汽轮机弯扭动叶片汽道型面的四轴数控制造
小型整体叶盘四轴数控加工工艺研究
小型整体叶盘四轴数控加工工艺研究王福东,徐知方,张为民(中国燃气涡轮研究院,四川江油621700)摘要:小型整体叶盘已经在小型航空发动机上广泛应用,针对小型整体叶盘的加工多在五轴数控加工机床上进行。
文中针 对小型压气机整体叶盘,对其四轴数控加工工艺进行研究,采用3+1定轴开粗和四轴螺旋绕铣精加工工艺,加工出了生产效 率高、表面质量好的零件。
关键词:小型整体叶盘;4轴数控加工;螺旋绕铣中图分类号:TK 162文献标志码:A文章编号:1002-2333( 2017 )07-0155-02Research on the 4-axis NC Maching Technology of a Small-sized Blisk WANG Fudong , XU Zhifang , ZHANG Weimin(Gas Turbine Establishment of China, Jiangyou 621700, China)Abstract : Small-sized blisks have been w idely used in sm all aircraft engines. Small-sized blisks a re o ften processed using5-Axis N C m achine to o ls. This paper studies th e 4-axis N C m achining process of sm all-sized blisks. The 3+1 fixed-axis a n d 4-axis spiral m illing finish a re used to process th e p a rts w ith h igh prod u ction efficiency a n d go o d surface quality.Key words : sm all-sized blisk; 4-axis N C m ach in ing; helical m illing0引言航空发动机是飞机的动力源泉,整体叶盘结构在风 扇、压气机甚至涡轮上广泛应用。
涡轮增压器叶片四轴数控加工技术研究
涡轮增压器叶片四轴数控加工技术研究付大鹏;马艳丽;张卫华【摘要】The profile of Turbine impeller is more complex versus other fluid blades. Big distortion of blade, deformation easily and variation of thickness make mannufacturing relatively complicated. Pressure cast tech-nology is applied to most of enblock blade. Thought the technology is convenient and efficient,it is difficult to ensure the intensity and the dynamic balance of the blade. This paper expounds that the blade use the sectional milling in four axis machining centers and then is combined with wheel body by the embedded way,which re-duce the deformation,improve the quality and provide a practical method for manufacturing complex curved-surfaces components.%涡轮叶轮属于流体叶片中型面比较复杂的一类,其叶片形状扭曲大、变壁厚,加工中易变形,所以给加工带来了很大难度。
大部分整体叶轮采用压力铸造方法制造,而该方法虽然相对比较方便快捷,但很难保证叶片强度,其叶片的动平衡性也差。
该文阐述了在四轴加工中心上进行叶片分段式铣削,而后叶片采用镶嵌式与轮体组成一体,极大地减小了变形,提高了质量,为复杂的曲面零件加工又提供了一个具有实际意义的方法。
汽轮机叶片数控加工编程设计及切削参数优化说明书
