叶片型面数控加工变形控制夹具分析

贺毅

（广东省高级技工学校，广东 惠州 516000）

叶片型面数控加工变形控制夹具分析

贺毅

（广东省高级技工学校，广东 惠州 516000）

在叶片型面数控加工变形设计活动中，技术人员应该采取有效的方法进行夹具控制。在静叶片结构内部进行进汽边和喉口部分的弧线设计，进汽边和出汽边通道应该保持通畅。车内外环的过度面、汽道外弧面应该保持设计平滑，装配背弧形面和装配内弧形面体现出协调变形设计的特点。本文对叶片型面数控加工变形的设计方法进行讨论，提出几点有利于控制夹具协调性设计的可行性措施。

叶片型面；加工变形；控制夹具；自动编程

在叶片型面数控加工设计的过程中，技术人员应该采用数控加工流程编程的设计方法，提高叶片结构的稳定性。在编程流程中，技术人员应该做好数据采集工作，将木模图界面数据输入到叶片设计方案中去，进行叶片曲面描述的转换处理。在前期的叶片变形处理之后，进行木模图截面数据的输入控制，并且根据数据的类型进行叶片毛坯测量数据及定位处理。

1 叶片型面数控加工变形控制夹具三维模型设计方法分析

在叶片变形夹具控制过程中，技术人员应该对叶片毛坯三维模型数据进行测量。在毛坯型面计算处理时，需找最佳安装位置，设置刀具的定位支撑。在夹具变形控制过程中，技术人员应该对主要参数进行控制。

可加工叶轮外圆的直径与花盘直径设定为1 200 mm，承重数值控制在80T左右，采用brown主轴退拨的方法，将刀具设计的分度紧密度控制在±5角秒，重复精度控制在±2.5角秒。采用WH-produce第二代的数码控制系统，将加工圆弧槽结构设计为转鼓结构，外鼓的角度设定为300°，内部的角度设计为360°，加工斜槽结构以35度靠模板设计。叶片毛坯制造过程需要按照一定的方法来进行，对于叶片毛坯三维型面进行测量，根据毛坯型面计算标准进行处理，寻找最佳安装位置设置定位支撑，并且进行叶片三维造型方法的最后确定。在叶片制造的过程中，进行叶片三维造型的优化设计，让计算机仿真系统根据其加工方法及生成加工的必要程序进行设计流程的优化。在叶片的粗精铣工处理中，进行头部修理打磨和平面的抛光处理。技术人员应该对精加工之后的叶片类型面进行标准测量，要检查并且与设计三维模型对比分析，作出针对于叶片型面数控加工与变形的相关参数控制。

2 常用叶片型号数据加工变形控制夹具设计的方法分析（图1所示）

根据叶片型线高度选择被加工的曲面，并且输入相应的加工参数，计算模型的包容盒，同时确定截平面的合理范围。计算加工带宽度及包容盒下角点的坐标，从而构造出一个平滑的截面。判断截面线端点的凹凸性，还要对夹具的变形弧度进行过渡处理。技术人员应该按顺序将环内各个曲线离散呈刀位点，并且确保刀位点始终落在干涉区域内。在测频要求的掌控中，叶片测单只频率积累数据，主机厂自行进行测成组频率活动。

图1 常用叶片设计平面图

3 叶片型面数控加工变形控制夹具技术应用要点分析

（1）叶片曲面的刀位计算分析。数控加工过程应该模拟机床碰撞干涉的计算方法，对整个叶片结构的稳定性进行综合性考量。机床CNC系统中利用计算机工具对叶片设计方案进行修改和加工，生成机床能执行的NC代码程序，并且尤其确定刀位轨迹数据的后置处理是否科学，使用5FZG后处理器对叶片数控加工编程流程进行持续性优化。技术人员需要按照刀具的不同类型来划分工序，实现对于夹具的稳定控制，用同一把刀对加工完的零件进行锉修，可以实现对所有可以完成的部分进行加固。再用第二把和第三把刀完成它们可以完成的其他部分。在叶片数控技术运用中，技术人员可以采用等布长法的设计方法，将等步长逼近处理，确保各个相邻离散点之间的距离始终相等。可以配合步长筛选的方法，先以小的等参数步长或者等距离步长对刀具轨迹进行密集离散处理，然后要校核各个刀片离散轨迹段内的实际逼近误差值，并且将不必要的刀位点进行删除，从而使所剩下的各个刀具轨迹段内的误差分布均匀。根据精、粗加工分序法对单个零件进行粗加工、半精加工最后进行精加工。

（2）机床设计中的刀盘布置。在刀具配置的过程中，很容易出现由于刀具配置不够合理出现的刀盘扭曲现象，为了防止刀盘出现扭曲的现象，技术人员应该根据具体的施工环境重新设定刀具的数量和排列方式。

对于滚刀布置方法的考量，也是技术人员需要防范控制夹具变形的重点，防止由于刀具高度差不明显出现机器故障的问题。技术人员首先应该对刀具的平面进行加工，然后进行刀面定位处理，后期再补上加工孔。在叶面控制的过程中，技术人员应该先去加工精度要求比较低的部分，在加工精度要求的部分，并且根据不同的精度来确定加工的次序。根据当前刀具接触处的局部集合形状与走刀方向来估计满足进度要求的走刀步长，再由此来确定下一刀位点的位置。其常见方法是对理论刀具轨迹和接触点的路径进行弦弧逼近，由弦高误差来确定加工误差和进给步长。

（3）刀具位置参数的后置处理。叶片毛坯测量数据的定位于分析，是夹具变形控制的技术控制重点，确保叶片空间位置到加工坐标系变换过程的协调过度。根据木制模型图截面的数据输入控制，实现木模截面数据的相关转换，在CAD系统上进行叶片的三维造型设计，确保叶片空间位置到加工坐标系转换过度平稳，并且在CAM系统上生成刀位轨道数据。根据加工机床和刀具的切削定位参数，实现对于数控加工过程的精准模拟，并且根据模拟数据及刀家具实现干涉检查。叶片毛坯测量数据及其相关的定位方法，应该考虑到叶片空间位置到加工坐标系的变换因素，并且再次定义加工机床刀具与切削的参数。对多轴位刀轨迹刀具进行干涉计算，实现数控加工过程量的模拟和机床碰撞干涉相关检查处理。在后置处理的流程中，TTP文件主要为刀位文件（CL）提供参数分析支持，进行控制夹具的机床配置（CFC）数据细节考核。在叶片型面设计中，还可以使用后处理翻译器（PPR）对叶片设计的机床代码进行读取和分析，确保机床对刀片进行后置加工时效率能够得到保障。

4 结束语

在叶片仿真加工流程设计过程中，技术人员应该根据木模图截面的数据进行设计细节的优化，根据叶片曲面描述转换切削角度，进行叶片三维立体造型的设计。根据三维立体造型中生成的机床数据，代入到执行的NC程序代码中去。刀位轨迹数据的后期处理，应该采用5FAG后置法来展开，确保夹具关键部分设计的参数设置合理。技术人员应该对夹具的硬度和耐磨损程度进行考量，并且用X/Y轴参数联动分析法，对叶片的质量进行考核。

[1]吴海龙，张岳.航发叶片七轴联动数控砂带磨削加工方法及自动编程关键技术研究[D].重庆大学，2012.

[2]吴小虎，王福元.整体叶轮叶片型面数控电解精加工的若干关键技术研究[D].南京航空航天大学，2012.

TG659

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1671-0711（2016）10（上）-0089-02