叶轮五轴加工无干涉刀具路径规划及实现技术研究

五轴加工编程技术分析与实践研究

1 刀具 D6R3 钨钢加长立铣刀
2 切削方法
叶片精加工
3 刀轴
自动
4 深度模式从包覆插补至轮毂
5 残余高度
0.003
6 余量
0.05mm
0.0mm
7 主轴转速 10000rpm 15000rpm
8 进给率 400mmpa 400mmpa
4 叶轮的轮毂半精与精加工叶轮的轮毂是一个变化较大的曲面，轮毂曲面要求与叶
叶轮的精度比较高，选择五轴加工中心一次装夹中完成整个叶轮的粗精加工。以工件的顶面圆心点为工件的编程原点。材料为锻铝合金，应用 UG 编程软件，叶轮的外型粗、精加工编程时可选择型腔铣定轴加工，编程设置的参数如表 1。
表1
叶轮外型粗 / 序号名称外型粗加工参数外型精加工参数
精加工示意图
1 刀具 D12 钨钢立铣刀 D6R3 钨钢立铣刀
2 切削方式跟随周边铣
曲面驱动
3 刀轴
+ZM 轴
+ZM 轴
4 每刀切削量 0.5mm
0.08mm
5 步距刀具直径 75% 刀具直径 20%
6 余量
0.3mm
0.0mm
7 主轴转速 5000rpm
9000rpm
8 进给率
2000mmpa
800mmpa
2 叶轮的叶片粗加工叶轮的叶片复杂曲面造型，不但造型难度较大，在切削
片相似，因此，该曲面需经过半精与精加工完成达到要求，在 UG 软件编程时可以直接选用轮毂精加工方式，编程设置的参数如表 4 所示。 5 叶轮的圆角精加工
叶轮的圆角精加工采用五轴联动加工，在 UG 软件编程时可以选用可变轮廓铣加工方式，编程设置的参数如表 5 所示。 6 叶轮的轴承孔粗、精加工

整体叶轮五轴数控加工技术的研究

工验证。
关键词：叶轮
三维建模
五轴加工加工仿真后置处理文献标识码：Ｂ
中图分类号：ＴＧ６１＋９
Ｓｔｕｄｙｏｎｔｈｅｆｉｖｅ－ａｘｉｓＮＣｍａｃｈｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒｉｎｔｅｇｒａｌｉｍｐｅｌｌｅｒ
—
ห้องสมุดไป่ตู้
ａｘｉｓＮＣｍａｃｈｉｎｅ．ＷｉｔｈｔｈｅｈｅｌｐｏｆＵＧｓｏｆｔｗａｒｅ，ａｕｔｏｍａｔｉｃｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇａｎｄｔｏｏｌｐａｔｈｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄ
工艺与检测Ｔｅｃｈｎ０ＩｏｇｖａｎｄＴｅｓｔ
整体叶轮五轴数控加工技术的研究
丁刚强
（柳州五菱汽车工业有限公司制造工程部，广西柳州５４５００７）
摘要：整体叶轮是典型的航空航天复杂零件。为了进行整体叶轮的数控加工，用Ｐｒｏ／Ｅ对其进行了参数化建模。在深入分析整体叶轮加工工艺的基础上，确定了五轴数控机床加工叶轮的工艺流程。使用ＵＧ软件实现了自动编程，生成了刀路轨迹。通过后置处理生成Ｇ代码，并在实际机床上进行了加
ｃｅｓｓｉｎｇ
整体叶轮是燃气发动机中的一种关键零件，其作用是南外界供给的机械功连续不断地将气体压缩并传输出去。气体经进气管进人工作轮，在工作轮中因受到叶片的作用力而压力升高，速度增加。因此对叶轮

整体叶轮五轴数控加工的研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｅｐｅｎｄｉｎｇｏｎｔｈｅｉｆｖｅ－ａｘｉｓＮＣｍａｃｈｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｉｎｔｅｇｒａｌｉｍｐｅｌｌｅｒ，ｉｔｃｒｅａｔｅｓ３ＤｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅｉｍｐｅｌｌｅｒｂａｓｅｄｏｎＰｒｏ／ＥａｎｄｔｏｏｌｐｔａｈｓｆｏｒｔｈｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｉｍｐｅｌｌｅｒｂｙＰＯＷＥＲＭＩＬＬ，ｐｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅＮＣｐｒｏｒａｇｍｉｌｆｅｂｙｐｏｓｔｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ａｎｄｉｎｆａｌｌｙｂｕｉｌ＆ＤＭＵ５０Ｖｉｖｆｅ－ｘｉａｓｍａｃｈｉｎｉｎｇｃｅｎｔｅｒｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｔｏｓｉｍｕｌｔｅａｔｈｅｃｔａｕｌａｐｒｏｃｅｓｓ，ＳＯｓａｔｏｖｅｒｉｆｙｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓｏｆｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｆｒｏｍｔｈｅＮＣｐｒｏｒａｇｍｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｔｏｔｈｅｐｏｓｔ－ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｂａｓｅｄｏｎ
后基于机床仿真软件ＶＥＲＩＣＵＴ，构建实际机床型号为ＤＭＵ５０Ｖ的五轴数控加工中心仿真环境，并模拟实际机床的加工过程，验证了从数控程序的生成到后置处理的正确性，减少了试切零件的误差率，检测到实际加工过程中潜在的各种风险，如机床碰撞、刀具过切或碰撞等，从而达到了优化数控加工程序、提高生产效率的目的。关键词：五轴Ｊｊ￣－ｒ；整体叶轮；ＶＥＲＩＣＵＴ

