葉片零件的多軸加工工藝分析與編程

喬志軍

（航宇救生裝備有限公司,湖北 襄陽 441003）

0 前言

在一臺機床上不僅具有x y z等直線移動軸之外，還有至少一個以上的旋轉軸，同時對數控機床進行聯合控制即是多軸數控機床加工工藝。在進行加工結構復雜曲面的機械零件時，普通的三軸機床已經不能滿足加工需求。然而由于多軸機床加工可以進行多角度的定位，而且有效避免刀具的的拆裝等問題，因此多軸加工工藝廣泛地應用于葉片零件的加工工藝中。

1 葉片零件的多軸加工工藝分析

從下圖可以看出零件的結構為多葉片以及頂部為五角形圖案和葉片底為曲面的葉輪結構。

如果采用之前的3軸數控進行加工，對于五角星的連接處，也不可能清晰地加工出來；然而利用相關的夾具進行加工亦需要進行多次拆裝以及定位處理，降低了工作效率，而且加工出來的零件質量欠佳；對于這種多葉型的零件結構以上加工就顯得毫無用武之地。結合整體原因分析 得出：采用多軸加工理論，進行詳細地刀路設計。可以先進行零件結構的大體特征加工，采用三軸加工工藝；然后利用多軸加工工藝對五角星部位進行加工，最后進行葉片以及底部的多軸加工工藝。

在進行數控加工工藝的編程設計時：粗加工，半精細加工，精細加工。先利用大刀將零件的大體形狀進行快速準確地加工；在進行半精細加工時采用較小的小刀具將上一步加工余下的多余部位進行加工，也就是除粗加工，但仍需要留出一定的余量，到進行精細化加工時，將零件根據結構進行區域的劃分，不同區域采用不一樣的刀具以及加工工藝進行加工，在加工過程中，一定要保持加工的準確性，精細性。

2 UG多軸編程設計

UG是一款交互性的集于CADCAMCAE為一體、功能強大、刀軸靈活的設計軟件，它不僅可以使用各種各樣復雜的結構曲面的要求，還可以在五軸數控加工程序中進行使用。

在進行UG多軸編程設計時，將三維圖打開后進入到CAM模塊中，選擇相應性的加工模塊，例如：變軸加工模塊，或者是定軸加工模塊，在此零件中選擇的是定軸加工。

（1）在進行編程前，首先需要進行：創建葉輪曲面，選取加工輪廓；其次進行裝夾準備，在需要加工的工件底部進行槽和玫絲的定位，并且將期安裝在數控轉臺上，制作直徑小于工件的夾具。

（2）進行程序的創建；將各種加工以及操作的程序進行有條理地排序，通常情況下可以依據加工的方法或者是刀具進行命名。

（3）進行加工零件的形狀設定。需要對進行加工零件的幾何體進行設定，包括了零件幾何件，碰撞的幾何體，以及毛坯的幾何體等。

（4）對進行加工的參數進行設定。在編程過程中參數的設定非常重要，為使零件的總高61MM得以保證，主要加工參數設置如下：切削速度1400rmin;進給速度是800mm/min;下刀速度是300mm/min;退刀速度是3000mm/min;加工輪廓選取圓柱外圓周；加工距離是16mm。

（5）在進行葉輪精加工時，刀路運算以及簡化曲面處理時，可以進行分開加工，葉輪底面，葉片以及葉片的頂部。

1）葉輪底面精加工，粗加工零件整體后，葉片左面為外凸形狀，較少的余量，葉片右面內凹形狀，較多的余量，所以進行加工葉輪底面時，需要從葉片左側邊入刀，有效減少由于先切入零件大余量處而造成的質量影響。

2）葉片頂面精加工：葉片頂面精加工只需要采用三軸加工即可，受到刀路的限制，需要做2mm延長在頂部曲面的四周，可以有進一步保證加工的精準性。

3）葉片側面精加工：葉片底面和頂面加工完成后，對葉片側面進行單獨的加工。

三個區域加工時，主要加工參數設置如下：切削速度3600rmin;進給速度是1500mm/min;下刀速度是300mm/min;退刀速度是3000mm/min。

最后進行程序的生成。刀軌能否可以適合于機床的加工程序后處理文件又是非常關鍵的一點，UG軟件中的后處理器可以很方便地幫助使用者根據自身的需求進行特定的后處理文件。

3 結束語

文中通過利用多軸加工方法，并且對其加工工藝以及過程進行了闡述。體現了多軸加工機床不僅可以進行多工位加工，一次裝夾即可；而且還可以有效避免復雜的加工制造以及設計的程序，使加工時間明顯縮短；進行制造過程中的刀具可以調節，有效避免了切多切少；不僅提升了加工和制造的效率還簡化了加工的編程，很大程度上提高了經濟效益。

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