【正文】 的圓柱。 圖62 拉伸圖形的特征先按F再按F7鍵進入XZ平面進行繪制草圖，繪制RRRR4的圓弧和水平線向上等距240修剪后得到回轉(zhuǎn)為Ф5Ф80的外圓柱，按F2退出草圖，點擊圖標，然后圖形繞軸線回轉(zhuǎn)360度得到回轉(zhuǎn)體圓柱和圓弧面，如圖63。 圖63 回轉(zhuǎn)體特征點擊Ф80的右端圓柱面創(chuàng)建草圖平面，畫個半徑18mm的圓，按F2退出草圖，點擊圖標進行拉伸，然后圖形拉伸長度為13mm的圓柱，如圖64。 圖64 Ф36圓臺的造型特征點擊Ф80的右端圓柱面創(chuàng)建草圖平面，畫個半徑20mm的圓，按F2退出草圖，點擊圖標進行拉伸，然后圖形拉伸長度為20mm的圓柱，如圖65。 圖65 Ф40圓臺的造型特征 葉片部分造型 新建坐標系點擊圖標，再在實體Ф40的右端圓柱面的圓心處建個坐標系1點，按Enter鍵確定；點擊圖標輸入螺旋線公式；點擊圖標繪制長度為3mm的水平直線和繪制垂直的豎線，,又點擊圖標連接圓心與豎線和Ф40圓的交點；，點擊圖標把空間的兩條螺旋線分別旋轉(zhuǎn)；刪除多余的線，點擊圖標生成兩張真紋面；隱藏多余的線，點擊圖標選擇其中的曲面邊界線，拾取兩張曲面的邊界線，再點擊圖標生成其余四張曲面；隱藏曲面的所有邊界線，點擊圖標把封閉的六張曲面陣列5份；點擊圖標加厚5份封閉的曲面，然后隱藏曲面，如圖46所示。 圖66 葉片的造型特征 過渡圓弧點擊特征里面的圖標過渡曲面底邊的圓弧，其圓弧值為R4，如圖47。圖67 圓弧過渡的特征 倒角點擊特征里面的圖標如圖48所示倒角。圖68 倒角特征 葉輪軸的內(nèi)部造型 先按F再按F7鍵進入XZ平面進行繪制草圖，點擊圖標選擇其中的水平+鉛垂，再拾取Ф40圓的圓心，確定這點為正交的位置；，豎線分別等距10和17得到兩個交點；點擊圖標拾取兩個交點，輸入半徑值為R17，裁剪多余線條；退出草圖狀態(tài)，點擊特征里面圖標最后綜合得到如圖49。 圖69 內(nèi)孔的造型特征 鉆內(nèi)孔點擊【打孔】圖標，拾取打孔平面，選擇【沉頭孔】指令；點擊空格鍵選擇圓心指令；點擊下一步，點擊完成指令得到圖410所示。同上所述，打葉片的內(nèi)孔，得到如圖411所示。 圖610 沉頭孔的特征圖611 打孔的特征 葉片編程葉輪軸的5片葉片均布在40mm的圓柱面上，其頂面為60mm，葉片基本輪廓由4 條螺旋線構(gòu)成，基本輪廓細節(jié)說明如下，葉根部分R4mm圓弧光滑過渡，工件材料LYZ12A。葉輪細節(jié)的說明：1. 葉輪流道是螺旋槽，槽的中心線是螺旋槽線，其導(dǎo)程為1202. 螺旋線公式：Z 長度 T 角度 對應(yīng)長度上的角度差3. 旋向：左旋4. 5片葉片均勻一般企業(yè)、學(xué)校，常見的數(shù)控銑床或加工中心多為三軸二聯(lián)動或三軸三聯(lián)動，個別的配置一個轉(zhuǎn)臺作為第四軸。以立式機床為例，按笛卡爾坐標系，轉(zhuǎn)臺軸線分別與X軸、Y軸、Z軸重合，相應(yīng)地轉(zhuǎn)臺定義為A軸、B軸、C軸。因為種種原因，如價格、購買時的技術(shù)等，雖然有第4個工作軸，卻并不能與X軸、Y軸、Z軸進行四軸聯(lián)動的插補功能，僅算作是四軸三聯(lián)動。從葉片圖樣分析，二軸聯(lián)動無法加工，那么三軸三聯(lián)動能否加工呢? 兩裝夾定位方式，一種是使葉輪軸的軸線與Z 軸( 刀具主軸) 重合，由于刀具干涉，只能加工出葉片的部分螺旋線輪廓。 另一種是使葉輪軸的軸線與Z軸( 刀具主軸) 垂直，同樣是干涉，只能加工出部分葉片，可見三軸三聯(lián)動是不可能加工出全部葉片的。能否在三軸三聯(lián)動加工出部分葉片的基礎(chǔ)上，通過轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)一個角度定位后，再三軸三聯(lián)動加工出其余部分葉片，即實施四軸定位加工呢? 筆者進行了零件加工實驗，答案是肯定的。 設(shè)備選擇三軸三聯(lián)動加工中心，配置一個轉(zhuǎn)臺，如我?，F(xiàn)有的使用FANUC 0i－ MC系統(tǒng)的VM750加工中心，配置一個立式轉(zhuǎn)臺，該轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)軸線與X軸平行，構(gòu)成A軸。 