目录摘要 (1)关键词 (1)A b s t r a c t (1)Ke y w ord s (1)引言 (1)1课题介绍 (2)1.1课题的主要任务 (2)1.2课题的意义 (2)2汽轮机叶片的结构简介 (2)3叶片加工工艺分析 (3)3.1毛坯及材料 (3)3.2叶片的一般加工工艺 (3)3.3汽轮机中压缸第六动叶叶片数控加工工艺分析及设计 (4)3.3.1工艺分析 (4)3.3.2粗加工 (4)3.3.3半精加工 (5)3..3.4精加工 (5)3.3.5清根 (5)4汽轮叶片数控加工编程设计 (5)4.1叶片造型 (5)4.2刀具的选择 (8)4.2.1刀具材料 (8)4.2.2数控加工中常用刀片 (9)4.2.3铣刀直径的选择 (10)4.3夹具的设计 (11)4.4叶片加工切削方式的选择及刀轨的比较 (11)4.5 UG数控加工程序后处理 (14)4.6变形控制 (14)5汽轮叶片数控铣削切削参数的优化 (15)5.1试验方案的设计 (16)5.1.1试验条件 (16)5.1.2 试验方案 (16)5.2 试验结果分析 (17)5.2.1初步分析 (17)5.2.2极差分析 (17)5.2.3确定最终的切削参数 (18)5.3试验结论 (19)6课题总结 (19)致谢 (21)参考文献 (22)附图一(回转夹具图)见附件一附表一(型面精铣程序)见附件二汽轮机叶片数控加工编程设计及切削参数优化摘要:对汽轮机叶片型面特征及加工方法进行了分析,综述了叶片数控加工的方法及技术的发展现状,重点论述了叶片数控加工的几项关键问题:叶片造型、叶片加工切削方式的选择及刀轨的比较、后处理等。
以表面粗糙度及材料去除率作为数控加工的判断标准,对主轴转速、切削深度、每齿进给量和走刀行距为切削参数进行优化,并对切削参数进行了试验,完成了叶片数控加工铣削参数工艺方案的试验研究,通过极差分析考察了切削参数材料去除率的影响规律,最终得到叶片数控铣削的最优切削加工方案。
汽轮机叶片数控加工编程设计及切削参数优化说明书
目录摘要 (1)关键词 (1)A b s t r a c t (1)Ke y w ord s (1)引言 (1)1课题介绍 (2)1.1课题的主要任务 (2)1.2课题的意义 (2)2汽轮机叶片的结构简介 (2)3叶片加工工艺分析 (3)3.1毛坯及材料 (3)3.2叶片的一般加工工艺 (3)3.3汽轮机中压缸第六动叶叶片数控加工工艺分析及设计 (4)3.3.1工艺分析 (4)3.3.2粗加工 (4)3.3.3半精加工 (5)3..3.4精加工 (5)3.3.5清根 (5)4汽轮叶片数控加工编程设计 (5)4.1叶片造型 (5)4.2刀具的选择 (8)4.2.1刀具材料 (8)4.2.2数控加工中常用刀片 (9)4.2.3铣刀直径的选择 (10)4.3夹具的设计 (11)4.4叶片加工切削方式的选择及刀轨的比较 (11)4.5 UG数控加工程序后处理 (14)4.6变形控制 (14)5汽轮叶片数控铣削切削参数的优化 (15)5.1试验方案的设计 (16)5.1.1试验条件 (16)5.1.2 试验方案 (16)5.2 试验结果分析 (17)5.2.1初步分析 (17)5.2.2极差分析 (17)5.2.3确定最终的切削参数 (18)5.3试验结论 (19)6课题总结 (19)致谢 (21)参考文献 (22)附图一(回转夹具图)见附件一附表一(型面精铣程序)见附件二汽轮机叶片数控加工编程设计及切削参数优化摘要:对汽轮机叶片型面特征及加工方法进行了分析,综述了叶片数控加工的方法及技术的发展现状,重点论述了叶片数控加工的几项关键问题:叶片造型、叶片加工切削方式的选择及刀轨的比较、后处理等。
以表面粗糙度及材料去除率作为数控加工的判断标准,对主轴转速、切削深度、每齿进给量和走刀行距为切削参数进行优化,并对切削参数进行了试验,完成了叶片数控加工铣削参数工艺方案的试验研究,通过极差分析考察了切削参数材料去除率的影响规律,最终得到叶片数控铣削的最优切削加工方案。
基于Cimatron E8.5平台四轴加工汽轮机叶片的方法研究
22 叶片 刀位轨 迹生 成 .
进 入 Ci t nE 加 工 环境 下 ,建 立 好 坐 标 系 ma o r
和 刀具 ,然后 创建刀 位轨迹 ,设 x轴为旋 转 轴 ( 如 图 4所 示 ) 。为提 高 叶 片 的加工 效 率在 对 叶片 的 内
切 削参数 在 【 刀路轨迹 】 单下进 行设置 ( 图 7 。 菜 见 ) 该 铣 削 方法 走 刀方 式 为沿 叶 片 曲面直 线往 复 走 刀 ,
图 2 四坐 标 系 刀 轴 矢量 图
2 汽轮机导动叶片 的四轴加工
21 叶 片的造 型 . 汽轮机 叶片汽道为变截面 , 由无 规 律 空 间三
收稿 日期:2 1- 9 0 00 0 - 2 作 者 简介 :付 大 鹏 (90一) 16 ,男 , 教授 , 主 要 从事 数 控 技 术 的研 究 工 作 。 【6 第3 卷 3】 3 第1 期 2 1—1上 ) 01 (
