四軸機(jī)床加工葉片圓角型線的程序設(shè)計(jì)

荊壯存， 陸毅

（哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱150046）

1 問題的提出

過去，只有五軸機(jī)床才能夠銑準(zhǔn)葉片圓角及其附近型線。但五軸機(jī)床數(shù)量少，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了生產(chǎn)的需求，我公司主要使用四軸機(jī)床加工中、小葉片，由于內(nèi)弧圓角附近留的余量比較大，必須先到普通機(jī)床上粗銑掉內(nèi)弧圓角的部分余量，再轉(zhuǎn)入拋磨工序，其葉片圓錐面型線和圓角以及圓角附近的汽道型線全部靠人工拋磨完成。人工拋磨不僅效率低、質(zhì)量差，而且很難保證葉片圓角及其附近型線的一致性和準(zhǔn)確性。為了提高在四軸機(jī)床上加工中、小葉片型線的質(zhì)量，應(yīng)用四軸機(jī)床加工葉片圓角及其附近型線已勢在必行。

2 問題分析

四軸機(jī)床加工葉片圓角及其附近型線的關(guān)鍵是刀具的選擇。一把好的刀具會(huì)在加工中起到事半功倍的效果，所以合理選擇刀具和設(shè)計(jì)合理的加工軌跡是數(shù)控編程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，通過經(jīng)驗(yàn)和實(shí)際中反復(fù)驗(yàn)證，最后選擇了鑲刀片帶側(cè)刃的精銑刀，這樣能夠保證葉片圓錐面型線和圓角以及圓角附近的汽道型線。

3 采取的措施

經(jīng)過認(rèn)真分析，首先根據(jù)葉片圓角附近型線的特點(diǎn)選擇了數(shù)把鑲刀片帶側(cè)刃的精銑刀。然后根據(jù)所選刀具的性能分四個(gè)步驟設(shè)計(jì)了葉片圓角及其附近型線的加工軌跡。具體解決的辦法如下：

第一步：由于內(nèi)弧圓角的余量大，首先設(shè)計(jì)了粗銑葉片圓角軌跡。選用了φ24R6 鑲刀片帶側(cè)刃的立銑刀，分別對(duì)葉根和葉冠的圓角設(shè)計(jì)了粗加工軌跡，如圖1 所示。

圖1

圖2

第二步：設(shè)計(jì)精銑葉冠和葉根的圓錐面的加工軌跡。選用帶側(cè)刃的球頭銑刀。選擇檢查體作為加工的工件體，使其圓錐面成為加工的工件體，然后再將圓錐面的上頂面分兩個(gè)不同的角度向上方擺放；最后又做了一個(gè)輔助的圓錐面，設(shè)計(jì)出的加工軌跡正好將葉片的兩個(gè)不同的圓錐面全部銑出，如圖2 所示。

第三步：設(shè)計(jì)精銑葉根和葉冠圓角附近的汽道型線軌跡。選用帶側(cè)刃的球頭銑刀，由于要和汽道型線接平，所以在不同方向上選擇了不同的加工坐標(biāo)系；由于靠近根部的余量較大，所以設(shè)計(jì)了不同的切削速度，這樣不僅提高了型線的加工速度，而且減小了刀具的磨損，如圖3 所示。

第四步：設(shè)計(jì)精銑葉片圓角軌跡。根據(jù)圓角的半徑選擇不同的帶側(cè)刃的球頭銑刀，分別對(duì)葉根和葉冠的圓角設(shè)計(jì)加工軌跡，通過編輯這些軌跡和添加工件坐標(biāo)系，使其圓角型線與汽道型線能夠光滑過渡，如圖4所示。

圖3

圖4

圖5 所示為用上述方法設(shè)計(jì)的葉片圓角的加工程序，其圓角加工前、后在UG CAM 上的模擬效果圖。

葉片圓角在四軸機(jī)床上加工前、后的對(duì)比圖如圖6。

分別在五軸機(jī)床和四軸機(jī)床上加工葉片內(nèi)弧圓角的對(duì)比圖如圖7。

圖5

圖6

圖7

4 結(jié) 語

實(shí)踐證明，在數(shù)控四軸機(jī)床上加工出的葉片圓錐面型線和圓角以及圓角附近的汽道型線近似于在五軸機(jī)床上加工的效果，并且在保證了葉片所有型線的一致性和準(zhǔn)確性的前提下，還大大地提高了葉片的加工效率，同時(shí)又替代了五軸機(jī)床在中、小葉片圓角方面壟斷的加工地位，徹底解決了中、小葉片圓角靠手工拋磨的歷史。目前設(shè)計(jì)好的圓角及其附近型線的程序已投入生產(chǎn)中。