关于CAXA制造工程师2015在整体叶轮加工中的应用

周 嫄

[贵州航空工业技师学院(贵航高级技工学校) 贵州 贵阳 550000]

引言

叶轮是涡轮发动机、汽车增压器等动力机械的重要部件，其加工技术一直是研究的焦点。整体叶轮的结构复杂，在加工时受到的约束条件较多，刀具轨迹容易产生碰撞干涉。而传统的铸造成型技术容易使材料组织密度不够，强度较差，表面粗糙度较差等问题造成生产合格率较低。在采用了整体材料多轴数控加工后，可有效避免干涉，提高表面质量和提高叶轮强度等优点，从而数控加工成型成为整体叶轮加工的首选。

目前，对整体叶轮的加工许多企业都采用一些功能强大的CAD/CAM软件，如Master CAM、UG、hyperMILL、Power MILL等。本文针对整体叶轮的几何特征，利用CAXA制造工程师2015软件对其进行造型并加工，应用第三方仿真软件VERICUT8.0进行加工合理性验证及参数优化。

1.叶轮的结构分析及造型

叶轮主要由叶片、流道、叶毂等部分组成，如图1。在CAXA制造工程师2015中，叶轮加工的几何特征不需要是实体特征，叶片需要是直纹面，叶毂需要是旋转面才能进行加工，所以在造型时只需要用曲面特征即可。

首先绘制出叶毂旋转曲面的轮廓曲线、再生成旋转曲面，再按照图纸给定的样条曲线坐标尺寸绘制出样条曲线(1、2、3、4)，并用样条曲线(1、3)生成直纹面A，(2、4)生成直纹面B

2.针对整体叶轮的加工工艺安排及刀轨生成

在加工该整体叶轮时，选择在Fanuc_5x_TATC斗山机床VMC920E的五轴加工中心上进行加工，其工艺流程为：(1)在车床上加工出叶轮外形的回转体。(2)应用CAXA制造工程师软件的多轴加工模块的叶轮粗加工工具对叶轮的流道进行粗加工，留一定的加工余量。(3)用叶轮精加工工具对叶轮的叶毂进行精加工。(4)用叶轮精加工工具对叶轮的叶片进行精加工。

2.1 应用CAXA制造工程师的叶轮粗加工工具加工流道参数定：选择叶轮粗加工中的切削用量：叶轮装卡方位选择z轴方向-走刀方向从下向上-走刀方式选择纵切-进给方向选择从左向右-扇区内加工顺序选择层优先-最大步长10-最小步长0-最大行距10-最小行距0-每层下降高度5-起止高度50-安全高度40-下刀相对高度15。

生成的部分流道粗加工程序：

%

(NC0001,2013-9-21,10:3:19.703)

G49 G40 G17 G90 G54

M21

M23

G05.1 Q1

(Load Tool: T1 )

($tool_name=D4 $tool_rad=2 $tool_corner_rad=2 )

T1 M6

G28 G91 G0 Z0

G90 G54 G0 X0 Y0 A0 C0

G43.4 H0 Z200.

S3000 M03

X5.69 Y-51.533 A-8.763 C-152.582

G1 Z25.059 F100

X4.638 Y-49.504 Z10.234 F800

X4.635 Y-49.31 Z10.299 A-9.049 C-152.6

X4.617 Y-47.572 Z10.906 A-11.553 C-152.718

……

X32.548 Y-37.67 Z10.3 A-17.197 C-70.728

X36.734 Y-36.206 Z24.63 F100

G0 Z200.

G0 A0.0 C0.0

G28 G91 G0 Z0

G49

M30

%

2.2 应用CAXA制造工程师叶轮精加工工具加工叶毂参数设定：选择叶轮精加工中的叶片加工参数：叶轮装卡方位选择z轴方向-扇区内加工顺序选择底面优先-加工底面-分度角30-走刀方式纵切-走刀方向从下向上-进给方向从左向右

生成部分叶毂精加程序：

%

(NC0002,2013-9-21 ,10:11:38.593 )

G49 G40 G17 G90 G54

M21

M23

G05.1 Q1

(Load Tool: T2 )

($tool_name=D4 $tool_rad=2 $tool_corner_rad=2 )

T2 M6

G28 G91 G0 Z0

G90 G54 G0 X0 Y0 A0 C0

G43.4 H02 Z200.

S3000 M03

X5.588 Y-51.525 A-8.69 C-152.379

G1 Z25.062 F100

X4.538 Y-49.517 Z10.234 F800

……

X32.487 Y-37.465 Z10.365 A-17.369 C-71.472

X32.626 Y-37.6 Z10.3 A-17.196 C-70.737

X36.813 Y-36.137 Z24.63 F100

G0 Z200.

G0 A0.0 C0.0

G28 G91 G0 Z0

G49

M30

%

2.3 应用CAXA制造工程师叶轮精加工工具加工叶片参数设定：选择叶轮精加工中的叶片加工参数：加工叶片-层切入最大步长10-加工顺序层优先-加工层数1-走刀方向从上。

生成的部分叶片精加工程序：

%

(NC0003,2013-9-21 ,10:16:6.640 )

G49 G40 G17 G90 G54

M21

M23

G05.1 Q1

(Load Tool: T02 )

($tool_name=D4 $tool_rad=2 $tool_corner_rad=2)

T02 M6

G28 G91 G0 Z0

G90 G54 G0 X0 Y0 A0 C0

G43.4 H02 Z80.

S3000 M03

X-1.274 Y-49.554 A-8.831 C-24.569

G1 Z28.945 F1000

X-2.232 Y-51.648 Z14.123 F2000

X-2.214 Y-51.373 Z14.284 A-8.243 C-27.801

X-2.196 Y-51.098 Z14.475 A-7.715 C-31.41

……

X3.817 Y-51.366 Z9.897 A-14.616 C-89.552

X7.602 Y-51.336 Z24.412

G0 Z80.

G0 A0.0 C0.0

G28 G91 G0 Z0

G49

M30

%

3.将生成好的流道粗加工、叶毂精加工、叶片精加工的程序传输上第三方仿真软件VERICUT8.0上进行验证，在验证中未发现有碰撞干涉等现象，整体叶轮加工质量能达到预期效果。但部分切削速度和材料去除效率还不够优化，应用VERICUT8.0上的参数进行适当调整，使加工程序更加合理。可以上机使用。

4.结束语

通过实践证明，在应用CAXA制造工程师2015在整体叶轮的加工中，能满足叶轮的质量要求，软件在叶轮加工方面模块化，简单易学，有助于在现代加工中提高生产效率。能和国外同类软件达到同一水平。