形 成 多条 曲线 ,用 命令 【 合 曲面】拉 伸将 曲线 生 混 成 曲面 。最后 得到 的叶 片如 图 3所 示 。
的平 铣 刀 ,最 后保 留 3~ 5 m 的 半 精加 工 和精 加 m 工 余 量 。粗 加 工 用 三 轴 开 槽 铣 削 优 点 是 :可 以更 好 的 提 高 加 工 速 度 ,刀位 轨 迹 生成 快 ,图 5为 叶 片 内弧平 行开槽 铣刀 路轨 迹 。
1 四轴 加工 的基本原理
带 回转台的 四坐标数 控加工 中心一般 包括三个
移 动坐 标 系 x、Y、Z和一 个 转动 坐 标 系 ,该 转动
坐 标 系 可 以是 绕 X轴 旋 转 的 转动 坐 标 A,也 可 以 是 绕 Y轴 旋 转 的转 动 坐 标 B。 由机 床 的远 动 关 系
汽轮机叶片制造工艺过程
轴流式蒸汽轮机动叶片制造工艺简述摘要:介绍了汽轮机等截面直叶片、自由成型叶片、有成型规律叶片汽道加工的毛坯制造、型面加工工艺过程,并介绍了五联动加工中心的基本特点,简单说明了汽轮机叶片几种特种加工方法的基本原理。
关键字:汽轮机动叶片毛坯制造加工工艺特种加工一:汽轮机简介汽轮机是将蒸汽的能量转换为机械功的旋转式动力机械,是蒸汽动力装置的主要设备之一。
主要用作发电用的原动机,也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。
还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要。
汽轮机是一种高温高压高速旋转的机械,尤其对于发电用汽轮机来说,又是大功率输出地原动力机械,所以设计要求汽轮机具有高效率,高安全可靠性,而且可调性要好。
目前我国发电用汽轮机以300~600MW居多,体积庞大,结构精细复杂。
由于多级轴流式汽轮机绝热焓降大,能够充分利用蒸汽的热能,因此绝大多数为发电用汽轮机均为多级轴流式汽轮机。
汽轮机本体主要由转动部分和静止部分两个方面组成。
转子包括主轴、叶轮、动叶片和联轴器等。
静子包括进汽部分、汽缸、隔板和静叶栅、汽封及轴承等。
因此汽轮机的制造工艺主要为上述部件的制造工艺。
汽轮机制造工艺的特点为:属单件生产,生产期长,材料品种多,材料性能要求高,零件种类多,加工精度高,设备要求高,操作技能要求高,机械加工工种齐全,设计冷热工艺且面广,检测手段齐备要求高,计量设备、测量工具齐全而且要求高采用专门工装多。
二:轴流式蒸汽轮机动叶片制造工艺1:叶片的结构静叶片一般由工作部分和安装部分组成动叶片一般由叶根、叶型部分和叶顶三部分组成2:叶片的工作条件及材料选择叶片的工作条件复杂,除因高速旋转和气流作用而承受较高的静应力和动应力外,还因其分别处在过热蒸汽区、两相过渡区、和湿蒸汽区段内工作而承受高温、高压、腐蚀和冲蚀作用。
因此叶片的材料要满足以下要求:良好的常温和高温机械性能、良好的抗蚀性、良好的减震性、和一定的耐磨性良好的冷热加工性能。
基于Cimatron E8.5的汽轮机叶片四轴数控加工工艺研究
基于Cimatron E8.5的汽轮机叶片四轴数控加工工艺研究邢健;程艳艳
【期刊名称】《组合机床与自动化加工技术》
【年(卷),期】2015(000)012
【摘要】以汽轮机某一级T型叶根叶片为例,主要介绍了叶片的加工工艺设计,详细说明了应用Cima-tron E8.5软件对叶片进行四轴数控加工编程及仿真加工的过程,重点分析探讨了沿轴线往复走刀方式和沿截面线螺旋走刀方式的特点,并在四轴数控机床上进行了叶片加工试验。
试验验证了加工工艺设计的合理性以及Cimatron E8.5软件自动编程及仿真加工的可靠性,同时说明了选择合理的走刀方式能够显著提高加工效率。
【总页数】3页(P127-129)
【作者】邢健;程艳艳
【作者单位】东北电力大学工程训练中心,吉林吉林 132012;吉林工业职业技术学院化工机械系,吉林吉林 132013
【正文语种】中文
【中图分类】TH164;TG506
【相关文献】
1.基于Cimatron的汽轮机叶片多轴数控加工 [J], 陈玉文;刘燕
2.基于Cimatron E8.5的船用螺旋桨五轴数控加工技术研究 [J], 付大鹏;马艳丽;朱永亮
3.基于Cimatron E8.5的涡轮增压器整体叶轮五轴数控加工技术研究 [J], 付大鹏;马艳丽
4.基于Cimatron E8.5平台四轴加工汽轮机叶片的方法研究 [J], 付大鹏;魏圣可
5.基于Cimatron E8.5的离心泵叶轮数控加工方法研究 [J], 王小旭;程艳艳
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UGCAM在汽轮机叶片四轴加工上的应用
【 ’ 叶杭情 风力发电 组的控制技术[ ] 5 l ^ 北京 : 1 机械工业出暇社.
