軸流式閉式葉輪的五軸高速加工工藝策略研究.pdf

1、在透平機(jī)械領(lǐng)域中，通常選用整體結(jié)構(gòu)性好，強(qiáng)度高的軸流式閉式葉輪作為工作部件，從而提高設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)性能。但由于閉式葉輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜，流道扭曲劇烈，葉片間空間狹小，加工要求高，所以軸流式閉式葉輪的刀位規(guī)劃難度高，加工難度大。
　　在制造業(yè)中，通常采用焊接的方式，通過分部加工葉輪的部位，然后組合在一起，最后完成葉輪的制造。采用這種組合式加工工藝，不利于提高加工效率，在產(chǎn)品制造周期中所占的比重很大，而且葉輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)、工作性能都無法得到保證。所

2、以采用五軸數(shù)控加工技術(shù)、高速銑削技術(shù)、以及高端的CAM軟件技術(shù)，對(duì)軸流式閉式葉輪的五軸高速銑削加工工工藝進(jìn)行系統(tǒng)的研究，對(duì)提高這類結(jié)構(gòu)復(fù)雜、零件整體剛性差的產(chǎn)品加工效率和加工質(zhì)量有很好的借鑒意義。
　　首先，為了保證軸流式閉式葉輪的建模精度，對(duì)建模原理和技術(shù)進(jìn)行分析研究，采用三次B樣條技術(shù)，用MATLAB軟件反求出葉輪的控制點(diǎn)，將計(jì)算的控制點(diǎn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入U(xiǎn)G軟件，在UG軟件中完成閉式葉輪的葉片曲面、輪轂面、包覆面的建模，為后續(xù)的CAM

3、編程以及相關(guān)數(shù)學(xué)計(jì)算做好了鋪墊。
　　其次，對(duì)五軸高速銑削加工技術(shù)進(jìn)行分析，對(duì)軸流式閉式葉輪的加工要求和加工難點(diǎn)進(jìn)行分析，確定加工步驟，初始毛坯的結(jié)構(gòu)、加工使用的刀具、夾具安全高度的計(jì)算、夾具的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)加工工藝卡，從而完成軸流式閉式葉輪的加工工藝規(guī)劃。
　　再次，采用數(shù)學(xué)計(jì)算方法，利用MATLAB軟件完成了軸流式閉式葉輪流道的最大內(nèi)接圓柱面的計(jì)算，確定了定軸粗加工的范圍，用金屬有限元切削分析仿真軟件確定了切削前角的范圍，最

4、后用定軸加高速銑削的方式完成閉式葉輪的刀位軌跡規(guī)劃。粗加工完成后，針對(duì)殘留量不均勻，殘留量較多的問題，采用余量偏置、分層疊加的刀位軌跡規(guī)劃方式，結(jié)合CAM軟件的管道模塊加工原理，完成半精加工的刀位軌跡計(jì)算。在半精加工的CAM設(shè)置里，改變精加工切削參數(shù)，完成刀位軌跡的計(jì)算，在精加工插補(bǔ)方面，采用五軸樣條插補(bǔ)代替直線插補(bǔ)，對(duì)三次多項(xiàng)式樣條插補(bǔ)的原理、計(jì)算步驟進(jìn)行了深入的研究，設(shè)計(jì)了五軸樣條插補(bǔ)流程圖。
　　最后，通過CAM軟件Hype