三維數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造 課件 項(xiàng)目2 渦輪葉片 任務(wù)4 葉輪多軸加工

《三維數(shù)字化設(shè)計(jì)與制造》任務(wù)4葉輪多軸加工目錄2.4.1加工工序12.4.2準(zhǔn)備工作22.4.3多葉片粗加工32.4.4葉片精加工4目錄2.4.5分流葉片精加工52.4.6輪轂精加工62.4.7清角加工72.4.8復(fù)制程序82.4.9仿真加工92.4.1加工工序[工步1]：銑削葉片的流道選用球頭銑刀，刀具號設(shè)定為1。用【多葉片幾何體】方式進(jìn)行加工，葉片和輪轂留有一定的余量。[工步2]：同工步1一樣。[工步3]：精銑大葉片選用球頭銑刀，刀具號設(shè)定為1。用【葉片精加工】的方式進(jìn)行加工，加工余量設(shè)定為0。[工步4]：精銑分流葉片。步驟與工步3一樣。[工步5]：精銑輪轂側(cè)面選用球頭銑刀，刀具號設(shè)定為1。用【輪轂精加工】的方式進(jìn)行加工，加工余量設(shè)定為0。[工步6]：清根選用球頭銑刀，刀具號設(shè)定為2。用【圓角精加工】的方式進(jìn)行加工，加工余量設(shè)定為0。2.4.2準(zhǔn)備工作1.首先需創(chuàng)建毛坯。用【旋轉(zhuǎn)】的方法，選擇邊線，矢量選擇葉輪軸中心。首先完成包覆面的創(chuàng)建，如圖3?112所示。圖3?112回轉(zhuǎn)體2.通過【拉伸】命令，選擇邊緣線進(jìn)行拉伸，拉伸的結(jié)束選擇【直至延伸部分】，選擇葉輪頂面，并與之前創(chuàng)建的回轉(zhuǎn)體進(jìn)行求和，如圖3?113所示。圖3?113拉伸3.以同樣的方法，選擇下邊緣線向下進(jìn)行拉伸。拉伸的結(jié)束距離設(shè)為25mm。至此，完成毛坯幾何體的創(chuàng)建，如圖3?114所示。圖3?114創(chuàng)建毛坯幾何體4.為便于觀察，可通過點(diǎn)擊【編輯對象顯示】命令或者直接采用快捷鍵【Ctrl+J】，將毛坯幾何體進(jìn)行適當(dāng)更改顏色及透明度，如圖3?115所示。圖3?115為便于觀察對內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整5.再次通過【拉伸】命令，選擇毛坯幾何體的下邊緣線，拉伸200mm，作為支撐柱（也可以將其視為夾具），如圖3?116所示。圖3?116拉伸6.至此，完成毛坯及夾具的創(chuàng)建，如圖3?117所示。圖3?117完成準(zhǔn)備工作7.接下來，進(jìn)入加工模塊，如圖3?118所示。圖3?118加工模塊8.在進(jìn)入加工模塊時，加工環(huán)境設(shè)置時，需將【要創(chuàng)建的CAM設(shè)置】設(shè)置為葉輪專用的多軸加工，【mill_multi_blade】(多軸銑葉片模板)，它決定了所有下面各個選項(xiàng)的加工模板，如圖3?119所示。圖3?119加工環(huán)境9.進(jìn)入加工模塊后切換至【幾何視圖】（功能區(qū)環(huán)境下位于導(dǎo)航器上部，經(jīng)典工具條環(huán)境位于導(dǎo)航器下方），并展開，如圖3?120所示。圖3?120幾何視圖10.雙擊【MCS】（坐標(biāo)系幾何體）。坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)定在工件上平面的中心點(diǎn)處，如圖3?121所示。圖3?121MCS設(shè)置11.再進(jìn)行工件的設(shè)置，雙擊【W(wǎng)ORKPIECE】，如圖3?122所示。圖

3?122WORKPIECE首先指定部件，選擇葉輪實(shí)體，如圖3?123所示。圖3?123部件幾何體再指定毛坯，旋轉(zhuǎn)之前通過旋轉(zhuǎn)拉伸獲得的藍(lán)色實(shí)體，如圖3?124所示。圖3?124毛坯幾何體再指定檢查，即下部的圓柱，如圖3?125所示。圖3?125檢查幾何體點(diǎn)擊確定，完成工件的指定，如圖3?126所示。圖