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[ ] 武 盎. 西 门子 5 —0 L 在大 型风力 发电机 控制 系统中的 6 等 73 0 C P
应 用 【】 J 电气 自动化 0 3 1:9 7 20 ( 】 - I 6
本 文主要 介 绍如 何应 用 U AM 软件在 四轴 数控 加 特 点 . GC 反复 分析 、 验研 究 . 实 总结 m了一 整套 应用 四轴 数 工机 床上a T菱形 导叶 片和长 动叶 片汽道 型面 。 n. 控 加工机 床铣 削各 种叶片汽道 型面 的加 J方法 .
2 菱 导叶 片的 四轴 mT 2 . 粗铣 汽道 内背孤 导口 片汽道 为变 截面 ,无规 律 空间 三坐 标 数据点 成 ] 经 过 摸拟 分折 和 实践 研究 ,使用 普通 高速 锕 西 0 3~ 从提 高系统 运行 稳定性 和安 全可靠 性的 角度提 出 了兆瓦 级变速恒 频风 电机组 运行 的基本控 制策 略
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采 用 + 2 5的高 速 钢 立 铣 刀 纵 向 扫 描 粗 铣 汽 道 内 3R
工时以叶片出汽侧 , 背径 向平面及叶根叶冠顶针孔定位 , 背弧型线 , 并根据高速钢立铣刀的大余量切削性能 , 开发 将叶根叶冠顶针孔的连线作为回转轴 x轴 ,进入 U G加 应用 U C M 软件 多轴加 工 应 用模 块 ,在程 序 的编 制 过 G A
维普资讯
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U C M在汽轮机叶片四 GA 轴加工上的 应用
武皓。 尹昕, 穆苍丽 哈尔滨汽 轮机 厂有 限责任公 司. 尔滨 l 0 0 哈 0 5
摘 要: 就如何应用 U G软件对汽轮机 自由成型 叶片的汽道 四轴加工做 了详细论述。 关键词 : 汽轮机 . 叶片 内弧 : 背弧 中国分 类号 :K 6 T 2 33 文献标 识码 : B 文 章编号 :0 2 2 , (0 7)3 ∞ 9 一 2 10 — 33 2 0 0 一 0 。 3 .
弯扭小带冠导叶片D6008112的加工工艺分析
关键词 : 弯扭 ; 导叶片 ; 四轴J - 中心 ; jr  ̄ 工艺分析 分类号 :K 6 T 23 文献标识码 : A 文章编 号 :0 15 8 (0 )607 - 10 -8 4 2 1 0 -4 8 3 1 0
An lsso n பைடு நூலகம்cu igT c n lge fD 0 B i t n ay i n Ma ua tr e h oo iso 6 0 1 2 P l e n 1 o Va
2 L u h u Re erh Isi t fC c ie Lu h u5 5 0 C ia iz o sac n tueo NC Ma hn , iz o 4 0 7, h n ) t
Ab t a t T i a t l e c b s h w h ie n l e t e ma h n n tp n o l c n i e i g t e h rc e s c f sr c : h s r ce d s r e o t e w s r f a i h c ii g s s a d t os o sd r h c a a tr t o i i i z e n i i D6 0 1 2 P lt v n , y u ig Ma tr C 0 B i a e b sn se AM n r/ ot a e t o s u tt e mo e. A o t g Ma h nn e tr , 1 o a d P o E s f r o c n t c h d 1 w r d pi c i i g c ne s n h r o tl o p o e s rf r n e F u ・x sMa hn n e tr , et a o ma hn e c ma k a d t e b a e t a mi g a o z n a r c s ee e c , o r a i i t c i i g c n e s v ri lt c i e b n h r n h l d i i n ta c p,
汽轮机叶片的结构特点与数控加工技术分析 刘鹏
汽轮机叶片的结构特点与数控加工技术分析刘鹏摘要:随着汽轮机叶片形状越来越复杂,汽轮机叶片的性能要求越来越高,改汽轮机叶片制造带来了更大的挑战。
传统的汽轮机叶片加工方法已不能满足汽轮机叶片的实际技术要求。
汽轮机叶片数控加工技术的进一步发展能提高叶片的加工精度和加工质量,已成为汽轮机叶片的制造企业关注的重要问题。
关键词:汽轮机叶片;结构特点;数控加工技术前言叶轮是影响汽轮机工作效率的重要零器件,也是对汽轮机可靠性具有重要影响的器件。
随着经济社会的发展,汽轮机的数量越来越多,叶轮的形状更加复杂,对叶片的性能要求也越来越高。
一些特殊叶片的加工技术难度大,传统的加工方式难以满足要求。
对汽轮机叶片进行研究,可以提高汽轮机叶片制造技术的发展,促进新工艺的形成。
1汽轮机叶片的结构特点1.1汽轮机叶片构造机装配根据叶片功能的不同,汽轮机叶片可分为静叶片和动叶片。
静叶片通常与汽轮机静子连接,处于相对不动状态,可以改变气流的方向,促使蒸汽进入下一个叶片。
动叶片通常安装在转子叶轮或者转鼓上,受到喷嘴叶栅喷春雨气流作用,将蒸汽的能量转换成机械能。
不同的汽轮机,叶轮的作用不同,叶片的固定方法也不相同。
动叶片由三部分组成,叶根、叶冠和叶身。
