【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 質(zhì)量輕、裝卸工件要簡(jiǎn)潔方便，以減小加工時(shí)的慣性力矩對(duì)工件加工精度的影響。本文采用通用夾具：三爪卡盤(pán)。對(duì)毛培預(yù)處理后，葉輪平面基準(zhǔn)已經(jīng)到位，在葉輪下表面墊一塊表面光潔的墊塊，用探頭找平，并將此平面設(shè)置為 Z0。將葉輪平放在墊塊上， 然后用三爪 卡盤(pán)將葉輪緊夾牢，保證曲面部分全部露于三爪以上，使其在正確位置上保持不變，為了保證加工精度，葉輪的軸線(xiàn)必須與工 11 作臺(tái)的回轉(zhuǎn)中心保持一致，即 C 軸找正考毛培外圓圈正，并設(shè)為 Z0。最后Φ 的中心孔為基準(zhǔn)，設(shè)置加工坐標(biāo)系的 X0、 Y0，最后完成加工加工坐標(biāo)系的創(chuàng)建。用 M5 的螺釘從葉輪中心孔穿過(guò)，旋入墊塊中，然后將螺釘拉緊，入裝配示意圖所示。 裝配示意圖 刀具選擇 刀具材料對(duì)刀具的使用壽命、加工效率、加工質(zhì)量和加工成本都有很大影響，特別是對(duì)于曲面加工顯得尤為重要。 為提高流道開(kāi)粗和流道半精 加工的效率，可以選用大直徑球頭銑刀，但也要注意兩葉片間的最小距離，防止刀具干涉其他葉片；在對(duì)流道和相鄰葉片的交接部分進(jìn)行清根時(shí)，選擇的刀具半徑小于流道和葉片相接部分的最小倒圓半徑。米克朗 HSM 400U 采用的是 HSK 高速刀柄，由于加工時(shí)葉片的紋理要求所使用的刀具切削刃長(zhǎng)度應(yīng)大于 70mm，刀具總長(zhǎng)度應(yīng)大于 120mm。 在數(shù)控機(jī)床中，從經(jīng)濟(jì)性、適應(yīng)性、多樣 12 性、工藝性及現(xiàn)有的生產(chǎn)條件等各方面考慮，本文采用整體硬質(zhì)合金涂層刀具進(jìn)行加工。硬質(zhì)合金刀具綜合效果都優(yōu)于陶瓷、立方氮化硼、聚晶金剛石等。由于鎢系 硬質(zhì)合金 刀具的強(qiáng)度、韌性和 導(dǎo)熱性 較好，所以適于加工產(chǎn)生斷續(xù)切削的脆性材料脆性材料，如 鑄鐵 、有色金屬 及合金、 膠木 及其他 非金屬材料 。所以葉輪粗加工時(shí)可選用碳化鈦含量低的鎢系硬質(zhì)合金；精加工時(shí)選用碳化鈦含量高的鎢系硬質(zhì)合金。粗、半精、精加工時(shí)為復(fù)雜的不規(guī)則曲面，選用球頭 銑刀事半功倍， 其刀具頭部加圓弧有利于加工成型葉根過(guò)渡面及流道面。球頭銑刀選用錐形球頭銑刀，它有利于提高刀具的剛性，彎曲厲害的葉片可以采用鼓形刀加工。 進(jìn)給路線(xiàn)和工步順序的確定 加工前的準(zhǔn)備 一、 初始化環(huán)境創(chuàng)建 打開(kāi)葉輪模型，單擊“開(kāi)始”按鈕，在下拉菜單中選著【加工】命令，彈出“加工環(huán)境”對(duì)話(huà)框，然后在“ CAM 會(huì)話(huà)配置”中選擇“ cam_general”，在“要?jiǎng)?chuàng)建的 CAM 設(shè)置”中選擇“ mill_multi_blade”，單擊“確定”，完成初始化環(huán)境創(chuàng)建。 二、創(chuàng)建加工父及組 （ 1） 創(chuàng)建加工幾何組 創(chuàng)建加工坐標(biāo)系，加工坐標(biāo)系按照定位基準(zhǔn)、夾緊方案的敘述執(zhí)行。加工坐標(biāo)系、設(shè)計(jì)坐標(biāo)系、檢驗(yàn)坐標(biāo)系一致，如圖 6 所示。創(chuàng)建安全平面，以葉輪頂面為基準(zhǔn)偏置 50mm設(shè)為安全平面。創(chuàng)建部件幾何體（ WORKPIECE），選著葉輪為部件幾何體；創(chuàng)建毛培幾何體，毛培幾何體選擇車(chē)床預(yù)處理過(guò)的毛培，如圖 6 所示。 在 WORKPIECE 組下創(chuàng)建葉輪幾何體（ MULTI_BLADE_GEOM），選擇葉轂、包裹、葉片、葉根圓角和分流葉片，如圖 7 所示。 （ 2） 按工序表的要求創(chuàng)建刀具組，特別注意區(qū)分粗加工刀具 和精加工刀具的管理。 （ 3） 設(shè)置加工方法組設(shè)置粗加工（ MILL_ROUGH）、半精加工（ MILL_SEMI_FINISH）、精加工（ MILL_FINISH）中的余量參數(shù)、公差參數(shù)等。 