊裝置結(jié)構(gòu)尺寸過(guò)大，造成結(jié)構(gòu)不緊湊；夾緊力過(guò)小，會(huì)造成夾不牢工件，加工時(shí)易破壞定位，同樣也保證不了加工精度要求，甚至還會(huì)引起安全事故。因此，必須對(duì)工件施加適當(dāng)?shù)膴A緊力。夾具中常用的夾緊裝置有楔塊夾緊裝置、螺旋夾緊裝置、偏心輪夾緊裝置和定心輪夾緊裝置等，每種夾緊裝置各有其優(yōu)缺點(diǎn)。綜合分析，雖然偏心夾緊裝置比螺旋夾緊裝置夾緊迅速，但是其夾緊行程小，夾緊力小，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此，在切削力大的氣道加工中不適合采用。同樣，楔塊夾

39、緊裝置由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積龐大在本工序也不適用。故采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的螺旋夾緊裝置，如圖3-6所示。夾具中螺釘2、4、6都是螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，方便簡(jiǎn)單，將葉片準(zhǔn)確地固定在夾具上。同時(shí)，螺釘7、8也是螺旋夾緊裝置，它們的作用相當(dāng)于夾具連接元件，起著將夾具和機(jī)床準(zhǔn)確固定的作用。動(dòng)葉片夾具設(shè)計(jì)保證了工件切割部位位于機(jī)床工作臺(tái)縱向/橫向進(jìn)給的允許范圍之內(nèi),同時(shí)也考慮裝夾位置有利于工件坐標(biāo)原點(diǎn)找正，再者對(duì)固定工件的作用力均勻,不影響加工精度。3.5 氣道型面加工運(yùn)動(dòng)軌跡分析在前面的內(nèi)弧去余量、背弧出氣邊倒角和背弧進(jìn)氣邊倒角等幾道工序中已經(jīng)完成了氣道的去余量加工，使得接下來(lái)進(jìn)行的氣道粗加工、半精加工和精加工加工余量均

40、勻，從而減小了工藝系統(tǒng)的變形和誤差復(fù)映系數(shù)。在三軸數(shù)控加工中,刀軸方向始終不變, 沒(méi)有擺動(dòng)坐標(biāo)，其運(yùn)動(dòng)僅由刀位點(diǎn)確定，會(huì)造成刀具和工件的加工狀態(tài)不好，特別在加工復(fù)雜空間曲面時(shí)，很容易造成刀具與被加工曲面的干涉，為了避免刀具與工件發(fā)生干涉、過(guò)切等現(xiàn)象，一般使用球頭刀進(jìn)行加工，但在加工葉片型面時(shí),由于球刀在曲面的不同位置的有效切削半徑不同,在型面較為平坦的位置其有效切削半徑幾乎為零,導(dǎo)致在毛坯余量較大的時(shí)候型面加工品質(zhì)及效率大大降低，且會(huì)不同程度的留下一些不能加工的死角區(qū)，為后續(xù)的修磨和拋光工序加大了工作量，因此三軸加工只能用于葉片氣道的粗加工。故要完成對(duì)葉身進(jìn)行半精加工/精加工，就需要用四坐標(biāo)以

41、上機(jī)床完成。葉片的氣道加工一般是刀具沿著葉片的型線按照螺旋銑或者平行銑的方式加工。平行銑的刀具軌跡規(guī)劃簡(jiǎn)單，可以根據(jù)給定的刀具橫向進(jìn)給量，添加多個(gè)與葉身垂直的平面D，平面D和葉身曲面的交線即為多條加工軌跡，軌跡間的連接可用跳刀完成。下面介紹螺旋銑葉片半精加工/精加工刀具軌跡規(guī)劃方法。如圖3-7所示為葉片展開圖，S0，S1，S2，S3分別表示背弧、進(jìn)氣邊圓弧、內(nèi)弧、出氣邊圓弧的邊界線，圖中左右兩邊曲線表示葉根、葉冠過(guò)渡面與葉身的交線。C0，Cn是用戶設(shè)置的半精加工/精加工的加工范圍（可用葉身長(zhǎng)度的百分比設(shè)置）。圖3-7 半精加工和精加工到位軌跡展開圖首先根據(jù)給出的加工螺旋數(shù)n創(chuàng)建n+1條等距平面