叶身通常是扭转的曲面,是叶片的基本组成部分。
叶身塑面主要有内塑面、背塑面、出气边圆角等组成。
直叶片的塑线从叶根到叶冠不发生变化,属于等截面叶片。
叶片通常是比较复杂的曲面,对加工精度要求较高,使用传统的加工方法难以满足要求,是塑面难度大的关键所在。
叶根主要是将叶片固定在叶轮上,保证叶片牢固。
叶根可以使叶片在巨大离心力作用下不从轮槽中拔出来。
叶根需要有足够的强度,并且能够应力集中。
叶冠是叶片外端的固定。
叶冠部分通常有围带,可以将多个叶片进行联接。
围带可以提高叶片的刚性,避免叶片出现共振,并提高叶片抗振性。
围带还可以形成密闭槽道,减少气流的泄露。
1.2汽轮机叶片与叶轮的装配叶轮通常由轮缘、轮面和轮壳组成。
汽轮机叶片四轴数控加工工艺研究
汽轮机叶片四轴数控加工工艺研究叶片是汽轮机组成的核心部件之一,其加工制造水平很大水准上影响着汽轮机的工作性能与效率。
随着汽轮机行业技术的持续发展,叶片的加工方法由传统的手工加工发展到现在的数控加工,其加工质量与精度得到了很大的提升。
目前,根据叶片型面的复杂水准可以分别选择三轴、四轴、五轴数控机床进行加工。
三轴数控机床只能加工型面简单、扭曲较小的叶片,且毛坯需要二次装夹,影响加工精度。
五轴数控机床可以很好地加工复杂型面的叶片,但因为价格昂贵,国内应用尚不广泛。
四轴数控机床很好地解决了利用三轴与五轴加工叶片所带来的问题,所以研究如何利用四轴数控机床高效地加工出合格的叶片,对工业生产具有一定的参考意义。
1三维模型的建立三维模型的获得通常有两种途径:一是通过已知数据或者图纸信息直接建立三维CAD模型,即我们通常所说的正向设计;二是只有实物却没有数据信息,需通过测量或扫描系统获得实物数据信息,然后利用成熟的CAD/CAM技术,快速、准确地建立实体几何模型,即逆向设计。
本文以汽轮机的某一级T型叶根动叶片为模型,利用激光扫描技术获取叶片截面数据,对数据优化处理后建立三维CAD模型。
图1为叶片原型与通过逆向技术获得的三维CAD模型。
2加工工艺设计2.1材料与毛坯的选择汽轮机叶片是在高温高压的工况下使用,通常采用高强钢、不锈钢、高锰钢材料加工。
汽轮机叶片毛坯的选择与其结构特点相关,常用的汽轮机叶片毛坯形式主要有:方钢,模锻、精锻、高速锻、半精锻、轧制、精密铸造。
由文献[6]可知,T型外包叶根等截面直叶片,汽道长度在100mm以内且生产批量较小时,选用方钢毛坯,大批量生产选用高速锻毛坯;T型外包叶根变截面动叶片,汽道长度在100mm~200mm之间,生产批量较小时选用方钢毛坯,大批量生产时,选用半精锻毛坯。
本文试验所用叶片长度为186mm,在工业生产中应选用方钢毛坯,试验加工采用铝合金棒状毛坯。
2.2加工方案的确定2.2.1加工过程分析试验叶片的毛坯一端用机床第四旋转轴的卡盘装夹,另一端用顶尖定位。
汽轮机动叶片叶型数控编程研究与设计
机 械 设 计 与 制 造
Ma c h i n e r y De s i g n & Ma nu f a c t u r e 2 0 7
汽轮 机 动 叶 片叶 型数控 编Fra bibliotek研 究与设 计
毛鹏 枭 , 谌永祥 , 李双跃 , 曾岳 飞 , 钟 成 明
t h r o u g h t h e An c t i o n a l i t y f o t h e C A M, t h e b l de a p r o il f e f o t h e C N C m ch a i n i n g s i m u l t a i o n p r o c e s s i n g 珊 c a r r i e d o t, u c l e v e r d e s i g n i n g t h e p r o c e s s p ra a m e t e r s t o g e er n a t e t h e r e a s o n a b l e N C c o d e . F o r p ra a m e t r i c es d i ni g n g a n d p r o c e s s i n g f o t e h b l a d e 6 0 d y p a r t s i n d i f f e r e n t S O j  ̄ W re a e n v i r o n me n t s 。 i t n o t o n l y C n a m a k e t h e q u d i  ̄a n d e f ic f i e n c y fC o N C m a c h i n i n ga w a y f r o m t e h e n v i r o n en m t a l i n l f u e n c e ; b u t a l s o p r o v i d e s S O e m g u i d i n g s i g n  ̄c nc a e f o r e su n r i n g t h e c o r r e c t n e s s f o N C p r o g r a m s d u i r n g
叶片的四轴定位加工
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文献标 识码 : A
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笔者作为云南一队的教练, 指导学生备战 2 1 年 00 度全 国职业院校技能大赛高职组数控技术——复杂部 件造 型 、 多轴联 动 编程 与加 工 的 比赛 。大 会 组委 会 公
