开闭式叶轮加工专业解决方案——hyperMILL

　　叶轮是一类典型的自由曲面零件，如果采用传统的CAM加工策略，需要反复测试不同的加工方位，将不同方位的路径透过人为的干预衔接起来，如此需要耗费大量的时间进行调整。传统的加工方法既费时又难以保证精度，hyperMILL®针对开式及闭式叶轮的加工均提供了专业的加工模组，让即使是加工经验不丰富的用户也可以在短时间内经过简单的设置编制出这一类利用常规编程策略较难完成的零件的NC程序。此专业化模块通用于各种领域的叶轮运用。

　　本文将分两部分分别向大家介绍hyperMILL®的开式及闭式叶轮加工模块

一、hyperMILL®的开式叶轮CAM解决方案

　　开式叶轮在结构上主要有以下几个关键部分（如图1、2所示）：

（图1）

（图2）

　　而叶片又由吸力面、压力面、前缘及后缘组成（如图3、4所示）：

（图3）

（图4）

　　在hyperMILL®开式叶轮加工模组应用中首先定义出叶轮特征，如下所示：

　　1） 在特征选项卡下单击右键新建叶轮特征（如图5所示）

（图5）

　　2）在弹出的特征定义对话框内定义叶轮特征（如图6所示）

（图6）

　　其中毛坯曲面如图7所示：

（图7）

　　叶片骨架曲线只有在叶片面比较碎等个别情况下需要指定

　　裁剪曲线只有在采用刀具侧刃加工方案时才需要定义（如图8所示）

（图8）

　　hyperMILL®开式叶轮加工策略:

　　在hyperMILL®开式叶轮加工模组中提供了以下各种加工策略，下面将各个工法的功能及其独到特性作一个介绍（如图9所示）：

（图9）

　　① 叶轮粗加工

　　叶轮粗加工工法主要用来对叶轮进行开粗工作在此开粗工法中提供了多样化的开粗策略并支持多次开粗以提高加工效率，如下图所示，每次的加工范围可以自行设置（如图10所示）

（图10）

　　同时该策略还支持四轴方式开粗，并且在轴的控制方面可以进行一些人为设置，当然在生成程序过程中，自动避让可对这些参数进行调整（如图11所示）

（图11）

　　② 叶轮流道精加工

　　叶轮流道精加工工法主要用来对叶轮的流道面进行精加工操作。

　　工法中多样化的精加工策略为任务提供不同的优化轨迹分布和刀具倾角计算的方法。同样该策略也支持前面提到的四轴及人为设置刀具倾摆等功能（如图12所示）

（图12）

　　③ 叶轮点加工

　　叶轮点加工是对叶片曲面用刀具点接触法，以连续的、螺旋形的圆周动作进行加工。在这个工法中提供了多样化的加工模式和进给策略以适应不同的任务情况，如为减少相邻叶片震动的型腔模式。同样该策略也支持前面提到的四轴及人为设置刀具倾摆等功能。（如图13、14所示）

（图13）

（图14）

　　④ 叶轮侧刃加工

　　该策略使用刀具侧刃对叶片面进行加工

　　需要说明的是该策略不仅仅适用于叶片面为直纹面的情形，只要刀具侧刃与叶片曲面拟合结果在可以接受的范围内则可使用该策略，刀具侧刃与叶片吸力面及压力面拟合的偏差将在工单报告中显示，（如图15所示）

（图15）

　　⑤ 叶轮圆角加工

　　该策略用于加工叶片和流道面间的圆角

　　圆角加工用于产生可变的圆角或除去剩下的残余材料。这可让我们在叶片和流道面的加工中可以选择更有效的刀具

　　该策略也支持四轴及人为设置刀具倾摆等功能（如图16所示）

（图16）

　　⑥ 叶轮边缘加工

　　该策略用于对叶片的前缘和后缘单独进行加工（如图17所示）

（图17）

　　同时hyperMILL®的叶轮模块也支持叶轮的插铣加工及检测程序的编制。

　　从上面对各个工法的介绍可以看出，根据任务的不同，hyperMILL®叶轮专业模组为叶轮的加工提供了两套解决方案：

　　⑴ 当使用刀具侧刃对叶片曲面进行加工的偏差在可以接受的范围内时则整体流程为：

　　叶轮开粗——（主、副）叶片侧刃精加工——叶轮流道精加工——（主、副）叶片边缘加工——（主、副）叶片圆角加工（视情况看是否需要）

　　⑵ 当使用刀具侧刃对叶片曲面进行加工的偏差超出任务许可范围时加工的整体流程为：

　　 叶轮开粗——（主、副）叶片点加工——叶轮流道精加工——（主、副）叶片圆角加工（视情况看是否需要）

　　下面以一个实例（图18）向大家展示hyperMILL®开式叶轮模块的应用：

（图18）

　　定义叶轮特征（如图19所示）

（图19）

　　利用相应工具检查叶身的情况，判断所应采用的加工策略（如图20所示）

（图20）

　　首先用斑马条纹反射可知叶身面并非直纹面

　　通过编制刀具侧加工工法可知刀具侧拟合结果不可接受

　　故该叶轮的叶身需要用点加工方式进行拟合

　　为提高加工效率，该叶轮定制大小两把锥形球刀（使刀具尽量得强壮）组合开粗，且小的那把锥形球刀圆角与叶身与流道面所呈圆角对应，这样在进行叶身点加工时可直接将该圆角拟合出来（如图21所示）

（图21）

　　1．第一次开粗

　　在“新建带有特征的工单”中选择叶轮粗加工，设置各种参数后计算工单（如图22、23所示）

（图22）

（OPEN MIND 陈章伟 曲鹏文）

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