工程力學作業(yè)葉盤流道擺線銑加工軌跡規(guī)劃doc

1、一、 作業(yè)要求使用擺線銑加工方法對制定葉盤流道進行粗、半精加工，生成相對應的刀位軌跡，要求所獲得的刀位軌跡光滑、無干涉。二、 總體思想 與傳統加工不同，擺線銑加工過程中刀具-工件包角一直處于較小的狀態(tài)，刀具在公轉一周的過程中處于切削狀態(tài)的時間較少，從而非常有利于切屑的排出與刀具的散熱。擺線銑削主要目的是在充分滿足徑向切深的情況下避免槽銑等全浸入式銑削。這對于減少刀具的磨損、延長刀具的使用壽命非常有利。而對于采用較小的刀具-工件包角有可能帶來的切削效率降低，在擺線銑技術中，可以采用比常規(guī)銑削方法更大的軸向切深以提高材料去除率。高溫合金、鈦合金等難加工材料在航空發(fā)動機葉盤中廣泛應用，這類材料切削性

2、能差，在加工時切削力較大、切削溫度高，造成刀具磨損嚴重。生產實踐中，通常采用較為保守的切削參數以降低刀具磨損速率和控制工件表面加工質量。但是，這會造成產品的加工效率較低。如何提高這類材料的切削加工效率、降低產品的生產周期與生產成本一直是工業(yè)界及學術界研究的難點與熱點。德國亞琛工業(yè)大學的研究發(fā)現，在切削難加工材料時，刀具-工件包角對刀具的磨損有重要影響。有效控制刀具-工件的包角對于控制切削加工過程中的熱力耦合作用、減少刀具磨損有顯著效果。擺線銑加工技術是一種在切削過程中對刀具進行降低負載和充分冷卻的加工技術。擺線銑加工過程中，由于刀具-工件之間具有較小的包角，可以在切削難加工材料時提供有效的冷卻

3、與潤滑，從而可以提高切削速度、避免滿刀切削、降低刀具的磨損，近年來逐漸引起了工業(yè)界的重視并在難加工材料的粗加工中進行了應用。擺線銑削屬于側刃加工，通過圓弧或擺線可有效地獲得薄的切削，通過切削的厚度控制切削力，獲得平穩(wěn)的加工過程，從而控制刀具壽命，雖然理論去除材料率比層銑低，但是平穩(wěn)的加工過程十分適合加工高溫合金材料的整體葉盤。故針對葉盤流道采用擺線銑加工方法。整體多軸擺線銑加工方案分為五部分：1. 確定流道加工步驟，規(guī)劃主要的加工次序。將葉盤流道的加工劃分為兩個部分，a）粗銑葉盤流道b）半精加工葉盤流道。2. 擺線銑的數控編程。利用UG中擺線銑的加工方式，對葉盤流道及型腔進行粗開，并且以規(guī)則的

4、圓形導軌為主進行切削加工。3. 擺線銑加工參數的選擇。在考慮道具受力及其加工時剛性要求的同時，選取合適的加工參數（切深、切寬、每齒進給量）及相應的銑刀。4. 擺線銑的聯動方式選擇。結合實際的加工情況，選取適當的聯動方式，從而使得整體加工系統具有良好的剛性，獲得良好的加工效率。5. 分析加工所得結果，檢查各項參數選取的合理性。三、 具體方法首先，用UG打開葉盤模型，點擊開始，選擇加工，進入UG加工模塊。點擊創(chuàng)建幾何體（如圖1），指定MCS、部件、毛坯（如圖2）和檢查。 圖1 創(chuàng)建幾何體 圖2 指定毛坯 創(chuàng)建刀具（如圖3），（如圖4）平頭銑刀， 圖3 刀具效果圖 圖4 D8R0.4平頭銑刀參數 創(chuàng)

5、建第一步粗銑工序，并設置整體切削參數，具體參數設置如圖5至12。圖5 粗銑加工工序參數 圖6 整體切削的切削層參數設置 圖7 切削層參數設置 圖8 切削參數策略設置圖9 切削參數余量設置 圖10 非切削移動進刀設置圖11 進給率與速度設置 圖12 非切削移動設置生成粗銑刀位軌跡（如圖13），并進行3D模擬走刀（如圖14），檢查工序參數。圖13 粗銑刀位軌跡 圖14 3D模擬走刀生成銑削結果，并用顏色表示余量大?。ㄈ鐖D15）。根據結果進行修改。 圖15 粗銑結果創(chuàng)建第二步半精加工工序（沿用整體切削參數），將半精加工分成兩部分，側面半精銑（如圖16）和底面半精銑（如圖17）。余量設為0.2mm.

6、圖16 側面半精銑工序參數 圖17 底面半精加工工序參數分別生成側面半精銑刀位軌跡（如圖18）和底面半精銑刀位軌跡（如圖19），并進行3D模擬走刀（如圖20），檢查工序參數。 圖18 側面刀位軌跡 圖19 底面刀位軌跡 圖20 側面3D模擬走刀最后生成加工完成后的葉盤模型（如圖21），并用顏色表示余量，檢查結果，工序參數進行優(yōu)化。 圖21 加工結果四、 實現過程經討論，決定使用三軸擺線銑對給定葉盤通道完成粗加工和半精加工工藝。根據模擬結果來看，完成了對葉盤通道的要求，優(yōu)化了擺線銑工藝參數，體現了擺線銑這一工藝方法在葉盤加工中的優(yōu)勢。五、 結果分析經過后置處理分別生成了粗銑加工、半精銑側面加工、半精銑底面加工的NC程序（見附錄），程序部分截圖如下。圖22 粗銑加工程序 圖23 半精側面加工由最終結果可得，本方法使用了三軸擺線銑對葉片流道進行了粗開，完成了流道的粗加工及半精加工。主要加工了流道側面及流道地面，設定了擺線的主要參數，步距、擺線寬度、最小半徑等，完成了刀具