布 的样题 , 选择 的是 一种 风力 驱动 器 的制 造 , 该风力 驱
1 叶片部分的加工方法分析
叶轮轴 的 6片 叶片 均 布 在 4 om 的 圆柱 面 上 , , m 4 其 顶 面为 6 0mm, 6 叶片基 本 轮廓 由 4条样 条线 构 成 , 基 本 轮廓 细节见 图 2 叶 根部分 R m 圆弧光 滑过 渡 , , 5m
B轴 、 c轴。因为种种原因, 如价格 、 购买时的技术等 ,
虽然有第 4个工作轴 , 却并不能与 轴 、 轴 、 l z轴进 ,
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工艺与检测 Th1 d s enga f c0 yne 0 T
静叶片四轴数控加工定位分析
a t t h e t u r b i n e s t a t o r b l a d e s t r u c t u r a l c h a r a c t e is r t i c s ,p r o c e s s i n g t e c h n i q u e s nd a w o r k p i e c e p o s i t i o n i n g p in r c i p l e . At he t s a n l e t i me o f me e t i n g r e q u i r e me n t s o f p a r t s ’ p r e c i s i o n a n d s u r f a c e r o u g h n e s s ,t h e a p p l i c a t i o n r a n g e o f f o u r ・ xi a s C NC ma c h i n e t o o l s i s e x p a n d e d .I n -
中 图 分 类 号 :T H1 6 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1 0 0 1 — 3 8 8 1( 2 0 1 3 )1 0—0 0 1— 3
Po s i t i o ni ng Ana l y s i s o f Fo ur - a x i s NC Ma c hi n i ng f o r St a t i c Bl a de s
静 叶 片 四轴 数 控 加 工定 位 分 析
吴越 ,谌 永祥 ,李双跃 ,刘 勇 , 江敏 ,毛鹏 枭
( 1 .西 南科 技 大 学制造科 学与工程 学院 ,四 川绵 阳 6 2 1 0 1 0 ; 2 .绵 阳市瑞 丰机 电有 限公 司,四 川绵 阳 6 2 1 0 0 0 )
叶轮的四轴数控编程及仿真
叶轮的四轴数控编程及仿真摘要本次设计是进行一个具有复杂形状的叶轮的仿真加工,叶轮加工的复杂性主要在于其叶片是复杂的曲面造型。
需要用四轴以上联动的机床进行其叶轮的加工,根据叶轮的一些特性,需采用球头铣刀。
通过对课题任务的分析,先用UG把零件图画出来,对零件图进行分析,确定零件的加工工艺。
然后生成实体模型,,再对模型进行分析,然后用CAM软件对模型进行仿真,仿真过后,进行后置处理,生成G代码,最后把程序反读,效验G代码,检查程序是否正确,然后定稿。
关键词:UG;CAM;数控编程;后置处理;虚拟仿真AbstractThis design is a complex shape, the simulation of impeller complexity of the machining process of impeller blade is mainly lies in the complex surface modeling. With the four shafts above linkage to the machine according to the processing, impeller, some characteristics of the impeller, using flat cutters.Based on the analysis, the first task subject using UG out of the parts and parts drawing pictures, the paper analyzes the parts processing. Then generate entity model, and then the model analysis, then use the CAM software simulation model for simulation and postprocessing after, G code, finally the program, the program code, check; G correctly, then finalized.The application of computer numerical control machine tool is comprehensive, automatic control, automatic detection and precision machinery products of high technology, the development of nc machine tools appropriate technical transformation of China before machinery manufacturing, is the way