3?126工件12.指定完成后，可以將毛坯與夾具隱藏（選中后按快捷鍵【Ctrl+B】進(jìn)行隱藏），如圖3?127所示。圖3?127隱藏毛坯13.接下來指定多葉片幾何體，雙擊【MULTI_BLADE_GEOM】。通過指定輪轂、包覆、葉片、葉根圓角、分流葉片來指定葉輪的幾何體，如圖3?128所示。圖3?128多葉片幾何體首先指定輪轂，為內(nèi)部的一個大面，如圖3?129所示。圖3?129指定輪轂再指定包覆，選擇側(cè)面的外圓，如圖3?130所示。圖3?130指定包覆再指定葉片，如圖3?131所示。圖3?131葉片再指定葉根圓角，選擇圓角面，如圖3?132所示。圖3?132葉根圓角再指定分流葉片，分流葉片指定時一定要在之前所指定葉片的逆時針方向的第一個。需要選擇壁面及圓角面，如圖3?133所示。圖3?133指定分流葉片再指定葉片數(shù)量為10。至此，完成多葉片幾何體的指定。在后續(xù)創(chuàng)建加工時會直接利用這些幾何體，如圖3?134所示。圖3?134葉片數(shù)量14.接下來進(jìn)行刀具的創(chuàng)建，如圖3?135所示。圖3?135創(chuàng)建刀具15.創(chuàng)建一個8mm的球刀。刀具長度85mm，刃口長度18mm，刀具號1，如圖

3?136所示。

圖

3?136創(chuàng)建8mm球刀16.再創(chuàng)建一個6mm的球刀，刀具長度85mm，刃口長度18mm，刀具號2，如圖3?137所示。圖3?137創(chuàng)建6mm球刀2.4.3多葉片粗加工1.葉輪葉片間的粗加工需要利用葉輪專用的加工類型和加工子類型。點(diǎn)擊【創(chuàng)建工序】按鈕，如圖3?138所示。圖3?138創(chuàng)建工序2.工序類型選擇【mill_multi_blade】，子類型選擇【多葉片粗加工】。程序:NC_PROGRAM

使用幾何體:MULTI_BLADE_GEOM

使用刀具:D8R4(1號球頭銑刀)

使用方法:MILL_ROUGH

名稱:按照默認(rèn)或者自己編一個名稱即可，如圖3?139所示。圖3?139“創(chuàng)建工序”對話框3.幾何體前面已經(jīng)設(shè)置完成，可以點(diǎn)擊【顯示】進(jìn)行查看?？梢钥吹街魅~片及分流葉片，如圖3?140所示。圖3?140查看主葉片及分流葉片4.接下來進(jìn)行葉片粗加工的驅(qū)動方法設(shè)置，如圖3?141所示。葉片邊緣點(diǎn)：沿部件軸距離：5

切向延伸：0

徑向延伸：160

切削模式：往復(fù)上升切向方向：順銑步距：恒定最大距離：40圖3?141驅(qū)動方法5.【切削層】參數(shù)設(shè)置，如圖3?142所示。深度模式：從包覆至插補(bǔ)輪轂每刀深度：恒定距離：1mm圖3?142切削層6.【切削參數(shù)】，如圖3?143所示。葉片余量：0.6

輪轂余量：0.4

檢查余量：0.6圖3?143切削參數(shù)7.設(shè)置【進(jìn)給率和速度】。主軸速度：8000r/min。進(jìn)給率：4000。其它參數(shù)可取默認(rèn)值。輸入后點(diǎn)擊主軸轉(zhuǎn)速后的【基于此值計(jì)算進(jìn)給和速度】，如圖3?144所示。圖3?144設(shè)置進(jìn)給率和速度8.參數(shù)設(shè)置完成后，點(diǎn)擊【生成】按鈕生成刀軌。生成刀軌的過程可能會需要一些時間，計(jì)算完成后將顯示刀路軌跡?？梢詮牟煌轿贿M(jìn)行檢查。也可以通過【確認(rèn)】進(jìn)行觀察刀路軌跡，如圖3?145圖3?146所示。圖3?145生成刀軌圖

