使用傳統(tǒng)的CAM加工策略加工葉輪，是一個(gè)非常復(fù)雜的工程。hyperMILL針對(duì)開式及閉式葉輪的加工均提供了專業(yè)的加工模組，能夠幫助用戶輕松完成這一任務(wù)。即使是加工經(jīng)驗(yàn)不豐富的用戶，也可以在較短時(shí)間內(nèi)經(jīng)過簡單設(shè)置編制出利用常規(guī)編程策略較難完成的零件NC程序。本文將分兩部分介紹hyperMILL的開式及閉式葉輪加工模塊。

　　一、hyperMILL的開式葉輪CAM解決方案

　　開式葉輪在結(jié)構(gòu)上主要包括主葉片、副葉片和流道面等幾個(gè)關(guān)鍵部分，如圖1所示。葉片則由吸力面、壓力面、前緣及后緣組成，如圖2所示。

　　在hyperMILL開式葉輪加工模組應(yīng)用中，首先定義出葉輪特征。

　　(1)在特征選項(xiàng)卡下單擊右鍵新建葉輪特征，如圖3所示。

　　(2)在彈出的特征定義對(duì)話框內(nèi)，定義葉輪特征，如圖4所示。

　　葉片骨架曲線只有在葉片面比較碎等個(gè)別情況下才需指定，裁剪曲線只有在采用刀具側(cè)刃加工方案時(shí)才需定義，如圖5所示。

　　在hyperMILL開式葉輪加工模組中提供了各種加工策略，下面將各個(gè)工法的功能及其特性進(jìn)行介紹，如圖6所示。

　　1.葉輪粗加工

　　葉輪粗加工工法主要用于對(duì)葉輪進(jìn)行開粗工作。在此開粗工法中提供了多樣化的開粗策略，并支持多次開粗以提高加工效率，每次的加工范圍可自行設(shè)置，如圖7所示。 同時(shí)，該策略還支持四軸方式開粗，在軸的控制方面也可以進(jìn)行一些人為設(shè)置。當(dāng)然，在生成程序過程中，自動(dòng)避讓可對(duì)這些參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，如圖8所示。

　　2.葉輪流道精加工

　　葉輪流道精加工工法主要用來對(duì)葉輪的流道面進(jìn)行精加工操作。工法中多樣化的精加工策略，可以為任務(wù)提供不同的優(yōu)化軌跡分布和刀具傾角計(jì)算的方法。同樣，該策略也支持前面提到的四軸及人為設(shè)置刀具傾擺等功能，如圖9 所示。

　　3.葉輪點(diǎn)加工

　　葉輪點(diǎn)加工是對(duì)葉片曲面用刀具點(diǎn)接觸法，以連續(xù)的、螺旋形的圓周動(dòng)作進(jìn)行加工。在這個(gè)工法中，提供了多樣化的加工模式和進(jìn)給策略以適應(yīng)不同的任務(wù)情況，如為減少相鄰葉片震動(dòng)的型腔模式。 同樣，該策略也支持前面提到的四軸及人為設(shè)置刀具傾擺等功能，如圖10所示。

　　4.葉輪側(cè)刃加工

　　該策略使用刀具側(cè)刃對(duì)葉片面進(jìn)行加工。需要說明的是，該策略不僅適用于葉片面為直紋面的情形，只要刀具側(cè)刃與葉片曲面擬合結(jié)果在可以接受的范圍內(nèi)則可使用該策略，刀具側(cè)刃與葉片吸力面及壓力面擬合的偏差將在工單報(bào)告中顯示， 如圖11所示。

　　5.葉輪圓角加工

　　該策略用于加工葉片和流道面間的圓角。圓角加工用于產(chǎn)生可變的圓角或除去剩下的殘余材料，可以讓我們?cè)谌~片和流道面的加工中可以選擇更有效的刀具。同時(shí)，該策略也支持四軸及人為設(shè)置刀具傾擺等功能，如圖12所示。

　　6.葉輪邊緣加工

　　該策略用于對(duì)葉片的前緣和后緣單獨(dú)進(jìn)行加工，如圖13所示。

　　同時(shí)，hyperMILL的葉輪模塊也支持葉輪的插銑加工及檢測程序的編制。

　　從上面對(duì)各個(gè)工法的介紹可以看出，根據(jù)任務(wù)的不同，hyperMILL葉輪專業(yè)模組為葉輪的加工提供了兩套解決方案。

　　◎當(dāng)使用刀具側(cè)刃對(duì)葉片曲面進(jìn)行加工的偏差在可以接受的范圍內(nèi)時(shí)，則整體流程為：葉輪開粗→(主、副)葉片側(cè)刃精加工→葉輪流道精加工→(主、副) 葉片邊緣加工→(主、副)葉片圓角加工(視情況而定)。