of the future factory automation.Keywords: UG; CAM; CNC Programming; Post-processing; Virtual Simulating目录前言 (1)第一章数控的概况 (2)1.1 国内外数控系统发展概况 (2)1.2 数控技术发展趋势 (3)1.2.1性能发展方向 (3)1.2.2功能发展方向 (3)1.2.3体系结构的发展 (4)第二章关于叶轮 (6)2.1 叶轮的发展状况 (6)2.2 叶轮的分类 (6)2.3 叶轮的材料 (6)2.4 叶轮的原理 (6)第三章零件图及工艺分析 (9)3.1 叶轮的三维造型 (9)3.2 刀具的选择 (9)3.3 工艺分析 (10)3.4 叶轮加工的最佳方案 (11)第四章零件编程概述 (13)4.1 仿真技术的发展与应用 (13)4.2 数控车自动编程软件CAM介绍 (13)4.3 叶片的加工 (14)4.4 叶片的加工程序及其备注 (17)第五章结论 (20)参考文献 (21)致谢 (22)前言课题主要是研究数控技工技术在加工叶轮时的具体应用,为了适应生产的需要,人们越来越多的使用数控技术来生产这些以前难以加工的产品零件。
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弯扭叶片产品图
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特征截面的数据点图
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叶片的三维实体造型(1 叶片的三维实体造型(1)
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叶片的三维实9-6
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叶片型面的制造特点分析
汽轮机弯扭叶片是典型的多轴数控加工零件。 汽轮机弯扭叶片是典型的多轴数控加工零件。 主机厂目前采用的制造工艺是: 主机厂目前采用的制造工艺是:在方坯完成叶根 及内背径向面的加工后, 及内背径向面的加工后,其汽道型面的粗精加工 采用五轴数控加工一次完成。 五轴数控加工一次完成 采用五轴数控加工一次完成。机床采用瑞士进口 五轴五工位加工中心 加工中心, 的五轴五工位加工中心,数控编程应用与机床配 套的专业叶片编程软件。 套的专业叶片编程软件。由于采用一次装夹完成 整个型面的加工,因此加工精度比较理想, 整个型面的加工,因此加工精度比较理想,只需 经简单的精抛光处理即可完成整个叶片的加工。 经简单的精抛光处理即可完成整个叶片的加工。 但该工艺的缺点是加工设备太昂贵( 但该工艺的缺点是加工设备太昂贵(一台五轴联 动加工中心近二百万美元),加工成本太高, ),加工成本太高 动加工中心近二百万美元),加工成本太高,在 目前情况下推广普及有一定困难。 目前情况下推广普及有一定困难。
测量方案: 测量方案: 叶片汽道型面加工 质量的评估与检验, 采用专门设计的叶 片测具来进行完成。 通过测具上确定的 2-2及7-7两个检 测截面,使用型线 卡板对其形状进行 比对测量。
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数控编程
数控加工编程采用了在智能化三轴加工、多 数控加工编程采用了在智能化三轴加工、 轴加工及加工模拟仿真技术上比较优秀的 Cimatron it V12 软件。 软件。 后置处理采用Cimatron 后置处理采用Cimatron it 附带的专业后置处 理软件IMSPost。 理软件 。
pro/engineer
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pro/engineer
造型方法:
采用离散的 数据点完成 点-线-面的 造型方法 。
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夹具设计
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夹具装配后示意图
夹具装夹方法: 夹具装夹方法: 夹具在加工中心 旋转轴上采用一 夹一顶方式装夹
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测具设计
汽轮机弯扭动叶片汽道型面的 四轴数控制造
常熟理工学院( 常熟理工学院(筹)机电工程系
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弯扭叶片简介
该叶片为国内某大型汽轮机集团200MW机组中的 该叶片为国内某大型汽轮机集团200MW机组中的 200MW 低压缸八级动叶片。为了提高机组的工作效率, 低压缸八级动叶片。为了提高机组的工作效率, 其叶型设计为曲面形状较复杂的弯扭形式, 其叶型设计为曲面形状较复杂的弯扭形式,参见 动叶片产品图” 动叶片三维模型” “动叶片产品图”及“动叶片三维模型”。 弯扭叶型的特征截面采用大量离散点构成的列表 曲线来定义,这在提高型线描述准确性的同时, 曲线来定义,这在提高型线描述准确性的同时, 也增加了型面定义的复杂程度,参见“ 也增加了型面定义的复杂程度,参见“特征截面 点图” 点图”。
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粗铣内弧侧大余量(内弧开荒)
