文档介绍：随着数控加工日益普及,CAD/CAM软件也在不断地更新,而多轴加工数控编程一直是航空发动机叶片加工的关键技术。Mastercam作为一款高端CAD/CAM软件,在实际加工中有着广泛的应用,以下是以Mastercam在叶片的四轴联动加工中的实际应用,对其它曲面加工也有借鉴意义。
    关键词      叶片      四轴联动加工    行距    后处理    进给率控制  
一、引言
    数控加工是一种可编程的柔性加工方法。数控机床正向着高速、高精、高柔性、复合化的方向发展,其费用相对较高,故适用于精度高,形状复杂的零件的加工,而叶片零件公差带小,其型面多为复杂的空间曲面,需要制造专用的工装夹具,成批量生产要求精确复制,一直是数控加工的应用对象。
二、四联动NC机床
    四轴联动加工技术主要应用于加工具有较为复杂曲面的工件,与三轴联动加工相比,四轴联动加工可以加工出更高质量、更复杂的曲面,主要适用于飞机、模具、汽车等行业的特殊加工,目前已经普及国产四坐标机床。如下左图所示四坐标立式NC机床是在三个线性平动轴的基础上增加一旋转轴。其运动链为:
三、叶片的结构特点
    从叶片的结构来看,其叶身型面部分为复杂的空间曲面,各部分的曲率、扭转变化较大,是典型的薄壁件。由于其为动力等装置的重要部件,工作条件较为恶劣,对零件本身的精度和质量提出的很高的要求。型面的加工质量直接影响其工作性能,从而可能影响整机的性能。叶片的材料要求有很高的质量—强度比,加工中难切削,切削抗力大,引起的变形也大。由于其截面形状,在叶盆和叶背方向上抵抗变形的能力也不同,进排边缘处又较薄,加工中的形变很复杂。对数控加工提出了很高的要求。在实际加工中,多采用以下的加工流程:
四、叶片的CAD建模
    C Software公司开发的一套CAD/CAM 软件,,可用于DOS。由于其诞生较早,兼具CAD软件和CAM软件的重要功能,发展至今无疑是CAD/CAM软件中的一枝奇葩,有很高的市场占有率。软件的CAD功能可以绘制2D和3D图形,构建自由曲面的功能更是远远胜于同类的CAD软件;软件的CAM功能方便直观,可以直接在点、线、曲面、实体上产生刀轨,其后置处理文件是一种用户回答式的自由修改文件,。
    按设计给定数据绘制出各个平面上的截面线,叶盆和叶背上的型线均为自由曲线,进排气边缘为一段圆弧,将各曲线光滑过渡,并保证各段曲线的连续。根据给定的扭转角将各个平面上的曲线通过Xform—Rotate命令进行旋转,得到一组空间曲线,如下图所示。
    将所得到的截面线通过Create(创建)—Surface(曲面)—Loft(举升)操作,可以得到叶片的叶身型面,截面的数量将影响曲面的光顺性,调整各数据点的对齐方式,和曲面公差,得到如下图所示的三阶NUBS曲面。
五、叶片的CAM加工
    
    叶片型面加工可在三坐标、四坐标、五坐标数控机床上加工完成,所采用的刀具有球头刀、平底刀、牛鼻刀、环形刀、鼓形刀、锥形刀等,可根据曲面陡峭程度、机床主轴自由度、加工要求选择适合的刀具。
    在以往的型面加工中多采用三坐标加工,其特征是加工轴线始终不变。
 