【正文】 的圓柱。 圖62 拉伸圖形的特征先按F再按F7鍵進(jìn)入XZ平面進(jìn)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(diǎn)擊圖標(biāo)，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(diǎn)擊Ф80的右端圓柱面創(chuàng)建草圖平面，畫(huà)個(gè)半徑18mm的圓，按F2退出草圖，點(diǎn)擊圖標(biāo)進(jìn)行拉伸，然后圖形拉伸長(zhǎng)度為13mm的圓柱，如圖64。 圖64 Ф36圓臺(tái)的造型特征點(diǎn)擊Ф80的右端圓柱面創(chuàng)建草圖平面，畫(huà)個(gè)半徑20mm的圓，按F2退出草圖，點(diǎn)擊圖標(biāo)進(jìn)行拉伸，然后圖形拉伸長(zhǎng)度為20mm的圓柱，如圖65。 圖65 Ф40圓臺(tái)的造型特征 葉片部分造型 新建坐標(biāo)系點(diǎn)擊圖標(biāo)，再在實(shí)體Ф40的右端圓柱面的圓心處建個(gè)坐標(biāo)系1點(diǎn)，按Enter鍵確定；點(diǎn)擊圖標(biāo)輸入螺旋線公式；點(diǎn)擊圖標(biāo)繪制長(zhǎng)度為3mm的水平直線和繪制垂直的豎線，,又點(diǎn)擊圖標(biāo)連接圓心與豎線和Ф40圓的交點(diǎn)；，點(diǎn)擊圖標(biāo)把空間的兩條螺旋線分別旋轉(zhuǎn)；刪除多余的線，點(diǎn)擊圖標(biāo)生成兩張真紋面；隱藏多余的線，點(diǎn)擊圖標(biāo)選擇其中的曲面邊界線，拾取兩張曲面的邊界線，再點(diǎn)擊圖標(biāo)生成其余四張曲面；隱藏曲面的所有邊界線，點(diǎn)擊圖標(biāo)把封閉的六張曲面陣列5份；點(diǎn)擊圖標(biāo)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(guò)渡圓弧點(diǎn)擊特征里面的圖標(biāo)過(guò)渡曲面底邊的圓弧，其圓弧值為R4，如圖47。圖67 圓弧過(guò)渡的特征 倒角點(diǎn)擊特征里面的圖標(biāo)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(jìn)入XZ平面進(jìn)行繪制草圖，點(diǎn)擊圖標(biāo)選擇其中的水平+鉛垂，再拾取Ф40圓的圓心，確定這點(diǎn)為正交的位置；，豎線分別等距10和17得到兩個(gè)交點(diǎn)；點(diǎn)擊圖標(biāo)拾取兩個(gè)交點(diǎn)，輸入半徑值為R17，裁剪多余線條；退出草圖狀態(tài)，點(diǎn)擊特征里面圖標(biāo)最后綜合得到如圖49。 圖69 內(nèi)孔的造型特征 鉆內(nèi)孔點(diǎn)擊【打孔】圖標(biāo)，拾取打孔平面，選擇【沉頭孔】指令；點(diǎn)擊空格鍵選擇圓心指令；點(diǎn)擊下一步，點(diǎn)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(xì)節(jié)說(shuō)明如下，葉根部分R4mm圓弧光滑過(guò)渡，工件材料LYZ12A。葉輪細(xì)節(jié)的說(shuō)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(zhǎng)度 T 角度 對(duì)應(yīng)長(zhǎng)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(jiàn)的數(shù)控銑床或加工中心多為三軸二聯(lián)動(dòng)或三軸三聯(lián)動(dòng)，個(gè)別的配置一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)作為第四軸。以立式機(jī)床為例，按笛卡爾坐標(biāo)系，轉(zhuǎn)臺(tái)軸線分別與X軸、Y軸、Z軸重合，相應(yīng)地轉(zhuǎn)臺(tái)定義為A軸、B軸、C軸。因?yàn)榉N種原因，如價(jià)格、購(gòu)買(mǎi)時(shí)的技術(shù)等，雖然有第4個(gè)工作軸，卻并不能與X軸、Y軸、Z軸進(jìn)行四軸聯(lián)動(dòng)的插補(bǔ)功能，僅算作是四軸三聯(lián)動(dòng)。從葉片圖樣分析，二軸聯(lián)動(dòng)無(wú)法加工，那么三軸三聯(lián)動(dòng)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(jiàn)三軸三聯(lián)動(dòng)是不可能加工出全部葉片的。能否在三軸三聯(lián)動(dòng)加工出部分葉片的基礎(chǔ)上，通過(guò)轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度定位后，再三軸三聯(lián)動(dòng)加工出其余部分葉片，即實(shí)施四軸定位加工呢? 筆者進(jìn)行了零件加工實(shí)驗(yàn)，答案是肯定的。 設(shè)備選擇三軸三聯(lián)動(dòng)加工中心，配置一個(gè)轉(zhuǎn)臺(tái)，如我?