五軸加工技術在復雜曲面加工中的應用研究

高永祥

（白銀礦冶職業(yè)技術學院，甘肅 白銀 730900）

葉輪類復雜曲面零件是機械裝備行業(yè)中重要的零件，已被廣泛應用在我國多個領域中。葉輪的造型涉及到多個學科，其采用到的加工方法、加工精度等都會對其性能參數(shù)造成影響。

1 葉輪結(jié)構(gòu)和加工難點

1.1 葉輪結(jié)構(gòu)分析

隔板葉輪的表面是扭曲的并且常規(guī)，表面的外輪廓為70mm，包括葉片的前緣和葉片邊緣，吸入表面的主葉片和壓力表面。隔板葉片的最小厚度為0.57μm，是典型的薄壁部分。部分葉輪結(jié)構(gòu)由主刀片，分離器葉片和a組成。中心輪轂是跑步者的表面。切割機需要沿著流動方向切割刀片，并且流動方向大部分倒置平面，所以需要多角度切割。簡而言之，普通的三軸CNC機床不符合分離器葉輪的加工要求，因此需要五個軸數(shù)控銑床。

1.2 加工難點分析

通過分析分流葉輪三維模型的結(jié)構(gòu)和特性，使用五軸連桿CNC銑床處理處理設備。當銑削時，有必要了解以下幾個方面。

（1）葉片的圓角半徑是半徑。即圓圈之間的最小間隔為5mm，結(jié)果是復雜的表面結(jié)構(gòu)；（2）因此，當移除葉輪時，球頭刀不使用刀片，模糊到表面在大型鄉(xiāng)村，為可以對待葉子的葉子，加工的秋千軸不能太多；（3）由于葉輪是典型的薄壁部分，在去除大部分材料時，需要保持足夠的平衡，以防止過度切削和工作條件，因此材料是鋁合金，在加工過程中刀具需要特殊的鋁合金搬運和銑刀。

2 復雜曲面設計與加工技術的發(fā)展

2.1 復雜曲面造型技術的發(fā)展及現(xiàn)狀

復雜曲面造型技術是計算機輔助設計和計算機圖形學中最活躍的技術，也是最關鍵的課題之一。當前CAD/CAM技術的發(fā)展，CAD/CAM技術也在不斷完善和成熟。主要研究計算機圖像系統(tǒng)中的環(huán)境、設計、顯示、分析面、設計、顯示、分析。從飛機和船舶的外形來看，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)形成了以b6zier和B樣條法為代表的參數(shù)化特征設計和隱式代數(shù)曲面表示，體積是一個基于插值、擬合和逼近的幾何理論體系，1991年，國際標準化組織（ISO）以無理有理曲線曲面和無理樣條曲線的形式發(fā)布了工業(yè)產(chǎn)品國際數(shù)據(jù)交換標準。NURBS方法作為定義工業(yè)幾何產(chǎn)品的唯一方法，只有數(shù)學描述方法，這使得SunGuas成為一種獨特的幾何定義的數(shù)學描述方法，而工業(yè)產(chǎn)品已經(jīng)成為曲面造型技術的發(fā)展，它是這一趨勢的最重要的基礎。我國學者在曲面造型技術方面取得了很大的成就。中國科技大學b6zier的凸條件和隱式生成算法、浙江大學的連續(xù)拼接理論和幾何逼近方法在國際計算機圖形學中占有重要地位。在研究領域，從傳統(tǒng)的曲面建模技術來看，曲面的相交對界面與曲面的融合起著重要作用。當前工業(yè)生產(chǎn)技術和方法的發(fā)展和需求，其他學科的技術越來越受到人們的青睞，計算機圖形學也被引入計算機圖形學中，形成了一個綜合的趨勢，許多新的建模方法也得到了研究。

2.2 復雜曲面反求技術的發(fā)展和現(xiàn)狀

當前計算機、數(shù)控、激光測量技術的飛速發(fā)展，逆向工程技術已不再是對現(xiàn)有產(chǎn)品的簡單復制，其使用和推廣也發(fā)生了深刻的變化，并已成為家電產(chǎn)品設計中最重要的方法之一。在80年代初，醫(yī)學、航空、航天、兵器等領域，通過實物樣品和圖紙對復雜表面進行逆向工程的技術也是逆向工程技術，日本和SBM、日本和SBM儀器u0026設備有限公司。在日益激烈的市場競爭中，先進的工業(yè)國家都加大了對這項技術的研究力度，如美國華盛頓大學解決了數(shù)據(jù)預處理問題，提出了多視圖面積測量數(shù)據(jù)，澳大利亞大學，新加坡國立大學和英國曼徹斯特制造學院等打開。打開指定區(qū)域的動態(tài)測點計算也應運而生，同時也有一批商用軟件，適用于復雜的表面刷新技術，如美國電子數(shù)據(jù)系統(tǒng)產(chǎn)品Surface等。在我國，復雜表面維修技術在20世紀90年代得到了迅速的發(fā)展和推廣，目前，浙江大學、西北工業(yè)大學、西安交通大學、清華大學等高校、上海交通大學等高校和企業(yè)都在從事這方面的工作其他地方。建宏大學華中學院開展了復雜地表反射工程，浙江大學開展了復雜地表反射工程，我國廣泛應用了地表反射工程和復雜地表更新技術。