整体叶轮五轴数控加工刀具轨迹规划与仿真

四、代码实现
为了实现叶轮五轴数控加工刀具轨迹规划和仿真，需要编写相应的代码。以下是代码实现的思路和示例：
1、数据预处理代码：利用C++或Python等编程语言编写数据预处理程序，对叶轮图纸数据进行读取、分析和处理，得到可用于刀具轨迹规划的数据格式。
2、刀具路径生成代码：使用CAM软件（如Mastercam、SolidWorks CAM等）的API接口或脚本编程功能，编写刀具路径生成程序。通过设置切削参数、选择刀具路径生成方法和优化算法等，实现高效、准确的刀具路径生成。
总之，整体叶轮的曲面造型及五轴数控加工技术在现代工业领域中具有重要意义。通过先进的建模技术和高精度的制造工艺，可以大幅提高叶轮的性能和质量，为各种动力和流体机械设备的优化升级提供有力支持。随着科技的不断发展，这一技术将继续发挥重要作用，推动工业生产的进步和提升。因此，值得我们在理论研究和实际应用中不断深入探讨和挖掘。
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3、数值模拟方法：该方法通过数值模拟来求解加工过程中的动态响应。该方法可以更准确地模拟加工过程中的动态行为，但需要较长的计算时间。
3、工件的几何特征：需要根据工件的几何特征来选择合适的刀具路径
1、基于规则的方法：该方法基于一些基本规则和经验公式来确定刀具路径，如最大切削速度、最小切削力等。
3、加工环境的特性：需要考虑加工环境的特性，如机床刚度、地基阻尼等，以准确预测加工过程中的环境影响。
3、加工环境的特性：需要考虑加工环境的特性
1、刚体动力学方法：该方法基于刚体动力学理论，将刀具和工件视为刚体，从而简化了计算过程，提高了计算效率。
2、有限元方法：该方法将刀具和工件视为弹性体，通过有限元分析来求解加工过程中的动态响应。该方法可以更准确地模拟加工过程中的动态行为，但计算效率较低。