3?146確認(rèn)刀軌9.至此，一個區(qū)域的葉片粗加工已經(jīng)完成。對于其他位置的粗加工，可以通過復(fù)制的方法生成，如圖3?147所示。圖3?147葉片粗加工完成2.4.4葉片精加工1.點(diǎn)擊【創(chuàng)建工序】按鈕，工序子類型選擇【葉片精加工】，如圖3?148所示。程序:NC_PROGRAM

使用幾何體:MULTI_BLADE_GEOM

使用刀具:D8R4(1號球頭銑刀)

使用方法:MILL_FINISH

名稱:按照默認(rèn)或者自己編一個名稱即可。圖3?148葉片精加工2.葉片精加工的驅(qū)動方法，如圖3-149所示。要精加工的幾何體：葉片要切削的面：左面、右面、前緣切削模式：單向切削方向：順銑圖3149驅(qū)動方法3.切削層對話框的參數(shù)設(shè)定，如圖3?150所示。深度模式：從包覆插補(bǔ)至輪轂每刀深度：殘余高度殘余高度：0.02圖3?150切削層5.【進(jìn)給率和速度】設(shè)置，如圖3?151所示。主軸速度：8000r/min

進(jìn)給率：4000

其它參數(shù)可取默認(rèn)值。輸入完成后，點(diǎn)擊主軸轉(zhuǎn)速后的【基于此值計(jì)算進(jìn)給和速度】按鈕。圖3?152生成刀軌圖3?153觀察刀軌2.4.5分流葉片精加工1.分流葉片的精加工工序與葉片的精加工工序參數(shù)可以完全一致。可以通過復(fù)制的方法將其復(fù)制粘貼，如圖3?154所示。圖3?154復(fù)制刀軌2.選中復(fù)制后的刀軌，雙擊或右鍵選擇編輯，進(jìn)行參數(shù)的編輯，如圖3?155所示。圖3?155編輯參數(shù)3.將葉片精加工驅(qū)動方法中，將要精加工的幾何體改為【分流葉片1】，如圖3?156所示。圖3?156修改驅(qū)動方法4.其余參數(shù)保持不變，單擊【生成】按鈕生成刀軌。等待一段時間后，將生成刀軌，如圖3?157、圖3?158所示。圖3?157生成刀軌圖3?158觀察刀軌2.4.6輪轂精加工1.點(diǎn)擊【創(chuàng)建工序】按鈕，工序子類型選擇【輪轂精加工】，如圖3?159所示。程序:NC_PROGRAM

使用幾何體:MULTI_BLADE_GEOM

使用刀具:D8R4(1號球頭銑刀)

使用方法:MILL_FINISH

名稱:按照默認(rèn)或者自己編一個名稱即可。圖3?159輪轂精加工2.輪轂精加工的驅(qū)動方法，如圖3?160所示。葉片邊緣點(diǎn)：沿部件軸距離：5

切向延伸：0

徑向延伸：220

切削模式：往復(fù)上升切向方向：混合步距：殘余高度最大殘余高度：0.02圖3?160輪轂精加工的驅(qū)動方法3.設(shè)置【進(jìn)給率和速度】。輸入主軸轉(zhuǎn)速8000，切削進(jìn)給率4000。其它參數(shù)可取默認(rèn)值。輸入完成后，點(diǎn)擊主軸轉(zhuǎn)速后的【基于此值計(jì)算進(jìn)給和速度】按鈕，如圖3?161所示。圖

3?161進(jìn)給率和速度4.參數(shù)設(shè)置完成后，點(diǎn)擊【生成】按鈕生成刀軌。生成刀軌的過程可能會需要一段時間，計(jì)算完成后將顯示刀路軌跡，如圖3?162所示。圖3?162生成刀軌5.至此，完成精加工工序的創(chuàng)建，包括葉片、分流葉片、輪轂面，如圖3?163所示。圖3?163精加工工序創(chuàng)建2.4.7清角加工1.對葉片及分流葉片根部進(jìn)行清角加工。點(diǎn)擊【創(chuàng)建工序】按鈕，工序子類型選擇【圓角精加工】，如圖3?164所示。程序:NC_PROGRAM