42、C0C（n）。刀具進(jìn)入葉片后，沿著C0與葉身的交線軌跡切削一周，然后開始螺旋進(jìn)給加工，如圖3-7所示。刀具從S0與C（i）的（i從0到n1）交點(diǎn)Bi0開始，在出氣邊圓弧的向運(yùn)動(dòng)vi1到達(dá)Bi1:從Bi1開始在背弧的v向上運(yùn)動(dòng)vi2，到達(dá)Bi2。從Bi2開始在進(jìn)氣邊圓弧的v向上運(yùn)動(dòng)vi3，到達(dá)Bi3。 從Bi3開始在背弧的v向上運(yùn)動(dòng)vi4，到達(dá)B（i+1）0。螺旋進(jìn)給依次從C0走到C（n1）后，再沿著C（n）與葉身的交線軌跡上加工一周退出加工。葉片型面加工完成之后將對(duì)過(guò)渡圓弧進(jìn)行清根，如圖3-8。在對(duì)葉片型面進(jìn)行加工時(shí)，為了避免刀具在葉根附近產(chǎn)生過(guò)切，常常在過(guò)渡面與刀具之間保留一段距離。因而在構(gòu)

43、造清根加工軌跡時(shí)，不僅需要構(gòu)造過(guò)渡面與葉身曲面交線的加工軌跡，而且需要構(gòu)造位于葉根附近部分的葉身加工軌跡，以保證清根加工軌跡與葉身加工軌跡的連續(xù)性。一般采用指狀刀具進(jìn)行清根，通過(guò)刀具的側(cè)刃加工出葉冠、葉根過(guò)渡面，因此其側(cè)傾角已經(jīng)確定（過(guò)渡面為凹面時(shí)不同）。 圖3-8 清根刀位軌跡 圖3-9 數(shù)控機(jī)床加工燃?xì)廨啓C(jī)葉片流程圖3.6 氣道型面加工編程及加工代碼分析隨著CAD/CAM技術(shù)的發(fā)展, 數(shù)控自動(dòng)編程技術(shù)已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)直接將零件的幾何信息轉(zhuǎn)化為數(shù)控加工代碼,使得燃?xì)廨啓C(jī)葉片的數(shù)控加工程序的編制變?yōu)楦雍?jiǎn)單。目前應(yīng)用較成熟的CAD/CAM軟件有Pro/E、UG、Mastercam等,它們的出現(xiàn)使得以

44、往在四、五軸聯(lián)動(dòng)加工編程中存在的問(wèn)題得到了解決。燃?xì)廨啓C(jī)葉片的數(shù)控加工流程主要分為兩大部分:（1） CAD的處理過(guò)程;（2）數(shù)控機(jī)床的加工過(guò)程。主要加工內(nèi)容為葉片的葉片型面及葉身與葉根、葉冠的交接面。圖3-9為數(shù)控機(jī)床加工燃?xì)廨啓C(jī)葉片工作流程圖?；赑ro/E的葉片數(shù)控加工編程主要包括以下內(nèi)容:（1）葉片零件三維造型;（2） 確定葉片數(shù)控加工工藝方案,包括選擇數(shù)控機(jī)床、夾具、刀具和量具等; （3）刀位計(jì)算并生成刀具運(yùn)動(dòng)軌跡,并生成刀位文件;（4）通過(guò)后置處理程序?qū)⒌段晃募D(zhuǎn)換成為NC代碼。 采用Pro/E進(jìn)行葉片的數(shù)控加工,其數(shù)控加工編程可由以下步驟來(lái)完成:在Pro/E中生成了刀具軌跡并進(jìn)行了

45、加工仿真和干涉校驗(yàn)后,可以將加工數(shù)據(jù)和信息輸出成為刀位源文件（NCL）。刀位源文件（NCL）主要包括加工坐標(biāo)系信息、刀具信息、刀具位置和姿態(tài)信息以及各種加工輔助命令信息等,再經(jīng)過(guò)后置處理器,將其轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)床能夠接受的NC代碼,也可以用數(shù)控機(jī)床自帶的后處理程序進(jìn)行后處理。在編制數(shù)控加工程序時(shí),本著基準(zhǔn)統(tǒng)一、減少走刀次數(shù)的原則,把葉片型面、葉根與葉冠圓角、進(jìn)出氣邊圓角的加工程序編制在一起。在葉片的加工中根據(jù)葉片加工工藝的需要, 零件坐標(biāo)系的零點(diǎn)一般選擇葉根的中心軸線。由于目前葉片型面設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜,精度要求越來(lái)越高,因此數(shù)控加工程序也越來(lái)越復(fù)雜,出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率也因此而增加。通常情況下,可能出現(xiàn)以下問(wèn)