设备:普通铣床 夹具:160mm平口钳 刀具:Ø25立铣刀 测具:0-150游标卡 0-300游标卡 25-50外径千分尺 50-75外径千分尺
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粗铣背弧侧大余量(背弧开荒)
设备:普通铣床 夹具:160mm平口钳 刀具:Ø25立铣刀 测具:0-150游标卡 0-300游标卡 25-50外径千分尺 50-75外径千分尺
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实际加工
1、刀具轨迹编辑
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2、后处理定制
通过IMSPost定制对应机床的后处理模板 通过IMSPost定制对应机床的后处理模板 IMSPost
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数控加工程序
通过IMSPost后置处理生成的四轴加工程序 通过IMSPost后置处理生成的四轴加工程序 IMSPost
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方案介绍
粗铣内弧侧大余量(内弧开荒) 粗铣内弧侧大余量(内弧开荒) 粗铣背弧侧大余量(背弧开荒) 粗铣背弧侧大余量(背弧开荒) 三轴数控加工内弧侧(基于毛坯余量) 三轴数控加工内弧侧(基于毛坯余量) 三轴数控加工背弧侧(基于毛坯余量) 三轴数控加工背弧侧(基于毛坯余量) 四轴精加工整个汽道型面
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谢谢大家!
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四轴精加工整个汽道型面
设备:四轴加工中心 夹具:四轴夹具 刀具:R5球头刀
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技术路线
三维造型 夹具设计 数控编程 测具设计 实际加工
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三维造型 在叶片造型过程中, 在叶片造型过程中,我们运用了 CAD/CAM/CAE各类软件中处于 在 CAD/CAM/CAE 各类软件中处于 中高端市场的PTC公司出品 中高端市场的 公司出品
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三轴编程过程:
三轴内弧加工
加工方法:采用三轴 等高铣削加工(WCUT) 进行粗加工和半精加 工。
三轴背弧加工
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四轴编程过程:
加工方法: 在三轴加工的基础 上用四轴曲面参数 (SURMILL) 与曲线多轴加工 (CURVE_MX) 进行精加工。
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三轴数控加工内弧侧(基于毛坯余量的知识加工) 基于毛坯余量的知识加工)
设备:三轴数控铣床 夹具:专用夹具 刀具:Ø20的立铣刀、 R5球头刀
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三轴数控加工背弧侧(基于毛坯余量的知识加工) 基于毛坯余量的知识加工)
设备:三轴数控铣床 夹具:专用夹具 刀具:Ø20的立铣刀、 R5球头刀
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工艺创新方案
根据该叶片的制造特点, 根据该叶片的制造特点,我们将制造工艺 创新的重点放在汽道型面的数控制造方式上 放在汽道型面的数控制造方式上。 创新的重点放在汽道型面的数控制造方式上。 通过对该叶片的三维造型, 通过对该叶片的三维造型,发现采用四轴 加工代替五轴加工完全可以达到同样的目的。 加工代替五轴加工完全可以达到同样的目的。 但目前四轴加工编程技术中较难实现考虑毛坯 情况的粗加工策略问题, 情况的粗加工策略问题,不能很好地解决加工 质量与加工效率的统一。为此, 质量与加工效率的统一。为此,综合考虑加工 质量要求与加工经济性,决定采用普通机床与 质量要求与加工经济性,决定采用普通机床与 三轴、四轴数控加工相结合的工艺方法。 三轴、四轴数控加工相结合的工艺方法。
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实际加工模拟
三轴数控加工内弧侧 三轴数控加工背弧侧 四轴精加工整个汽道型面
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附:参赛方案的补充说明 由于叶片材料采用1Cr12Mo,加工难度 , 由于叶片材料采用 比较大。考虑到比赛时间有限, 比较大。考虑到比赛时间有限,故将比 赛所使用的材料改为纯铝。 赛所使用的材料改为纯铝。在保持数控 制造工艺方案不变的情况下,对叶根等 制造工艺方案不变的情况下, 的制造工艺作了一些调整。参赛前, 的制造工艺作了一些调整。参赛前,我 们考虑先完成四轴数控加工前的所有工 序,现场只演示汽道型面的四轴数控加 工及测量。四轴数控制造工艺参见“ 工及测量。四轴数控制造工艺参见“四 轴数控加工的工序图” 轴数控加工的工序图”。