，F(xiàn)有的使用FANUC 0i－ MC系統(tǒng)的VM750加工中心，配置一個(gè)立式轉(zhuǎn)臺(tái)，該轉(zhuǎn)臺(tái)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(chē)床，圓柱部均放余量，葉片部車(chē)至頂圓尺寸61mm后，轉(zhuǎn)加工中心。加工中心工作臺(tái)上安裝轉(zhuǎn)臺(tái)，使其成為A軸，A軸上三爪校正。 若無(wú)三爪，可在右端圓柱部車(chē)一個(gè)同軸的工藝搭子與轉(zhuǎn)臺(tái)中心孔過(guò)盈配合定位，過(guò)盈量不宜過(guò)大，如＜ mm即可。本處采用前者,此時(shí)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(shí)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(diǎn)在快速去除余量。 精加工選擇R3mm的鎢鋼球頭銑刀，重點(diǎn)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(gè)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(gè)葉片，葉片兩旁的空腔隨之成型，刀具和已加工面不會(huì)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(dòng)編程常用的自動(dòng)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(jìn)行自動(dòng)編程。三維造型。根據(jù)葉片輪廓細(xì)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(biāo)系，以一個(gè)葉片為中心將前后緊鄰的兩個(gè)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(dòng)生成程序時(shí)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(shí)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(jìn)行仿真加工，對(duì)刀路進(jìn)行驗(yàn)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(zhǎng)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(duì)，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(zhǔn)備。圖43 加工仿真生成G代碼。拾取刀路軌跡點(diǎn)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(xiě)加工程序編寫(xiě)根據(jù)零件圖、工藝設(shè)計(jì)與工藝文件編寫(xiě)出零件加工程序，詳細(xì)的加工程序見(jiàn)附錄表5表5表53。加工程序編寫(xiě)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(jì)算、編寫(xiě)程序清單、輸入程序直至程序校驗(yàn)等各個(gè)步驟均有人工完成。2）自動(dòng)編程 自動(dòng)編程是指助于數(shù)控語(yǔ)言編程系統(tǒng)或圖形編程系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)來(lái)自動(dòng)生成零件加工程序的過(guò)程。自動(dòng)編程也稱(chēng)為計(jì)算機(jī)（或編程機(jī)）輔助編程，程序編制工作的大部分或全部由計(jì)算機(jī)完成，如完成坐標(biāo)值計(jì)算，編寫(xiě)零件加工程序單等，有時(shí)甚至能幫助進(jìn)行工藝處理。3）數(shù)控編程的定義為了使數(shù)控機(jī)床能根據(jù)零件加工的要求進(jìn)行動(dòng)作，必須將這些要求以機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)能識(shí)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(shí)別的指令稱(chēng)為程度，制作程序的過(guò)程稱(chēng)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(gè)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(xiàng)切削參數(shù)，選擇對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)；(3)數(shù)值計(jì)算 選擇編程原點(diǎn)，對(duì)零件圖形各基點(diǎn)進(jìn)行正確的數(shù)學(xué)計(jì)算，為編寫(xiě)程序單做好準(zhǔn)備；(4)編寫(xiě)程序單 根據(jù)數(shù)控機(jī)床規(guī)定的指令代碼及程序格式編寫(xiě)加工程序單；(5)制作控制介質(zhì) 簡(jiǎn)單的數(shù)控程序直接采用手工輸入機(jī)床，當(dāng)程序自動(dòng)輸入機(jī)床時(shí)，必須制作控制介質(zhì)?