2.3 光學自由曲面加工技術的發(fā)展

光學元件加工精度高，表面復雜，是目前表面處理的最高水平。由于光學自由態(tài)表面零件的形狀精度要求，光學自由態(tài)零件的形狀精度要求達到微米和亞微米級，表面粗糙度要求達到納米級。光學自由曲面的形狀精度很高，復雜曲面的加工精度遠遠高于常規(guī)的球面和非球面加工，曲面工件在工業(yè)生產(chǎn)中得到了廣泛的應用，已成為復雜曲面處理技術的一個重要研究領域。由于表面光學元件的工作強度大，自由表面曲率變化大，曲率中心也發(fā)生變化。除了超細研磨和拋光技術外，更多的計算機控制光學表面形貌技術實現(xiàn)了自由表面的光學加工。國內(nèi)外學者通過抓斗機構(gòu)技術、加工技術、磨削熱、砂輪磨損等技術，開發(fā)和發(fā)展了高速加工技術、高速磨削高效磨削技術p21，如磨削、鏡面磨削、恒壓拋光、延伸巖石磨削等，適用于光學自由曲面的多軸數(shù)控機床。例如，摩爾納米技術500FG超精密五軸CNC車床和精密自由格式700A超精密五軸CNC車床使用單點金剛石轉(zhuǎn)動或銑削技術來實現(xiàn)自由表面處理。

2.4 復雜刀具的設計與制造技術的發(fā)展

由于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、加工精度、加工效率和耐久性等方面的要求，加工刀具應具有高精度和復雜的表面，這是機械制造的基礎部分，應用廣泛。因此，復雜表面筆劃的設計與制造已成為復雜表面處理技術的一個極其重要的研究領域。國外一些公司立足于各個行業(yè)，系統(tǒng)分析復雜表面，深入了解各種表面處理方法，并深入研究其表面處理工具，如復雜透明工具、多功能工具、復合工具、高速切削工具、鉆床等，這一系列波紋邊緣銑刀可以減少切割和切割工件時切削刀具和工件的影響，并且可以有效地將芯片分開，在大切削刀片的瓦楞紙刀片銑刀中實現(xiàn)穩(wěn)定銑削和大的切削深度，兩個螺旋波浪厚度邊緣和兩個螺旋光學精加工邊緣可以實現(xiàn)快速的金屬去除，高開關速度和與雞蛋混合的短芯片更有利于放電，特別是對于銑削和腔銑削特別適用于研磨和腔銑削。Navitt引入的高速平面銑刀的設計是零角度或負角，工具尖端具有彎曲或多個線性過渡，并且羊角面包是新月形。我是一個假體的效果。德國Maapa推出了一個鉛硬質(zhì)合金鉆頭。該位是鉆頭的穩(wěn)定性，這可以防止振動速度并減少孔的表面粗糙度。國內(nèi)大學，機構(gòu)和工具制造企業(yè)在工具設計和制造中對復雜表面進行了大量研究。

3 葉輪加工工藝

在這種情況下，選擇WG-125工業(yè)五個軸加工中心進行處理。加工中心采用華宏HNC-848B五軸CNC系統(tǒng)，可實現(xiàn)X，Y，Z，B，C軸連桿。每個軸的行程為x：580mm，y：300mm，z：400mm，B：－10～110°、C：360°無限旋轉(zhuǎn)。主軸的最大速度可以達到12000rpm，刀具容量為24，最大功率為5.5kW，加工精度為0.008mm。該夾具用于機器的四個鉗夾夾具。具有葉輪的葉輪的基本形狀由四個爪夾夾緊。切割機是D4R2球銑刀。切割模式是反饋切割方向嵌入，梯形尺寸為刀具直徑的30%，切割深度為0.4mm，零件處理為0.25mm，主軸速度為8000r/min，進給速度為3500mm/min，切割模式是單向的，切割方向下降，切削速度下降，起始銑削點是后緣，每個工具的固定距離為0.15mm，主軸速度為10000r/min，進料速度為2500mm/min。切割機是D4R2球端鋁銑刀，切割模式是卷軸，切割方向混合，切割方向是葉片方向，每條刀具相當于0.15mm，主軸速度為10000r/min，進給速度為2500mm/min，刀頭是D451球端鋁銑刀，球端鋁合金銑刀D422不能用銑刀加工，切割模式是單向的，切割方向是銑削方向，切割方向銑削方向，切割方向，切割方向是銑削方向，切割器是銑削方向而無需加工，切割模式是單向的，切割方向正向銑削，工具是銑削方向刀具路徑，每個工具的恒定切削距離為0.1mm，主軸速度為10000r/min最小，進料速度為1500mm/min。

4 Vericut仿真與加工

通過仿真軟件Vericut 8.0模擬編程程序，并與實際機床配置1:1，通過驗證數(shù)控代碼、刀具軌跡、模型對比，有效檢查碰撞、過切、干涉等，軟件還可以優(yōu)化刀具軌跡，提高表面質(zhì)量，延長主要壽命，預測刀具是否磨損數(shù)控程序是安全可靠的，本文就是利用此功能，實現(xiàn)數(shù)控代碼驗證，實現(xiàn)數(shù)控代碼驗證。

5 結(jié)語

本文詳細介紹了分流式葉輪的加工流程，其中包括了葉輪結(jié)構(gòu)以及加工難點、步驟等，然后講解了加工與編程的方法，此方法適用于葉輪的加工，同時能夠為該類復雜曲面零件的五軸加工提供了一定的參考。