喬志軍

（航宇救生裝備有限公司,湖北 襄陽(yáng) 441003）

0 前言

在一臺(tái)機(jī)床上不僅具有x y z等直線移動(dòng)軸之外，還有至少一個(gè)以上的旋轉(zhuǎn)軸，同時(shí)對(duì)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行聯(lián)合控制即是多軸數(shù)控機(jī)床加工工藝。在進(jìn)行加工結(jié)構(gòu)復(fù)雜曲面的機(jī)械零件時(shí)，普通的三軸機(jī)床已經(jīng)不能滿足加工需求。然而由于多軸機(jī)床加工可以進(jìn)行多角度的定位，而且有效避免刀具的的拆裝等問(wèn)題，因此多軸加工工藝廣泛地應(yīng)用于葉片零件的加工工藝中。

1 葉片零件的多軸加工工藝分析

從下圖可以看出零件的結(jié)構(gòu)為多葉片以及頂部為五角形圖案和葉片底為曲面的葉輪結(jié)構(gòu)。

如果采用之前的3軸數(shù)控進(jìn)行加工，對(duì)于五角星的連接處，也不可能清晰地加工出來(lái)；然而利用相關(guān)的夾具進(jìn)行加工亦需要進(jìn)行多次拆裝以及定位處理，降低了工作效率，而且加工出來(lái)的零件質(zhì)量欠佳；對(duì)于這種多葉型的零件結(jié)構(gòu)以上加工就顯得毫無(wú)用武之地。結(jié)合整體原因分析 得出：采用多軸加工理論，進(jìn)行詳細(xì)地刀路設(shè)計(jì)?？梢韵冗M(jìn)行零件結(jié)構(gòu)的大體特征加工，采用三軸加工工藝；然后利用多軸加工工藝對(duì)五角星部位進(jìn)行加工，最后進(jìn)行葉片以及底部的多軸加工工藝。

在進(jìn)行數(shù)控加工工藝的編程設(shè)計(jì)時(shí)：粗加工，半精細(xì)加工，精細(xì)加工。先利用大刀將零件的大體形狀進(jìn)行快速準(zhǔn)確地加工；在進(jìn)行半精細(xì)加工時(shí)采用較小的小刀具將上一步加工余下的多余部位進(jìn)行加工，也就是除粗加工，但仍需要留出一定的余量，到進(jìn)行精細(xì)化加工時(shí)，將零件根據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行區(qū)域的劃分，不同區(qū)域采用不一樣的刀具以及加工工藝進(jìn)行加工，在加工過(guò)程中，一定要保持加工的準(zhǔn)確性，精細(xì)性。

2 UG多軸編程設(shè)計(jì)

UG是一款交互性的集于CADCAMCAE為一體、功能強(qiáng)大、刀軸靈活的設(shè)計(jì)軟件，它不僅可以使用各種各樣復(fù)雜的結(jié)構(gòu)曲面的要求，還可以在五軸數(shù)控加工程序中進(jìn)行使用。

在進(jìn)行UG多軸編程設(shè)計(jì)時(shí)，將三維圖打開(kāi)后進(jìn)入到CAM模塊中，選擇相應(yīng)性的加工模塊，例如：變軸加工模塊，或者是定軸加工模塊，在此零件中選擇的是定軸加工。

（1）在進(jìn)行編程前，首先需要進(jìn)行：創(chuàng)建葉輪曲面，選取加工輪廓；其次進(jìn)行裝夾準(zhǔn)備，在需要加工的工件底部進(jìn)行槽和玫絲的定位，并且將期安裝在數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)上，制作直徑小于工件的夾具。

（2）進(jìn)行程序的創(chuàng)建；將各種加工以及操作的程序進(jìn)行有條理地排序，通常情況下可以依據(jù)加工的方法或者是刀具進(jìn)行命名。

（3）進(jìn)行加工零件的形狀設(shè)定。需要對(duì)進(jìn)行加工零件的幾何體進(jìn)行設(shè)定，包括了零件幾何件，碰撞的幾何體，以及毛坯的幾何體等。

（4）對(duì)進(jìn)行加工的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。在編程過(guò)程中參數(shù)的設(shè)定非常重要，為使零件的總高61MM得以保證，主要加工參數(shù)設(shè)置如下：切削速度1400rmin;進(jìn)給速度是800mm/min;下刀速度是300mm/min;退刀速度是3000mm/min;加工輪廓選取圓柱外圓周；加工距離是16mm。

（5）在進(jìn)行葉輪精加工時(shí)，刀路運(yùn)算以及簡(jiǎn)化曲面處理時(shí)，可以進(jìn)行分開(kāi)加工，葉輪底面，葉片以及葉片的頂部。

1）葉輪底面精加工，粗加工零件整體后，葉片左面為外凸形狀，較少的余量，葉片右面內(nèi)凹形狀，較多的余量，所以進(jìn)行加工葉輪底面時(shí)，需要從葉片左側(cè)邊入刀，有效減少由于先切入零件大余量處而造成的質(zhì)量影響。

2）葉片頂面精加工：葉片頂面精加工只需要采用三軸加工即可，受到刀路的限制，需要做2mm延長(zhǎng)在頂部曲面的四周，可以有進(jìn)一步保證加工的精準(zhǔn)性。

3）葉片側(cè)面精加工：葉片底面和頂面加工完成后，對(duì)葉片側(cè)面進(jìn)行單獨(dú)的加工。

三個(gè)區(qū)域加工時(shí)，主要加工參數(shù)設(shè)置如下：切削速度3600rmin;進(jìn)給速度是1500mm/min;下刀速度是300mm/min;退刀速度是3000mm/min。

最后進(jìn)行程序的生成。刀軌能否可以適合于機(jī)床的加工程序后處理文件又是非常關(guān)鍵的一點(diǎn)，UG軟件中的后處理器可以很方便地幫助使用者根據(jù)自身的需求進(jìn)行特定的后處理文件。

3 結(jié)束語(yǔ)

文中通過(guò)利用多軸加工方法，并且對(duì)其加工工藝以及過(guò)程進(jìn)行了闡述。體現(xiàn)了多軸加工機(jī)床不僅可以進(jìn)行多工位加工，一次裝夾即可；而且還可以有效避免復(fù)雜的加工制造以及設(shè)計(jì)的程序，使加工時(shí)間明顯縮短；進(jìn)行制造過(guò)程中的刀具可以調(diào)節(jié)，有效避免了切多切少；不僅提升了加工和制造的效率還簡(jiǎn)化了加工的編程，很大程度上提高了經(jīng)濟(jì)效益。

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