薛姣益

摘 要：本文重點(diǎn)介紹了利用UG8.0對直葉輪進(jìn)行三維自動編程及數(shù)控加工程序的案例，仔細(xì)探討了直葉輪的工藝基礎(chǔ)與加工過程，對在進(jìn)行三維曲面加工中的核心參數(shù)選擇進(jìn)行了詳細(xì)的說明，并探討了UG軟件中加工模組的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：直葉輪;數(shù)控加工;UGCAM軟件

1 背景

現(xiàn)代機(jī)械加工主要朝著兩個(gè)方向發(fā)展，一個(gè)是精密化，一個(gè)是高速化。尤其對于精密化來說，曲面模型的加工成為一個(gè)難點(diǎn)。而曲面加工涉及裝夾方法、擬合方法，甚至刀具選擇等方方面面，在擬合過程中，曲面建模與計(jì)算機(jī)輔助制造技術(shù)越來越迫切，尤其是其中關(guān)鍵知識的理解與應(yīng)用。本文以吹風(fēng)機(jī)直葉輪的加工為例，著重介紹了UG8.0CAM技術(shù)在直葉輪制造中的應(yīng)用。

2 直葉輪的三維造型

建立直葉輪三維模型，如圖1所示。

圖1 ?直葉輪三維圖

三維試圖的建立，保證最高面的加工質(zhì)量。過程向后經(jīng)過兩次拉伸，其中第二次拉伸草圖的建立要使用零件偏置和零件矩陣方能造型完成。

3 直葉輪制造工序的制定

首先打開UG8.0，然后單擊“開始”按鈕，在下拉菜單里選擇“加工”，進(jìn)入U(xiǎn)G加工模塊：

①根據(jù)直葉輪選擇合適的加工方法，如圖2所示。UG-CAM軟件提供的加工模式主要有PLANER_MILL（平面加工）、CAVITY_MILL（型腔穴型加工）和drill（三軸連續(xù)曲面加工模式）以及多軸加工四種類型。

②創(chuàng)建葉輪加工用刀具。根據(jù)加工需求創(chuàng)建刀具主要有刀具庫選擇刀具和自己創(chuàng)建刀具兩種類型，創(chuàng)建的刀具要和實(shí)際加工刀具參數(shù)要一致。在這里主要選擇的刀具有立銑刀、鉆頭和盤銑刀，一次性選擇出來并編寫刀號。

③確定加工坐標(biāo)系，和確定工件毛坯。加工坐標(biāo)系選擇Z軸作為刀軸，零點(diǎn)放在工件上表面，毛坯選擇包容圓柱體，Z軸方向留1mm余量。

④選擇具體工序點(diǎn)擊“操作”。

⑤根據(jù)合適的后處理文件生成數(shù)控加工程序。

⑥通過RS232接口，用超級終端將傳輸NC加工程序至數(shù)控機(jī)床。

⑦根據(jù)直葉輪的零件形式選擇卡盤作為夾具，正確安裝工件后，對刀確定機(jī)床加工坐標(biāo)系并和自動編程坐標(biāo)系一致。

4 加工工序的具體“操作”

4.1 直葉輪毛坯表面的加工

直葉輪毛坯材料是45，加工量為1，采用盤銑刀一次將平面雨量加工完。

采用PLANER加工模式的FACE-MILL-AREA，PART GEOMETRY（零件外形）。刀具選擇硬質(zhì)合金涂層銑刀，刀具直徑要和實(shí)際加工刀具一致，轉(zhuǎn)速2500r/min，進(jìn)給速度500mm/min，每層切深1mm，粗加工刀具進(jìn)給百分比為75%，精加工設(shè)置為20%。切削方式選擇粗銑，切削模式選擇往復(fù)進(jìn)刀模式。

4.2 葉片間大部分余量的加工

為了減小刀具磨損和提高加工效率，刀具下刀方式采用直線進(jìn)刀，而直線進(jìn)刀需要在毛坯上應(yīng)留有預(yù)鉆孔。預(yù)鉆孔的位置以不影響加工質(zhì)量為前提，可以自行設(shè)置并且鉆至底部留有精加工余量即可。因?yàn)椴捎肬G8.0平面加工模式，由于在多層加工時(shí)接刀痕的影響。

圖2 ?預(yù)鉆孔加工軌跡

4.3 葉片根部的余量清除加工

由于葉片根部直徑為10，深度又深，往往在曲面根部留有未完全加工的余量，我們采用根切指令對根部進(jìn)行精處理。選擇刀具直徑是6個(gè)毫米的球刀，依次進(jìn)行清根處理。

采用清根REST_MILL模式，加工方法選擇跟隨部件切削模式。因?yàn)楫?dāng)采用這種切削方式時(shí)，UG-CAM軟件所創(chuàng)建的刀具路徑將以相互平行且連續(xù)不提刀的方式產(chǎn)生，如此可以達(dá)到Z向沒有反向誤差等，所以這是最經(jīng)濟(jì)、節(jié)省時(shí)間的方式。

影響直葉輪制品外觀質(zhì)量的一個(gè)重要因素是表面粗糙度以及直葉輪的圓倒角和拐角，注意不能使用同一把刀具直接進(jìn)行粗精加工。如果使用這種方法，則刀具直接切進(jìn)尖銳拐角，使刀具負(fù)荷急遽增加而發(fā)生震跳進(jìn)而生成振文，影響加工表面外觀質(zhì)量和精度。應(yīng)選用直徑小于圓倒角幾何尺寸的70%的刀具，使拐角處的刀具路徑更加平順，降低刀具負(fù)荷。

4.4 葉片表面精加工

直葉輪的精加工只要將CONTOUR的加工路徑復(fù)制過來，將加工參數(shù)修改為精加工參數(shù)，切削名稱命名更改一下，最關(guān)鍵的是將切削區(qū)域全部精加工表面重新選擇一下，在精加工過程中使用φ6球銑刀切削到全部表面，切削層選擇葉片深度，如此加工完料后表面質(zhì)量沒有接刀痕。銑削速度轉(zhuǎn)速6500r/min，進(jìn)給速度小于等于200mm/min，刀具進(jìn)給百分比為5%。

5 結(jié)束語

實(shí)踐說明，采用 UG8.0提供的CAM模塊，高端技術(shù)可以根據(jù)零件的具體形狀選擇不同的加工模式，再創(chuàng)建各自的刀具軌跡路徑，對進(jìn)行復(fù)雜曲面的數(shù)控加工，有著極高的加工效率、加工質(zhì)量，給技術(shù)人員以高效和準(zhǔn)確的編程模式，并能給加工企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益和良好的質(zhì)量信譽(yù)。