工件裝夾定位工件材料LYZ12A，易產(chǎn)生夾痕，先上車床，圓柱部均放余量，葉片部車至頂圓尺寸61mm后，轉(zhuǎn)加工中心。加工中心工作臺上安裝轉(zhuǎn)臺，使其成為A軸，A軸上三爪校正。 若無三爪，可在右端圓柱部車一個同軸的工藝搭子與轉(zhuǎn)臺中心孔過盈配合定位，過盈量不宜過大，如＜ mm即可。本處采用前者,此時葉輪軸的軸線與Z軸( 刀具主軸) 垂直。 刀具選擇綜合考慮工件材料為硬鋁的加工特性和加工時間，擬分粗、精加工兩道工序，粗加工選擇8mm的鋒鋼立銑刀，重點在快速去除余量。 精加工選擇R3mm的鎢鋼球頭銑刀，重點在保證加工精度和表面粗糙度。 葉片加工方案在A軸定位后，根據(jù)圖22所示之零件圖樣，加工區(qū)域有兩種選擇，一種是加工兩個葉片之間的空腔，葉片輪廓隨之成型。 另一種是直接加工一個葉片，葉片兩旁的空腔隨之成型，刀具和已加工面不會產(chǎn)生干涉。兩種方案皆可，考慮到加工中便于觀察，本處選擇后者。 自動編程常用的自動編程軟件有Cimatron、UG、MasterCam、CAXA、PowerMill等，本處選擇CAXA2013大賽版制造工程師軟件進行自動編程。三維造型。根據(jù)葉片輪廓細節(jié)和圖21葉輪軸的圖紙，建立如圖22的三維模型。 確定加工邊界。根據(jù)選擇的加工方案，建立三維空間坐標系，以一個葉片為中心將前后緊鄰的兩個葉片輪廓投影在XZ平面上，參照此投影確定加工邊界，如圖41所示的線框部分。加工邊界圖41 加工邊界加工方法。分粗、精加工兩道工序，粗加工采用五軸限制線加工法快速去除余量，留1mm精加工余量。精加工采用五軸掃描線加工法，保證加工精度和表面粗糙度。圖42所示為五軸限制線加工參數(shù)選擇和刀具軌跡示意，最后在自動生成程序時由五軸加工轉(zhuǎn)為三軸加工。圖42 葉片五軸限制線加工仿真。選擇CAXA2013大賽版制造工程師軟件實體仿真功能，設(shè)置毛坯、刀具、干涉檢查等相關(guān)參數(shù)后，進行仿真加工，對刀路進行驗證和優(yōu)化。圖43為限制線加工仿真示意。CAXA2013大賽版提供的毛坯設(shè)置有長方形、圓柱面等，葉片部分則是圓柱，因此，在加工中心中選擇圓柱。利用軟件提供的干涉檢查和加工成型與模型比對，檢查刀具干涉和切削參數(shù)的合理性，反復(fù)多次，優(yōu)化加工參數(shù)，為得到較為合理的程序作準備。圖43 加工仿真生成G代碼。拾取刀路軌跡點接后置G代碼生成按鈕，生成G代碼。圖44為等高線 加工后生成的G代碼程序。圖44 生成G代碼5 程序編寫加工程序編寫根據(jù)零件圖、工藝設(shè)計與工藝文件編寫出零件加工程序，詳細的加工程序見附錄表5表5表53。加工程序編寫1）手工編程手工編程是指從零件圖樣分析、工藝處理、數(shù)值計算、編寫程序清單、輸入程序直至程序校驗等各個步驟均有人工完成。2）自動編程 自動編程是指助于數(shù)控語言編程系統(tǒng)或圖形編程系統(tǒng)，由計算機來自動生成零件加工程序的過程。自動編程也稱為計算機（或編程機）輔助編程，程序編制工作的大部分或全部由計算機完成，如完成坐標值計算，編寫零件加工程序單等，有時甚至能幫助進行工藝處理。3）數(shù)控編程的定義為了使數(shù)控機床能根據(jù)零件加工的要求進行動作，必須將這些要求以機床數(shù)控系統(tǒng)能識別的指令形式告知數(shù)控系統(tǒng)，這種數(shù)控系統(tǒng)可以識別的指令稱為程度，制作程序的過程稱為數(shù)控編程。4）數(shù)控編程的步驟數(shù)控編程步驟如圖51所示，主要有以下幾個方面的內(nèi)容。圖51 數(shù)控編程步驟(1)分析圖樣 包括零件輪廓分析，零件尺寸精度、形位精度、表面粗糙度、技術(shù)要求的分析，零件材料、熱處理等要求的分析；(2)確定加工工藝 包括選擇加工方案，確定加工路線，選擇定位與夾緊方式，選擇刀具，選擇各項切削參數(shù)，選擇對刀點、換刀點；(3)數(shù)值計算 選擇編程原點，對零件圖形各基點進行正確的數(shù)學(xué)計算，為編寫程序單做好準備；(4)編寫程序單 根據(jù)數(shù)控機床規(guī)定的指令代碼及程序格式編寫加工程序單；(5)制作控制介質(zhì) 簡單的數(shù)控程序直接采用手工輸入機床，當(dāng)程序自動輸入機床時，必須制作控制介質(zhì)?，F(xiàn)在大多數(shù)程序采用軟盤、移動存儲器、硬盤作為存儲介質(zhì)，采用計算機傳輸來輸入機床。