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大型导叶式轴流泵叶片的数控加工工艺
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大型导叶式轴流泵叶片的数控加工工艺:

导叶式轴流泵转子体叶片是水泵的心脏,其创造本领和创造品质直接作用到水泵运转的水利本能和稳当性,而个中庞大水泵转子体叶片的数控加工工艺是闭头。暂时,海外也仅有法国阿尔斯通 、德国沃依滋 、日本 日立等少量几家公司和蔼的创造工艺比拟老练,但是加工装备高贵;海内闭于此钻研较少。

1.叶片数控加工工艺安排:

1.1 数控加工工艺过程图:

庞大曲面零件数控加工编程波及多方面的本领,闭头本领包罗:①毛坯三维型面丈量;②曲面的三维几许造型;③依据零件上各曲面的形态,合理地举行刀位轨迹筹备和估计;④切削仿真与刀具搞预考验;⑤机床疏通仿真与碰撞搞预考验;⑥机床疏通的后置变幻等.

I.2 加工工艺分解:

为了预防加工历程中机床碰撞 ,闭于于叶片的正背后分地区、采取不共办法举行加工.地区的区分准则是在不碰撞的前提下尽管采取大直径的曲面铣刀加工.因为叶片有多弛曲面须要加工 ,闭于大过流面宜采取五轴联动铣削加工,沿流体进内销目标弧形走刀;共时,叶片毛坯是铸件,存留锻造变形,加工余量较大且不匀称,为了普及加功效用,采取了三轴和五

轴混共加工工艺筹备,粗加工采取三轴加工,精加工采取五轴加工.因为叶片曲面的搀杂性和 UG 软件编程办法的通用性,本质加工情景并不行实足依照咱们的工艺构想来完毕 ,地区的末尾区分必需借帮于仿真加工屡次模仿来决断.所有加工筹备必需采取仿真加工本领在估计机上仿真考证,在屡次建改完备的前提上来决定,不然在加工中大概会涌现许多意料不到的反面问题.

1.2 .1 毛坯品质统制:

本例叶片为铸件,资料为马氏体不锈钢.最先将叶片举行随形粗磨,去除夹砂,再举行 UT,MT 探伤,查瞅缺点情景.因为叶片存留锻造品质缺点及余量不均局面,必需经过三坐标丈量仪闭于叶片实行检测,统制叶片正、背后及周边的加工余量,缩小量控加工量.

1.2.2 叶片定位:

一端以叶片转化轴心线、轴柄端面为基准,用角铁和定位套定位,另一端以叶片轮缘上工艺轴核心孑L为基准,采取顶尖座顶牢.在法兰端面标志有叶片零度位子,运用夹具和标志,借帮机床的丈量功效,丈量步调中指定的找正点,自动找正到加工位子,决定工件零点.

1.2.3 加工刀具的采用:

加工导叶式混流泵叶片,经过估计和仿真加工考证 ,采取中型四周刀片:663 曲面铣刀,

前角 一7。,刀柄用整格式短刀柄,保护切削不锈钢时切削力小 ,抗震性好.

2 叶片型面的加工:

2.1  叶片型面三轴粗加工:

UG 软件供给了丰厚的三轴加工办法.叶片型面普遍采取等高、面铣削等办法加工,仅等高加工UG 软件便供给了 9 种办法 ,波及到走刀办法及刀路中步进和进退刀办法 的变革便更多了;面铣 削加工办法也因启动办法和投影办法的不共可拉拢出许多种加工办法.简直采取何种加工办法,须要经过洪量的加工仿真来最后决定.切削仿真不妨运用 UG软件 自戴的仿真功效大概用 VERICUT 仿真软件,步调方法不妨是 APT 大概 G 代码.本例三轴粗铣采取不妨切除洪量余量的等高加工,简直不空路途,概括加功效用高.在闭于该叶片举行三轴粗加工时,要注沉叶片轮毂球面和叶片型面相接处的圆角.因z 轴终究笔直向下,叶片假如依照处事零度位子晃搁,较矮处的圆角因在核心位子以下,会引导刀柄和叶片轴柄搞预而加工不到该处圆角 (左边圆角 ).闭于于简直的零件,转化的角度普遍经过仿真加工最后决定.在本例中,叶片从安排零度位子转化到 一30。加工位子.

2.2 叶片型面五轴精加工叶片经三轴加工后不转变装夹,调换五轴附件头,实行五轴精加工.

2.2 .1 叶片编程和加工仿真:

UG 软件举行五轴编程普遍要指定加工零件、刀路的启动办法、刀具的切削典型、刀轴统制办法、切削目标、投影矢量等.在五轴联动数控加工曲面的历程中,刀轴矢量是由界说在刀位轨迹上的部分坐标系(Frenet坐标架)的AL(前导角)和  (侧倾角)二个角度来决定的.当AL = toL = 0 时,为刀具轴笔直于外表的端铣办法;当toL =90。时,为刀具轴平行于加工外表的侧铣办法.刀轴统制办法是作用五轴联动加功效验的一个要害要素.因为 暂时 的 CA M 体系 中普遍在 五轴联动端铣加工办法中供给了人为输出固定倾角的办法,刀具位子是依据投影方从来决定的,刀具沿投影目标下落直至刀具和曲面相切.本例中世片型面比拟平展,采用运用3曲面铣刀,编程时指定叶片为加工零件,运用曲面启动办法.UG 的曲面启动办法十分灵巧,不妨指定任性巨细的切削地区(只需指定启动曲面的参数范畴),也不妨运用多弛曲面来启动(可运用零件面干启动面,也可其余建立启动面).在采取曲面启动办法时,刀路的走刀目标是沿着启动面的 u , 线目标举行走刀的.因为叶片处事时,流体是从入口边向内销边目标震动的,叶片曲面的造型应依据径向截面线建立,共时,在叶片加工时,叶片的安搁位子也爆发了变革,此时叶片型面的 , 线和流体震动目标已不共.因此,以叶片型面为前提,用球面截取叶片型面获得启动面建立线,从新构造启动面.指定资料和切削目标,走刀目标为单向走刀,投影目标采取指向启动面,刀轴目标统制运用相闭于于启动办法,指定刀具前导角5。,统制刀轴变革角度,指定平安面,进退刀笔直于平安面和进给率等参数,天生刀路.

叶片五轴加工刀具路途须要注沉的是:

①在运用平刀大概牛鼻刀加工时,刀轴的目标统制普遍运用相闭于于启动办法,前导角普遍在 5。安排,不然加工时会爆发刀具后部过切;

②在刀轴目标统制运用相闭于于启动办法时,启动面最佳运用单个曲面,而且启动曲面和零件曲面品质要好,不然天生的刀路会爆发过切大概撞刀,大概者刀路瞅上去很好,但是刀轴大概爆发渐变形成过切大概撞刀,这在加工面有多弛曲面形成时更轻易爆发;

③五轴加工较之于三轴大概四轴加工闭于造型和编程有更高的央乞降更多的本领,尤为须要仿真来加以考证.五轴和三轴的仿真央求是不共的,五轴的必需采取 G 代码仿真,而且要运用 U G 大概 VERICUT 构造实在的机床,设定命控统制体系和疏通闭系,模仿实在的数控加工.

2.2.2 五轴后置处置:

UG 软件编程天生的步调是 APT 方法的刀具位子源文献,是一个中性文献,不斟酌机床办法,只依据设定参数估计刀路,即刀具位子和刀轴矢量;而这个刀具位子源文献是按加工工艺央求天生的,已包括了一切须要的加工信息,只需翻译成机床能辨其余加工 步调 便行.U G 后 处置 程 序普遍不妨运用POSTBUILD 模块依据本质的机床参数、数控体系、疏通方等精确树立,也不妨用 TCL 谈话编程,编写建改 DEF 和 TCL 文献.因为CAM 软件的通用性,机床某些功效的运用须要用户闭于通用后处置举行建改,大概用 VB ,VC 等高档谈话制博用的后处置步调.UG 的 POSTBUILD模块在创造三轴后处置方面仍旧 比拟老练的,适用性比拟强;在创造五轴后处置方面因为斟酌通用性和精确性比拟多,通用后处置步调和机床的配合性要差一点,在有些机床上加工会有问题.这是因为五轴疏通的算法比拟搀杂 ,三轴在 空间上决定 刀具位子只需 x ,y,z 便行,在数学上是独一解;而五轴要共时决定 X,Y ,Z ,B ,C ,在数学上是 多沉解 ,普遍有二三个解,以至更多.共时五轴要干到陆续疏通,须要闭于这些解举行挑选,并斟酌机床的构造和疏通办法 、加工办法和走刀办法,闭于刀轴的陆续疏通举行统制,不共的机床便有与之配合的最佳算法和统制办法.本例中有运用POSTBUILD 后处置步调处置的名为ZM _5Z—PB.M PF 的加工步调文献和用 VB 创造的博用后处置步调处置 的名为 ZM 一5Z—VB .M PF 加工步调文献.用 PO STBU ILD 后处置步调处置的 ZM 一5Z—PB .MPF 文献中存留多个撞刀处,如:N 0090 X —lO45 .296 Y 357.318 Z454 .576 C I99 .90 3 B 一12 .169N0 10o X 一1043.3 14 Y 358.0 36 Z464 .351N OI10 G oo C 一16o .097N0 l2O G 0 1 X 一 1045.256 Y 357.332 Z4 54 .772

F( 0o .N OI30 X 一1O45 .296 Y 357.318 Z454 .576 F 1O00 .N0 14O X 一1042 .409 Y363 .409 ZA54 .03 1 C 一159 .90 1 B 一12 .38 2而用博用后处置步调实足不这种局面,在Z M一 5Z — V B.M PF 步调文献中相闭于应的步调是:X 一 104 5 .29 8 Y 35 7 .3 l7 z 454 .5 77 B 12 .169C 19 .903X 一 1o42 .4 10 Y 363 .409 Z 454 .03 1 B I2 .382 C 20 .0 99这是因为c 轴反转极限被节制在 . 4-200。内,当C 轴角度超越范畴须要安排引起的.

3 结 论:

经过闭于上述导叶式轴流泵叶片的数控加工工艺的钻研及试验标明,叶片的五轴联动加工本领不妨灵验地处理水泵叶片的加工问题,这项本领是估计机协帮三维曲面造型、估计机协帮创造及板滞加工工艺本领等多学科的概括本领.这是国产装备与国际进步软件的胜利闭于接,闭于尔国水泵创造业加入国际商场,介入国际比赛有着要害而长远的意思.

大型导叶式轴流泵

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