13 圖 6 圖 7 UG 加工及仿真步驟 工序 1 葉輪頂部開(kāi)闊區(qū)域加工粗加工， 粗加的目的是快速切除毛坯余量，重點(diǎn)考慮是加工效率，要求大的進(jìn)給量和切削深度都要盡可能的大，以最短的時(shí)間內(nèi)切除盡可能多的余量。葉輪頂部開(kāi)闊區(qū)域余量較多，所以先采用“型腔銑”的方式去除多余的材料， 節(jié)省時(shí)間成本。 參數(shù)計(jì)算：該工序選用硬質(zhì)合金刀具，其線(xiàn)速度 min/300 mVc ? ，DVn c?1000?，算得轉(zhuǎn)速 n=7598r/min， zf nZfV ? ，帶入 n=7598r/min、 Z= zf = 得到 fV =。 在 UG 加工狀態(tài)下，在“創(chuàng)建操作”對(duì)話(huà)框中，選擇類(lèi)型“ MIL_CONTOUR”建立機(jī)床控制操作，再選擇子類(lèi)型“ CAVITY_MILL” 型腔銑。選用Φ 12R1 的硬質(zhì)合金圓角銑刀粗加工，切削方式采用“ 跟隨部件”，背吃刀量的 ，刀具與刀具之間的步距為刀具直徑的 75%， 14 部件側(cè)面余量 1mm，切削層設(shè)置為頂面向下 。復(fù)制粗加工程序，將刀具改為Φ12 的立銑刀精加工頂部開(kāi)闊區(qū)域。 [1] 工序 1 的具體內(nèi)容如表 2 所示。生成的刀具路徑和加工仿真如圖 7 所示。 表 1 表 2 圖 7 程序： ============================================================ 信息列表創(chuàng)建者 ： wujinwen 日期 ： 28/4/2021 AM 11:29:06 當(dāng)前工作部件 ： C:\Users\wujinwen\Desktop\wujinwen2021410\ 節(jié)點(diǎn)名 ： wujinwenpc 加工方式 CAVITY MILL 刀具規(guī)格 Φ 12R1 刀具材料 硬質(zhì)合金 主軸轉(zhuǎn)速 r/min 7598 加工余量 mm 進(jìn)給速度 mm/min 表面速度 mm/min 300 加工方式 CAVITY MILL 刀具規(guī)格 Φ 12 刀具材料 硬質(zhì)合金 主軸轉(zhuǎn)速 r/min 9549 加工余量 mm 0 進(jìn)給速度 mm/min 表面速度 mm/min 300 切削寬度 mm 切削深度 mm 注意：下刀前一定 要確保創(chuàng)建的加工坐標(biāo)系無(wú)誤。 15 ============================================================ 。 Machine: (MIKRONHSM400U) 。 Part No: C:\Users\wujinwen\Desktop\wujinwen2021410\ 。 Programmer: wujinwen 。 Part File Name: C:\Users\wujinwen\Desktop\wujinwen2021410\ 。 AUTHOR:WUJINWEN DATE:20210428 。 Path Name: CAVITY_MILL 。 Tool Number: 0 。 Tool Name: D12 D= R= L= STOCK= BEGIN PGM 100 MM BLK FORM Z Z20. BLK FORM X100. Y100. M129 。 TCPM OFF M127 。 SHORTER PATH TRAVERSE OFF CYCL DEF DATUM SHIFT CYCL DEF X+0 CYCL DEF Y+0 CYCL DEF Z+0 M11 M16 TOOL CALL 0 Z S10000 M13 L B0 C0 F3000 M128 F15000 。 TCPM ON M126 。 SHORTER PATH TRAVERSE ON L F MAX L F MAX L F MAX ....... ....... 工序 2 葉輪開(kāi)槽，此工序去除的材料非常多，用 Φ 4 錐度為 4176。的錐度球刀。取 線(xiàn)速度min/150mVc ? ， zf =，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到主軸轉(zhuǎn)數(shù)和進(jìn)給如表 3 所示。 用 MILL_MULTI_BLADE模 塊 中 的 “ 多 葉 片 粗 加 工 （ MULIT_BLADE_ROUGH ） ” 。 