叶片零件的多轴加工工艺分析与编程

乔志军

（航宇救生装备有限公司,湖北 襄阳 441003）

0 前言

在一台机床上不仅具有x y z等直线移动轴之外，还有至少一个以上的旋转轴，同时对数控机床进行联合控制即是多轴数控机床加工工艺。在进行加工结构复杂曲面的机械零件时，普通的三轴机床已经不能满足加工需求。然而由于多轴机床加工可以进行多角度的定位，而且有效避免刀具的的拆装等问题，因此多轴加工工艺广泛地应用于叶片零件的加工工艺中。

1 叶片零件的多轴加工工艺分析

从下图可以看出零件的结构为多叶片以及顶部为五角形图案和叶片底为曲面的叶轮结构。

如果采用之前的3轴数控进行加工，对于五角星的连接处，也不可能清晰地加工出来；然而利用相关的夹具进行加工亦需要进行多次拆装以及定位处理，降低了工作效率，而且加工出来的零件质量欠佳；对于这种多叶型的零件结构以上加工就显得毫无用武之地。结合整体原因分析 得出：采用多轴加工理论，进行详细地刀路设计。可以先进行零件结构的大体特征加工，采用三轴加工工艺；然后利用多轴加工工艺对五角星部位进行加工，最后进行叶片以及底部的多轴加工工艺。

在进行数控加工工艺的编程设计时：粗加工，半精细加工，精细加工。先利用大刀将零件的大体形状进行快速准确地加工；在进行半精细加工时采用较小的小刀具将上一步加工余下的多余部位进行加工，也就是除粗加工，但仍需要留出一定的余量，到进行精细化加工时，将零件根据结构进行区域的划分，不同区域采用不一样的刀具以及加工工艺进行加工，在加工过程中，一定要保持加工的准确性，精细性。

2 UG多轴编程设计

UG是一款交互性的集于CADCAMCAE为一体、功能强大、刀轴灵活的设计软件，它不仅可以使用各种各样复杂的结构曲面的要求，还可以在五轴数控加工程序中进行使用。

在进行UG多轴编程设计时，将三维图打开后进入到CAM模块中，选择相应性的加工模块，例如：变轴加工模块，或者是定轴加工模块，在此零件中选择的是定轴加工。

（1）在进行编程前，首先需要进行：创建叶轮曲面，选取加工轮廓；其次进行装夹准备，在需要加工的工件底部进行槽和玫丝的定位，并且将期安装在数控转台上，制作直径小于工件的夹具。

（2）进行程序的创建；将各种加工以及操作的程序进行有条理地排序，通常情况下可以依据加工的方法或者是刀具进行命名。

（3）进行加工零件的形状设定。需要对进行加工零件的几何体进行设定，包括了零件几何件，碰撞的几何体，以及毛坯的几何体等。

（4）对进行加工的参数进行设定。在编程过程中参数的设定非常重要，为使零件的总高61MM得以保证，主要加工参数设置如下：切削速度1400rmin;进给速度是800mm/min;下刀速度是300mm/min;退刀速度是3000mm/min;加工轮廓选取圆柱外圆周；加工距离是16mm。

（5）在进行叶轮精加工时，刀路运算以及简化曲面处理时，可以进行分开加工，叶轮底面，叶片以及叶片的顶部。

1）叶轮底面精加工，粗加工零件整体后，叶片左面为外凸形状，较少的余量，叶片右面内凹形状，较多的余量，所以进行加工叶轮底面时，需要从叶片左侧边入刀，有效减少由于先切入零件大余量处而造成的质量影响。

2）叶片顶面精加工：叶片顶面精加工只需要采用三轴加工即可，受到刀路的限制，需要做2mm延长在顶部曲面的四周，可以有进一步保证加工的精准性。

3）叶片侧面精加工：叶片底面和顶面加工完成后，对叶片侧面进行单独的加工。

三个区域加工时，主要加工参数设置如下：切削速度3600rmin;进给速度是1500mm/min;下刀速度是300mm/min;退刀速度是3000mm/min。

最后进行程序的生成。刀轨能否可以适合于机床的加工程序后处理文件又是非常关键的一点，UG软件中的后处理器可以很方便地帮助使用者根据自身的需求进行特定的后处理文件。

3 结束语

文中通过利用多轴加工方法，并且对其加工工艺以及过程进行了阐述。体现了多轴加工机床不仅可以进行多工位加工，一次装夹即可；而且还可以有效避免复杂的加工制造以及设计的程序，使加工时间明显缩短；进行制造过程中的刀具可以调节，有效避免了切多切少；不仅提升了加工和制造的效率还简化了加工的编程，很大程度上提高了经济效益。

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