使用幾何體:MULTI_BLADE_GEOM

使用刀具:D6R3(1號球頭銑刀)

使用方法:MILL_FINISH

名稱:按照默認(rèn)或者自己編一個名稱即可。圖3?164圓角精加工2.葉片精加工驅(qū)動方法設(shè)置，如圖3?165所示。要精加工的幾何體：葉根圓角要切削的面：左面、右面、前緣驅(qū)動模式：參考刀具參考刀具直徑：8

刀轂上的重疊：0.5

葉片上的重疊：0.5

切割條帶：偏置步距：殘余高度最大殘余高度：0.02

切削模式：單向順序：先陡切削方向：順銑圖3-165葉片精加工驅(qū)動方法3.設(shè)置【進(jìn)給率和速度】。輸入主軸轉(zhuǎn)速8000，切削進(jìn)給率4000。其它參數(shù)可取默認(rèn)值。輸入完成后，點(diǎn)擊主軸轉(zhuǎn)速后的【基于此值計(jì)算進(jìn)給和速度】按鈕，如圖3?166所示。圖3?166進(jìn)給率和速度4.點(diǎn)擊【生成】按鈕生成刀軌。生成刀軌的過程需要一段時間，計(jì)算完成后將顯示清根的刀路軌跡，用于加工圓角部分，如圖3?167所示。圖3?167生成刀軌5.通過采用復(fù)制粘貼的方法，復(fù)制清根的刀軌。創(chuàng)建分流葉片的倒圓角清根加工，如圖3?168所示。圖3?168復(fù)制刀軌6.修改圓角精加工驅(qū)動方法，將要精加工的幾何體改為【分流葉片1倒圓】，其他參數(shù)不變，單擊確定，如圖3?169所示。圖3?169分流葉片倒圓10.點(diǎn)擊【生成】按鈕生成刀軌。生成刀軌的過程同樣會耗費(fèi)一段時間，計(jì)算完成后將顯示清根的刀路軌跡，用于加工圓角部分，如圖3?170所示。圖3?170生成刀軌2.4.8復(fù)制程序1.接下來將程序進(jìn)行復(fù)制。創(chuàng)建其他區(qū)域加工的工序。為方便管理，可以創(chuàng)建程序，如圖3?171、圖3?172所示。圖3?171圖3-172創(chuàng)建程序2.右鍵粗加工程序，選擇【變換】。繞直線旋轉(zhuǎn)，指定點(diǎn)為圓心，矢量選擇軸方向，角度為36°。結(jié)果中選擇【復(fù)制】，非關(guān)聯(lián)副本數(shù)選擇輸入9。這樣就將其余9個部分的刀路軌跡完成復(fù)制，如圖3?173、圖3?174所示。圖3?173變換圖3?174刀軌復(fù)制在UG中，葉輪仿真的方式不止一種，一種是調(diào)入仿真機(jī)床進(jìn)行仿真，一種是直接將生成好的程序直接轉(zhuǎn)換2D或3D進(jìn)行仿真。葉輪利用UG建立機(jī)床的仿真模型，UG對刀具、工件和夾具進(jìn)行裝配，讀取機(jī)床NC代碼并解釋執(zhí)行，對工件的加工過程進(jìn)行三維運(yùn)動仿真，并檢測加工過程中刀具與機(jī)床部件和工件夾具制件的干涉碰撞及工件的過切，為刀位的修改提供依據(jù)。通過實(shí)例驗(yàn)證，該方法能夠可靠的檢測加工過程中的干涉，提高數(shù)控加工編程效率，具有較好的工程實(shí)用性。機(jī)床仿真加工主要解決一下問題：1）驗(yàn)證數(shù)控程序的正確性，減少零件首件調(diào)試風(fēng)險，增加程序的可信度。2）模擬數(shù)控機(jī)床的實(shí)際運(yùn)動，檢查潛在的碰撞錯誤，降低機(jī)床碰撞的風(fēng)險。3）優(yōu)化程序，提高加工效率，延長刀具壽命。2.4.9仿真加工接下來，通過機(jī)床仿真的形式進(jìn)行仿真加工。1.切換至工序?qū)Ш狡鞯臋C(jī)床視圖，如圖3?175所示。圖3?175機(jī)床視圖2.右鍵選擇編輯，如圖3?176