46、題:（1）加工方案不合理, 影響加工效率; （2）刀具與工件之間發(fā)生干涉或碰撞; （3）刀具參數(shù)設(shè)置不當(dāng),如刀具半徑選擇過(guò)大,則零件加工不完全,出現(xiàn)大的殘留;刀具半徑選擇過(guò)小,則切削效率較低; （4） 刀具走刀路線、進(jìn)退刀的方式不合理; （5） 切削參數(shù)選擇不當(dāng),如主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、步距等選擇不合適;（6）刀位軌跡不正確,零件外形或尺寸錯(cuò)誤; （7）零點(diǎn)選擇不恰當(dāng),無(wú)法找到對(duì)刀點(diǎn)。這些問(wèn)題的出現(xiàn)往往會(huì)給實(shí)際零件的加工造成很多麻煩,諸如重新編制加工程序、加工后必須打磨零件、返修零件或工裝、零件報(bào)廢、延遲產(chǎn)品交付等。為避免上述問(wèn)題出現(xiàn),可利用Pro/E軟件加工仿真功能,預(yù)先模仿加工過(guò)程,這樣在正

47、式加工前就可以發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,從而可提高加工準(zhǔn)備效率,縮短程序調(diào)試周期,加快生產(chǎn)過(guò)程。這不僅為葉片等具有復(fù)雜曲面的零件加工提供了一種新的加工設(shè)備和工藝方案, 還為促進(jìn)數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)業(yè)化和實(shí)用化起到很好的推動(dòng)作用。3.6.1 氣道型面加工編程根據(jù)加工要求，利用Pro/E數(shù)控模塊CAM對(duì)葉片氣道進(jìn)行五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工編程，具體操作如下。首先進(jìn)行數(shù)控機(jī)床、加工零點(diǎn)和退刀面設(shè)置。NC機(jī)床設(shè)置為五軸數(shù)控機(jī)床，加工零點(diǎn)設(shè)置為夾具對(duì)刀塊中心D點(diǎn)（見圖3-6），退刀面為距加工零點(diǎn)上方2mm的水平面，參數(shù)設(shè)置具體如圖3-10。圖3-10 數(shù)控機(jī)床、加工零點(diǎn)和退刀面設(shè)置考慮到葉片質(zhì)量，符合現(xiàn)代機(jī)加工少余量高速銑削的理念,所

48、有工步都選用硬質(zhì)合金刀具, 一般采用立銑刀、球頭立銑刀、球頭錐銑刀、帶角圓的圓柱銑刀（環(huán)形刀）、鼻型刀等加工。精銑氣道型面采用直徑為12mm的球頭立銑刀，刀具參數(shù)設(shè)置如圖3-11。圖3-11 精加工刀具設(shè)置然后設(shè)置切削參數(shù)。由于葉片曲面扭曲弧度大，再加上本工序?yàn)闅獾谰庸?，所以在設(shè)置切削用量時(shí)，宜取較大的切削速度，而不宜取較大的進(jìn)給量和背吃刀量。因此，主軸速率設(shè)為4000r/min，進(jìn)給速度為200mm/min，跨度為0.3mm。其他切削設(shè)置如圖3-12精加工具體切削參數(shù)設(shè)置。圖3-12 精加工具體切削參數(shù)設(shè)置 最后是切削類型設(shè)置。Pro/E中提供了三種切削類型，分別為直線切削、自曲面等值線和