叶轮零件的五轴数控制造质量与关键技术研究

叶轮零件的五轴数控制造质量与关键技术研究叶轮是一个很重要的机械零件，在液体和气体传送、涡轮发电机和蒸汽轮机等领域都有广泛的应用。

制造优质叶轮是保证这些设备高效、安全运行的关键因素之一。

为了达到高品质叶轮零件的要求，五轴数控制造技术（5-axis CNC machining）是至关重要的。

下面将会详细阐述该技术的基本原理，以及叶轮制造过程中的关键技术。

五轴数控制造技术是一种以数控机床为基础的先进加工技术，旨在提高设备的制造效率与加工精度。

该技术最主要的特点是机械零件的各个曲面都可以在一次加工中完成，无需多次换刀和装夹，从而避免了多次加工导致精度误差的累积，提高了加工效率和零件精度。

而在叶轮制造的过程中，叶轮轮毂和叶片的形状对零件精度有着至关重要的影响，因此需要特别关注其加工细节。

以下是一些制造叶轮零件的关键技术：第一步：工艺设计这是制造任何零件的第一步，也是最重要的一步。

工艺设计包括计算机辅助设计（CAD），计算机辅助制造（CAM）等，它是实现五轴数控制造的基础。

工艺设计可以提高制造效率和质量，并降低成本。

第二步：材料选择和加工前准备不同的叶轮操作环境需要不同的材料，比如温度、压力、腐蚀等。

因此，选择合适的材料是至关重要的。

在加工前，需要对材料进行气体灰度测量、表面越限检查、热处理等，以确保材料质量达到要求。

第三步：五轴数控制造技术的应用五轴数控制造技术可以在一次加工中完成叶轮轮毂和叶片的加工，避免了多次加工导致的加工误差，提高了精度和效率。

尤其是在叶片的加工中，五轴数控技术可以确保其弯曲或扭曲的形状完全一致，从而确保了叶轮零件的整体平衡性和流体力学特性。

第四步：质量控制和性能测试通过CAD/CAM进行的工艺设计以及五轴数控制造技术的加工，能够产生高度准确的叶轮零件。

然而，为了确保叶轮零件达到设计要求，还需要进行一系列的质量控制和性能测试，如静态平衡、动态压力测试等，以确保零件的可靠性和性能。

综上所述，五轴数控制造技术在叶轮零件的制造过程中扮演着至关重要的角色，它可以提高生产效率，降低生产成本，并确保零件的高质量和高精度。

整体叶轮五轴数控技术的研究

整体叶轮五轴数控技术的研究整体叶轮是典型的航空航天复杂零件。

为了进行整体叶轮的数控加工，用Pro／E对其进行了参数化建模。

在深入分析整体叶轮加工工艺的基础上，确定了五轴数控机床加工叶轮的工艺流程。

使用UG软件实现了自动编程，生成了刀路轨迹。

通过后置处理生成G代码。

并在实际机床上进行了加工验证。

整体叶轮是燃气发动机中的一种关键零件，其作用是由外界供给的机械功连续不断地将气体压缩并传输出去。

气体经进气管进入工作轮，在工作轮中因受到叶片的作用力而压力升高，速度增加。

因此对叶轮的要求：一是气体流过叶轮的损失要小，即气体流经叶轮的效率要高；二是叶轮型式能使整机性能曲线的稳定工况区及高效区范围较宽。

好的外形构造是发挥叶轮性能的保证。

在设计过程巾，叶片的数量和外形轮廓需要经过多次的修改，配合发动机试车后的性能优化得以确定。

整体叶轮的加工一直是机加工中长期困扰我们的难题。

在叶片之间有大量的材料需要去除。

为了使叶轮满足气动性的要求，叶片常采用大扭角、根部变圆角的结构，这都给叶轮的加工提出了较高的要求。

普通的叶轮加工往往采用铸造成形，然后再机械加工成形；或者叶片单独加工，然后将叶片与轮毂焊接，再通过打磨、抛光使之外观平滑。

这些方法的技术含量低，做出来的叶轮曲面精度难以保证，表面的质量也差，严重影响了叶轮的使用性能。

近几年随着多轴联动数控技术的发展，使得加工整体叶轮类零件成为可能。

由于整体叶轮的结构造型的复杂性，其数控加工技术一直是制造业的难点，也是研究的热点。

为了解决该问题，本文从以下几个方面展开研究：用Pro／E对其进行了参数化建模；整体叶轮加工工艺的分析与设计，制定五轴数控机床加工叶轮的工艺流程；使用UG软件实现了自动编程，生成了刀路轨迹；通过后置处理生成G代码；通过实际机床加工进行验证。

1 叶轮的参数化建模叶轮是典型航空航天复杂零件，具有重大的应用意义。

由于叶片的曲线和曲面形状比较复杂，本文利用Pro／Engineer软件进行参数化建模，并完成其三维设计。

叶轮零件的五轴数控制造质量与关键技术研究

叶轮零件的五轴数控制造质量与关键技术
研究
叶轮是一种重要的机械零件，广泛应用于航空、航天、汽车、船舶等领域。

叶轮的制造质量直接影响到机械设备的性能和寿命，因此，如何提高叶轮的制造质量成为了制造业的重要课题之一。

而五轴数控制造技术则是提高叶轮制造质量的关键技术之一。

五轴数控制造技术是一种高精度、高效率的加工技术，它可以实现对复杂曲面的加工，提高零件的加工精度和表面质量。

在叶轮制造中，五轴数控加工可以实现对叶轮叶片的复杂曲面加工，提高叶片的精度和表面质量，从而提高叶轮的整体性能。

叶轮的制造质量与五轴数控制造技术密切相关，其关键技术主要包括以下几个方面：
1.五轴数控加工中的刀具路径规划技术。

叶轮的复杂曲面需要通过合理的刀具路径规划来实现加工，因此，刀具路径规划技术是五轴数控加工的关键技术之一。

2.五轴数控加工中的加工参数优化技术。

加工参数的优化可以提高加工效率和加工质量，同时减少加工成本。

因此，加工参数优化技术也是五轴数控加工的关键技术之一。

3.五轴数控加工中的加工误差补偿技术。

加工误差是影响加工精度
和表面质量的主要因素之一，因此，加工误差补偿技术可以有效提高加工精度和表面质量。

4.五轴数控加工中的加工刀具选择技术。

不同的加工刀具对叶轮的加工效果有着不同的影响，因此，合理选择加工刀具可以提高加工效率和加工质量。

五轴数控制造技术是提高叶轮制造质量的关键技术之一，其关键技术包括刀具路径规划技术、加工参数优化技术、加工误差补偿技术和加工刀具选择技术等。

随着制造技术的不断发展，五轴数控制造技术将在叶轮制造中发挥越来越重要的作用。

叶轮叶片与五轴加工铣削刀具方案

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叶轮叶片与五轴加工铣削刀具方案
埃莫克法兰肯精密工具（苏州）有限公要：叶轮是比较典型的五轴加工零件，法兰肯（ＦＲＡＮＫＥＮ）有着非常成熟的刀具方案及客户群体；ＶＲＡＮＫＥＮ叶轮
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