，F(xiàn)在大多數(shù)程序采用軟盤(pán)、移動(dòng)存儲(chǔ)器、硬盤(pán)作為存儲(chǔ)介質(zhì)，采用計(jì)算機(jī)傳輸來(lái)輸入機(jī)床。目前，除了少數(shù)老式的數(shù)控機(jī)床仍在采用穿孔紙帶外，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床均不再采用此種控制介質(zhì)了；(6)程序校驗(yàn) 程序必須經(jīng)過(guò)校驗(yàn)正確后才能使用。一般采用機(jī)床空運(yùn)行的方式進(jìn)行校驗(yàn)，有圖形顯示卡的機(jī)床可直接在CRT顯示屏上進(jìn)行校驗(yàn)，現(xiàn)在有很多學(xué)校還采用計(jì)算機(jī)數(shù)控模擬進(jìn)行校驗(yàn)。以上方式只能進(jìn)行數(shù)控程序、機(jī)床動(dòng)作的校驗(yàn)，如果要校驗(yàn)加工精度，則要進(jìn)行首件試切校驗(yàn)。典型零件的加工程序編制本零件在加工過(guò)程中葉片部分采用自動(dòng)編程，其余采用手動(dòng)編程方式,程序清單如下。表51 葉輪軸程序清單O0003程序段號(hào)程序內(nèi)容程序解釋N10G54G00X150Z100。建立工件坐標(biāo)系N20M03S800T0101。主軸正轉(zhuǎn) 1號(hào)刀，主軸轉(zhuǎn)速800r/minN30G00X95Z2。定位對(duì)刀點(diǎn)N40G01Z0F100。車(chē)端面N50X0。N60G00X150Z100。快速定位到X150Z100處N70S800T0202。換2號(hào)刀N80G00G95Z2。對(duì)刀點(diǎn)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(hào)刀N260G00X95Z2。對(duì)刀點(diǎn)N270G00P110Q220。精加工循環(huán)N280G00X150Z100?？焖俣ㄎ坏絏150Z100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(hào)程序內(nèi)容程序解釋N10T01M06。換1號(hào)刀N20G90G54G00Z100。建立工件坐標(biāo)系N30M03S1500。主軸正轉(zhuǎn) 1號(hào)刀，主軸轉(zhuǎn)速1500r/minN40A0。旋轉(zhuǎn)角度0度N50M98P1001。調(diào)用子程序號(hào)0001，1次N60G00Z100。抬刀N70A72。旋轉(zhuǎn)角度72度N80M98P1001。調(diào)用子程序號(hào)0001，1次N90G00Z100。抬刀N100A144。旋轉(zhuǎn)角度144度N110M98P1001。調(diào)用子程序號(hào)0001，1次N120G00Z100。抬刀N130旋轉(zhuǎn)角度216度A216。N140M98P1001。調(diào)用子程序號(hào)0001，1次N150G00Z100。抬刀N160A288。旋轉(zhuǎn)角度288度N170M98P1001。調(diào)用子程序號(hào)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(hào)程序內(nèi)容程序解釋N10T01M06。換1號(hào)刀N20G90G54G00Z100。建立工件坐標(biāo)系N30M03S1500。主軸正轉(zhuǎn) 1號(hào)刀，主軸轉(zhuǎn)速1500r/minN40A0。旋轉(zhuǎn)角度0度N50M98P1001。調(diào)用子程序號(hào)0001，1次N60G00Z100。抬刀N70A72。旋轉(zhuǎn)角度72度N80M98P1001。調(diào)用子程序號(hào)0001，1次N90G00Z100。抬刀N100A144。旋轉(zhuǎn)角度144度N110M98P1001。調(diào)用子程序號(hào)0001，1次N120G00Z100。旋轉(zhuǎn)角度216度抬刀N130A216。N140M98P1001。調(diào)用子程序號(hào)0001，1次N150G00Z100。抬刀N160A288。旋轉(zhuǎn)角度288度N170M98P1001。調(diào)用子程序號(hào)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(jī)床側(cè)參數(shù)，如端口、波特率及其他參數(shù)等，本處對(duì)應(yīng)選擇為COM19 200、8None2，用RS232C接口線將機(jī)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(dòng)生成的子程序傳入機(jī)床。對(duì)刀后，數(shù)控系統(tǒng)加工界面調(diào)出主程序運(yùn)行加工。利用四軸定位加工出的葉片經(jīng)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)