基于UG的直叶轮的制造加工技术

薛姣益

摘 要：本文重点介绍了利用UG8.0对直叶轮进行三维自动编程及数控加工程序的案例，仔细探讨了直叶轮的工艺基础与加工过程，对在进行三维曲面加工中的核心参数选择进行了详细的说明，并探讨了UG软件中加工模组的应用。

关键词：直叶轮;数控加工;UGCAM软件

1 背景

现代机械加工主要朝着两个方向发展，一个是精密化，一个是高速化。尤其对于精密化来说，曲面模型的加工成为一个难点。而曲面加工涉及装夹方法、拟合方法，甚至刀具选择等方方面面，在拟合过程中，曲面建模与计算机辅助制造技术越来越迫切，尤其是其中关键知识的理解与应用。本文以吹风机直叶轮的加工为例，着重介绍了UG8.0CAM技术在直叶轮制造中的应用。

2 直叶轮的三维造型

建立直叶轮三维模型，如图1所示。

图1  直叶轮三维图

三维试图的建立，保证最高面的加工质量。过程向后经过两次拉伸，其中第二次拉伸草图的建立要使用零件偏置和零件矩阵方能造型完成。

3 直叶轮制造工序的制定

首先打开UG8.0，然后单击“开始”按钮，在下拉菜单里选择“加工”，进入UG加工模块：

①根据直叶轮选择合适的加工方法，如图2所示。UG-CAM软件提供的加工模式主要有PLANER_MILL（平面加工）、CAVITY_MILL（型腔穴型加工）和drill（三轴连续曲面加工模式）以及多轴加工四种类型。

②创建叶轮加工用刀具。根据加工需求创建刀具主要有刀具库选择刀具和自己创建刀具两种类型，创建的刀具要和实际加工刀具参数要一致。在这里主要选择的刀具有立铣刀、钻头和盘铣刀，一次性选择出来并编写刀号。

③确定加工坐标系，和确定工件毛坯。加工坐标系选择Z轴作为刀轴，零点放在工件上表面，毛坯选择包容圆柱体，Z轴方向留1mm余量。

④选择具体工序点击“操作”。

⑤根据合适的后处理文件生成数控加工程序。

⑥通過RS232接口，用超级终端将传输NC加工程序至数控机床。

⑦根据直叶轮的零件形式选择卡盘作为夹具，正确安装工件后，对刀确定机床加工坐标系并和自动编程坐标系一致。

4 加工工序的具体“操作”

4.1 直叶轮毛坯表面的加工

直叶轮毛坯材料是45，加工量为1，采用盘铣刀一次将平面雨量加工完。

采用PLANER加工模式的FACE-MILL-AREA，PART GEOMETRY（零件外形）。刀具选择硬质合金涂层铣刀，刀具直径要和实际加工刀具一致，转速2500r/min，进给速度500mm/min，每层切深1mm，粗加工刀具进给百分比为75%，精加工设置为20%。切削方式选择粗铣，切削模式选择往复进刀模式。

4.2 叶片间大部分余量的加工

为了减小刀具磨损和提高加工效率，刀具下刀方式采用直线进刀，而直线进刀需要在毛坯上应留有预钻孔。预钻孔的位置以不影响加工质量为前提，可以自行设置并且钻至底部留有精加工余量即可。因为采用UG8.0平面加工模式，由于在多层加工时接刀痕的影响。

图2  预钻孔加工轨迹

4.3 叶片根部的余量清除加工

由于叶片根部直径为10，深度又深，往往在曲面根部留有未完全加工的余量，我们采用根切指令对根部进行精处理。选择刀具直径是6个毫米的球刀，依次进行清根处理。

采用清根REST_MILL模式，加工方法选择跟随部件切削模式。因为当采用这种切削方式时，UG-CAM软件所创建的刀具路径将以相互平行且连续不提刀的方式产生，如此可以达到Z向没有反向误差等，所以这是最经济、节省时间的方式。

影响直叶轮制品外观质量的一个重要因素是表面粗糙度以及直叶轮的圆倒角和拐角，注意不能使用同一把刀具直接进行粗精加工。如果使用这种方法，则刀具直接切进尖锐拐角，使刀具负荷急遽增加而发生震跳进而生成振文，影响加工表面外观质量和精度。应选用直径小于圆倒角几何尺寸的70%的刀具，使拐角处的刀具路径更加平顺，降低刀具负荷。

4.4 叶片表面精加工

直叶轮的精加工只要将CONTOUR的加工路径复制过来，将加工参数修改为精加工参数，切削名称命名更改一下，最关键的是将切削区域全部精加工表面重新选择一下，在精加工过程中使用φ6球铣刀切削到全部表面，切削层选择叶片深度，如此加工完料后表面质量没有接刀痕。铣削速度转速6500r/min，进给速度小于等于200mm/min，刀具进给百分比为5%。

5 结束语

实践说明，采用 UG8.0提供的CAM模块，高端技术可以根据零件的具体形状选择不同的加工模式，再创建各自的刀具轨迹路径，对进行复杂曲面的数控加工，有着极高的加工效率、加工质量，给技术人员以高效和准确的编程模式，并能给加工企业带来可观的经济效益和良好的质量信誉。