目前，除了少數(shù)老式的數(shù)控機床仍在采用穿孔紙帶外，現(xiàn)代數(shù)控機床均不再采用此種控制介質(zhì)了；(6)程序校驗 程序必須經(jīng)過校驗正確后才能使用。一般采用機床空運行的方式進行校驗，有圖形顯示卡的機床可直接在CRT顯示屏上進行校驗，現(xiàn)在有很多學(xué)校還采用計算機數(shù)控模擬進行校驗。以上方式只能進行數(shù)控程序、機床動作的校驗，如果要校驗加工精度，則要進行首件試切校驗。典型零件的加工程序編制本零件在加工過程中葉片部分采用自動編程，其余采用手動編程方式,程序清單如下。表51 葉輪軸程序清單O0003程序段號程序內(nèi)容程序解釋N10G54G00X150Z100。建立工件坐標系N20M03S800T0101。主軸正轉(zhuǎn) 1號刀，主軸轉(zhuǎn)速800r/minN30G00X95Z2。定位對刀點N40G01Z0F100。車端面N50X0。N60G00X150Z100?？焖俣ㄎ坏絏150Z100處N70S800T0202。換2號刀N80G00G95Z2。對刀點N90G71U2R2。粗加工循環(huán)N100G71P110Q220U1R1F120。N110G01X24F90。N120Z16。N130。N140。N150。NN170。N180G01X58。N190。N200X78。N210。N220。N230G00X150。N240Z100。N250S1500T0303。換3號刀N260G00X95Z2。對刀點N270G00P110Q220。精加工循環(huán)N280G00X150Z100。快速定位到X150Z100處N290M05。主軸停止N300M30。程序結(jié)束并返回表52 葉片程序清單O0002程序段號程序內(nèi)容程序解釋N10T01M06。換1號刀N20G90G54G00Z100。建立工件坐標系N30M03S1500。主軸正轉(zhuǎn) 1號刀，主軸轉(zhuǎn)速1500r/minN40A0。旋轉(zhuǎn)角度0度N50M98P1001。調(diào)用子程序號0001，1次N60G00Z100。抬刀N70A72。旋轉(zhuǎn)角度72度N80M98P1001。調(diào)用子程序號0001，1次N90G00Z100。抬刀N100A144。旋轉(zhuǎn)角度144度N110M98P1001。調(diào)用子程序號0001，1次N120G00Z100。抬刀N130旋轉(zhuǎn)角度216度A216。N140M98P1001。調(diào)用子程序號0001，1次N150G00Z100。抬刀N160A288。旋轉(zhuǎn)角度288度N170M98P1001。調(diào)用子程序號0001，1次N180G00Z100。抬刀N220M05。主軸停止N230M30。程序結(jié)束并返回表53 程序清單O0002程序段號程序內(nèi)容程序解釋N10T01M06。換1號刀N20G90G54G00Z100。建立工件坐標系N30M03S1500。主軸正轉(zhuǎn) 1號刀，主軸轉(zhuǎn)速1500r/minN40A0。旋轉(zhuǎn)角度0度N50M98P1001。調(diào)用子程序號0001，1次N60G00Z100。抬刀N70A72。旋轉(zhuǎn)角度72度N80M98P1001。調(diào)用子程序號0001，1次N90G00Z100。抬刀N100A144。旋轉(zhuǎn)角度144度N110M98P1001。調(diào)用子程序號0001，1次N120G00Z100。旋轉(zhuǎn)角度216度抬刀N130A216。N140M98P1001。調(diào)用子程序號0001，1次N150G00Z100。抬刀N160A288。旋轉(zhuǎn)角度288度N170M98P1001。調(diào)用子程序號0001，1次N180G00Z100。抬刀N220M05。主軸停止N230M30。程序結(jié)束并返回程序傳輸及加工設(shè)置好機床側(cè)參數(shù)，如端口、波特率及其他參數(shù)等，本處對應(yīng)選擇為COM19 200、8None2，用RS232C接口線將機床和電腦聯(lián)接，使用CIMCOEdit軟件或CAXA2011自帶的編程助手，將手工編制的主程序和自動生成的子程序傳入機床。對刀后，數(shù)控系統(tǒng)加工界面調(diào)出主程序運行加工。利用四軸定位加工出的葉片經(jīng)三坐標測量機