幾 何 體 選 擇“ MULTI_BLADE_GEOM”承接設(shè)置好的葉輪幾何體；驅(qū)動(dòng)方發(fā)參數(shù)設(shè)置如圖 8 所示，在精加工時(shí)特別要注意相切延伸 和徑向延伸的配合使用；“切削層”設(shè)置如圖 9 所示；刀軸設(shè)置為“插補(bǔ)矢量”避免過(guò)切，如圖 10 所示；葉片余量、葉轂余量均為 1mm；進(jìn)給、轉(zhuǎn)速詳見(jiàn)表 3。 16 圖 8 圖 9 圖 10 工序 2 的具體內(nèi)容如表 3 所示。生成的刀具路徑和加工仿真如圖 11 所示。 表 3 圖 11 加工方式 MULIT_BLADE_ROUGH 刀具規(guī)格 Φ 4 錐度 4176。的球刀 刀具材料 硬質(zhì)合金 主軸轉(zhuǎn)速 r/min 11937 加工 余量 mm 進(jìn)給速度 mm/min 表面速度 mm/min 150 切削時(shí)間 min 128 切削深度 mm 33mm 注意：開(kāi)粗時(shí)，要注意加工時(shí)間的把握，在調(diào)好首件后，在不影響刀具的和切削的情況下可以提高進(jìn)給和主軸速度，以提高加工效率；時(shí)刻注意刀具的狀態(tài)。 17 工序 3 葉輪大小葉片的粗加工，因?yàn)殚_(kāi)槽后葉片表面非常粗糙，利用該工序光整葉片表面，為后面的工序做準(zhǔn)備。取 min/125mVc ? ， zf =， Z=3，帶入公式DVn c?1000?，算得轉(zhuǎn)速n=10000/min， zf nZfV ? ， fV =800mm/min。 用 MILL_MULTI_BLADE 模塊中的“葉片精加工（ BLADE_FINISH）”。幾何體選擇“ MULTI_BLADE_GEOM”承接設(shè)置好的葉輪幾何體；驅(qū)動(dòng)方發(fā)參數(shù)設(shè)置如圖 11 所示，分流葉片的參數(shù)設(shè)置與主葉片的一致；“切削層”設(shè)置如圖 12 所示；刀軸設(shè)置為“自動(dòng)”；葉片余量、葉轂余量均為 ；進(jìn)給、轉(zhuǎn)速詳見(jiàn)表 4。 圖 11 圖 12 工序 3 的具體內(nèi)容如表 4 所示。生成的刀具路徑和加工仿真如圖 13 所示。 加工方式 BLADE_FINISH 刀具規(guī)格 Φ 4 錐度 4176。的球刀 刀具材料 硬質(zhì)合金 主軸轉(zhuǎn)速 r/min 10000 加工余量 mm 進(jìn)給速度 mm/min 800 表面速度 mm/min 94 加工時(shí)間 min 切削深度 mm 表 4 18 圖 13 工序 4 葉輪流道的粗加工，葉輪大小葉片的粗加工，因?yàn)殚_(kāi)槽后葉片表面非常粗糙，利用該工序光整葉片表面，為后面的工序做準(zhǔn)備。取 min/150mVc ? ， zf =， Z=3，帶入公式DVn c?1000?，算得轉(zhuǎn)速 n=12021/min， zf nZfV ? ， fV =1200mm/min 用 MILL_MULTI_BLADE 模塊中的“葉轂精加工（ HUB_FINISH）”。幾何體選擇“ MULTI_BLADE_GEOM”承接設(shè)置好的葉輪幾何體；驅(qū)動(dòng)方法為“葉轂精加工”，注意前緣參數(shù)的設(shè)置，切削 模式為往復(fù)，其它參數(shù)如圖 14；刀軸設(shè)置為“自動(dòng)”；葉片余量、葉轂余量均為 ；進(jìn)給、轉(zhuǎn)速詳見(jiàn)表 5。 圖 14 19 工序 4 的具體內(nèi)容如表 5 所示。生成的刀具路徑和加工仿真如圖 15 所示。 表 5 圖 15 工序 5 葉輪根部圓角的粗加工，葉輪流道的粗加工，葉輪大小葉片的粗加工，因?yàn)殚_(kāi)槽后葉片表面非常粗糙，利用該工序光整葉片表面，為后面的工序做準(zhǔn)備。取 min/125mVc ? ，zf =， Z=3，帶入公式 DVn c?1000? ，算得轉(zhuǎn)速 n=10000/min， zf nZfV ? ， fV =800mm/min。 用MILL_MULTI_BLADE 模塊中的“圓角精加工（ BLEND_FINISH ）”。幾何體選擇“ MULTI_BLADE_GEOM”承接設(shè)置好的葉輪幾何體；驅(qū)動(dòng)方法為“圓角精加工”，注意“驅(qū)動(dòng)模式”選擇“參考刀具”其它參數(shù)如圖 16；刀軸設(shè)置為“自動(dòng)”；葉片余量 ；加工方式 HUB_FINISH 刀具規(guī)格 Φ 4 錐度 4176。的球刀 刀具材料 硬質(zhì)合金 主軸轉(zhuǎn)速 r/min 12021 加工余量 mm 進(jìn)給速度 mm/min 1200 表面速度 mm/min 150