49、切削線。每種切削類型各有各的特點(diǎn)，對(duì)不同的曲面加工出來(lái)的效果也不一樣。直線切削還可以設(shè)置多種切削角度，相對(duì)其他兩種切削類型，設(shè)置簡(jiǎn)單，表面加工質(zhì)量較高。故，葉片氣道型面精加工選擇直線切削。具體設(shè)置如圖3-13。圖3-13 切削類型設(shè)置完成以上設(shè)置之后即可在Pro/ECAM中生成了刀具軌跡（圖3-14）,同時(shí)進(jìn)行加工仿真和干涉校驗(yàn)，并將加工數(shù)據(jù)和信息輸出成為刀位源文件（NCL）。刀位源文件（NCL） 主要包括刀具信息、加工坐標(biāo)系信息、刀具位置和姿態(tài)信息以及各種加工輔助命令信息等。圖3-14 精加工軌跡最后需要經(jīng)過(guò)后置處理器, 將NCL文件轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)床能夠接受的數(shù)控程序, 也可以用并聯(lián)機(jī)床自帶的后處

50、理程序進(jìn)行后處理。Pro/E軟件提供了各種復(fù)雜零件的粗精加工, 用戶可以根據(jù)零件結(jié)構(gòu)、加工表面形狀和加工精度要求選擇合適的加工類型, 在每種加工類型中包括了多個(gè)加工模塊，如圖3-15.圖3-15 后置處理列表3.6.2 氣道型面數(shù)控代碼及分析通過(guò)Pro/E自帶后置處理器處理之后，得到下面的NC代碼。由于NC程序太長(zhǎng)，下面僅將五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床精銑氣道部分開頭和結(jié)尾部分的程序給出。圖3-16 對(duì)刀點(diǎn)在數(shù)控前加工之前，需設(shè)置工件坐標(biāo)系。夾具對(duì)刀點(diǎn)為圖3-16中D點(diǎn)，在編程時(shí)已設(shè)D點(diǎn)為工件坐標(biāo)原點(diǎn)，即工件坐標(biāo)原點(diǎn)與對(duì)刀點(diǎn)重合。啟動(dòng)機(jī)床，讓五軸數(shù)控機(jī)床旋轉(zhuǎn)軸B回零，軸A旋轉(zhuǎn)到90度，然后利用對(duì)刀儀校正XY軸

51、坐標(biāo)，具體做法如下：圖3-17 機(jī)床示意圖1.利用手動(dòng)進(jìn)給輪，移動(dòng)XYZ軸，使對(duì)刀儀（球面直徑為10mm）的球面與F面接觸，然后保持其他軸不變，移動(dòng)Z軸，使對(duì)刀儀遠(yuǎn)高于E面（避免撞刀），X方向移動(dòng)+5mm，清零X坐標(biāo)。2.同樣做法，使對(duì)刀儀的球面與G面接觸，然后保持其他軸不變，移動(dòng)Z軸，使對(duì)刀儀遠(yuǎn)高于E面（避免撞刀），Y方向移動(dòng)-5mm，清零Y坐標(biāo)。3.將對(duì)刀儀換成需要使用的刀具,主軸正轉(zhuǎn)3000r/min,移動(dòng)Z軸使球頭銑刀地面與E面接觸，清零Z坐標(biāo)，然后將刀具移動(dòng)到X0 Y0 Z20 B0 A0，運(yùn)行G92 X0 Y0 Z20 B0 A0 ，從而確定工件坐標(biāo)系（編程坐標(biāo)系）。打開冷卻液，執(zhí)

52、行以下數(shù)控代碼。NC文件：%程序開頭標(biāo)志N0000 T01 M06N0005 S1000 M03N0010 G00 X37.425 Y-.086 B-106.299 A.637N0015 Z-19.051N0020 X58.358N0025 Z-25.172N0030 G01 X57.412 Z-22.415 F200 B-99.828 A.623-以200mm/s的進(jìn)給速度加工。葉片繞C軸正向旋轉(zhuǎn)到86.833º，此時(shí)進(jìn)氣邊圓弧處在最低位置，刀具與進(jìn)氣邊圓弧面垂直，切削力最小，從A點(diǎn)（X-16.473 Y42.423 Z23.288 C86.833 B1.067）開始銑削進(jìn)氣邊圓弧，進(jìn)給速度為100mm/min。（圖3-18）圖3-18 VERICUT仿真圖N5020 Y48.001 Z4.431 X-22.68 C60.83 B3.771N5025 Y48.802 Z1.191 X-24.278 C55.562 B4.236N5030 Y49.491 Z-1.882 X-25.991 C50.17 B4.678N5035 Y5