　　◎當(dāng)使用刀具側(cè)刃對(duì)葉片曲面進(jìn)行加 工的偏差超出任務(wù)許可范圍時(shí)，加工的整 體流程為：葉輪開粗→(主、副)葉片點(diǎn)加工→葉輪流道精加工→(主、副)葉片圓角加工(視情況而定)。

　　下面以一個(gè)實(shí)例展示hyperMILL開式 葉輪模塊的應(yīng)用，如圖14所示。

　　(1)定義葉輪特征，如圖15所示。

　　(2)利用相應(yīng)工具檢查葉身的情況，判斷所應(yīng)采用的加工策略，如圖16所示。

　　首先用斑馬條紋反射可知葉身面并非直紋面，通過編制刀具側(cè)加工工法可知刀具側(cè)擬合結(jié)果不可接受，故該葉輪的葉身需要用點(diǎn)加工方式進(jìn)行擬合。

　　為提高加工效率，該葉輪定制大小兩把錐形球刀組合開粗，且小的那把錐形球刀圓角與葉身與流道面所呈圓角對(duì)應(yīng)，這樣在進(jìn)行葉身點(diǎn)加工時(shí)可直接將該圓角擬合出來，如圖17所示。

　　◎第一次開粗。在“新建帶有特征的工單”中選擇葉輪粗加工，設(shè)置各種參數(shù)后計(jì)算工單，如圖18所示。

　　◎第二次開粗。復(fù)制粘貼工單，設(shè)置各種參數(shù)后計(jì)算工單(注意與第一次開粗的銜接)，如圖19所示。

圖19

　　◎主葉片點(diǎn)加工。復(fù)制粘貼工單并將工單替換為葉輪點(diǎn)加工，設(shè)置各種參數(shù)后計(jì)算工單，如圖20所示。

　　◎副葉片點(diǎn)加工。復(fù)制粘貼工單并將參數(shù)更改為副葉片點(diǎn)加工，設(shè)置各種參數(shù)后計(jì)算工單，如圖21所示。

　　◎流道精加工。復(fù)制粘貼工單并將工單替換為葉輪流道精加工，設(shè)置各種參數(shù)后計(jì)算工單，如圖22所示。

　　二、hyperMILL的閉式葉輪CAM解決方案

　　目前，閉式葉輪在中國的發(fā)展也是勢在必行，它最大的優(yōu)點(diǎn)在于同軸度高，裝配后的轉(zhuǎn)速可更高，能夠避免因焊接等后續(xù)工藝造成的試車失敗。就目前常規(guī)CAM的運(yùn)用，難點(diǎn)在于對(duì)程式的軸擺動(dòng)控制， 因此在編程時(shí)耗時(shí)多，路徑之間的相互連接也完全根據(jù)工程師的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，更不可能實(shí)現(xiàn)工藝傳承。另外的問題在于5 軸機(jī)床的選型，很多閉式葉輪的加工非常規(guī)的5軸機(jī)床能夠勝任，它需要較大的擺動(dòng)軸角度，有時(shí)甚至超過140°，這無疑對(duì)加工的夾具也提出了考驗(yàn)。

　　hyperMILL的5軸閉式葉輪應(yīng)用是在開式葉輪的基礎(chǔ)上定義更加細(xì)致的幾何特征，其中最重要的一個(gè)參數(shù)在于定義“停止曲面”，即讓系統(tǒng)了解刀具朝向兩個(gè)不同開口方向加工進(jìn)程中的深度區(qū)。

　　對(duì)于銑削策略的控制，均由下列參數(shù)進(jìn)行，如圖23所示。

　　將參數(shù)設(shè)定好之后，即可加載于之前開式葉輪定義的特征中進(jìn)行工法的運(yùn)算，也就是說“閉式葉輪專業(yè)參數(shù)特征”可用于葉輪的任意工法中，以實(shí)現(xiàn)閉式葉輪的開粗、點(diǎn)加工、流道加工以及清角等加工，如圖24所示。

　　三、總結(jié)

　　hyperMILL在智能化特征運(yùn)用上，為操作者提供了捷徑。葉輪加工的難點(diǎn)不僅在于生成刀具路徑，更重要的是要提高機(jī)床加工效率，這就需要對(duì)機(jī)床整個(gè)結(jié)構(gòu)的深層次理解，如機(jī)床各軸的運(yùn)動(dòng)極限以及軸擺動(dòng)的物理性能等。從觀察者的角度來說，就是避免軸與軸之間不必要的來回回轉(zhuǎn)，這些都需要軟件本身在運(yùn)算時(shí)，將這些實(shí)際的物理值考慮到工法的計(jì)算當(dāng)中去。