由于葉片型面是由復(fù)雜的三維自由曲面組成，幾何精度要求較高、技術(shù)難度大，傳統(tǒng)的加工方法無法滿足葉片的精度要求。本文旨在應(yīng)用ug對(duì)葉片進(jìn)行實(shí)體建模，得到一個(gè)理想的三維葉片實(shí)體，再根據(jù)加工葉片的材料特點(diǎn)，選擇公道的刀具進(jìn)行加工。根據(jù)葉片的外形特點(diǎn)，選擇公道的編程策略、走刀路徑和進(jìn)退刀方式。將ug強(qiáng)大的功能應(yīng)用于葉片的五軸銑削加工，較好地解決了葉片批量生產(chǎn)中的質(zhì)量和效率題目，能夠取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。
一、nx軟件介紹
在當(dāng)前流行的cad/cam軟件中，nx為用戶提供了一個(gè)較完善的企業(yè)級(jí)cad/cae/cam/pdm集成系統(tǒng)。在ug中，*的參數(shù)化和變量化技術(shù)與傳統(tǒng)的實(shí)體、線框和曲面功能結(jié)合在一起，而這一結(jié)合被實(shí)踐證實(shí)是強(qiáng)有力的。
1.nx的cad功能
nxhybridmodeler復(fù)合建模模塊無縫地集成了基于約束的特征建模和傳統(tǒng)的幾何建模（實(shí)體、曲面和線框）到單一的建模環(huán)境內(nèi)，在設(shè)計(jì)過程中提供更多的靈活性，用戶可以選擇zui自然地支持設(shè)計(jì)意圖的方法。
2.nx的cam功能
ugcam提供了一整套從鉆孔、線切割到5軸銑削的單一加工解決方案。在加工過程中的模型、加工工藝、優(yōu)化和刀具治理，都可以與主模型設(shè)計(jì)相聯(lián)接，始終保持zui高的生產(chǎn)效率。
二、五軸加工介紹
五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床是一種科技含量高、精密度高、專門用于加工復(fù)雜曲面的機(jī)床，這種機(jī)床系統(tǒng)對(duì)一個(gè)國家的航空、航天、軍事、科研、精密器械以及高精醫(yī)療設(shè)備等行業(yè)，有著舉足輕重的影響力。現(xiàn)在大家普遍以為，五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)是解決葉輪、葉片、船用螺旋槳、重型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子以及大型柴油機(jī)曲軸等加工的惟一手段。
五軸聯(lián)動(dòng)加工中心具有率、高精度的特點(diǎn)，工件一次裝夾就可完成五面體的加工。五軸機(jī)床的種類分為：搖籃式、立式、臥式、nc工作臺(tái)+nc分度頭、nc工作臺(tái)+90°b軸、nc工作臺(tái)+45°b軸、nc工作臺(tái)+a軸°以及二軸nc主軸等。
三、葉片結(jié)構(gòu)分析
從葉片的結(jié)構(gòu)（如圖1所示）來看，其葉身型面部分為復(fù)雜的空間曲面，各部分的曲率、扭轉(zhuǎn)變化較大，是典型的薄壁件。由于其為動(dòng)力等裝置的重要部件，工作條件較為惡劣，就對(duì)零件本身的精度和質(zhì)量提出了很高的要求。型面的加工質(zhì)量直接影響其工作性能，還可能影響整機(jī)性能。葉片的材料要求有很高的質(zhì)量-強(qiáng)度比，加工中難切削，切削抗力大，引起的變形也大。由于其截面外形，在葉盆和葉背方向上抵抗變形的能力也不同，進(jìn)排邊沿處又較薄，加工中的形變很復(fù)雜，對(duì)數(shù)控加工提出了很高的要求。在實(shí)際加工中，多采用如圖2所示的加工流程。
圖1葉片結(jié)構(gòu)
圖2加工流程
四、nx中葉片加工實(shí)例
要加工如圖3所示的某型發(fā)動(dòng)機(jī)靜子葉片，編程過程如下。
圖3某型發(fā)動(dòng)機(jī)靜子葉片
1.零件造型
曲面造型時(shí)，首先由圖紙?zhí)峁┑慕孛嫔系牧斜睃c(diǎn)數(shù)據(jù)定義樣條曲線，然后再完成曲面定義。
（1）曲線造型
在ug軟件中可先點(diǎn)擊“application”→“modeling”進(jìn)進(jìn)造型模塊，然“insert”→“curve”→“spline”或單擊，進(jìn)進(jìn)樣條曲線定義對(duì)話框。
選擇“throughpoints”→“pointsfromfile”并輸進(jìn)樣條曲線的列表點(diǎn)數(shù)據(jù)文件（如yp1.dat），單擊“ok”，即可天生通過這些點(diǎn)的樣條曲線，如圖4所示。用同樣的方法天生這個(gè)截面上的葉盆曲線，如圖5所示。對(duì)這兩根樣條曲線倒圓角，使它成為一條封閉的曲線，大真?zhèn)€圓角為1.2mm，小真?zhèn)€圓角為0.23mm，如圖6所示。用同樣的方法繪制其他9個(gè)截面的曲線，形成如圖7所示的外形。
（2）曲面造型
選擇“insert”→“freefromfeature”→“thronxhcurves”或單擊，依次選取10個(gè)截面的曲線，在對(duì)話框中輸進(jìn)容差等參數(shù)，即可由曲線天生曲面，天生相應(yīng)的葉片零件，參見圖3。
圖4樣條曲線圖
圖5葉盆曲線
圖6倒圓角后的封閉曲線
圖7 9個(gè)截面曲線
2.刀位軌跡天生與仿真
在這個(gè)例子中，假定只對(duì)該葉片進(jìn)行精加工，那么天生精加工程序的過程如下。
◎進(jìn)進(jìn)加工模塊
“application”→“manufacturing”，單擊，進(jìn)進(jìn)“createoperation”（創(chuàng)建操縱）對(duì)話框，如圖8所示進(jìn)行設(shè)置，選用多軸加工方法中的“可變軸銑”。
圖8創(chuàng)建操縱對(duì)話框
◎進(jìn)進(jìn)“可變軸銑”對(duì)話框后，設(shè)定相應(yīng)的參數(shù)，如圖9所示。在“geometry”中單擊，選中葉片零件。
圖9參數(shù)設(shè)置圖
◎在“drivemethod”（驅(qū)動(dòng)方法）中選擇“surfacearea”（曲面區(qū)域）方法，進(jìn)進(jìn)“surfaceareamethod”對(duì)話框，選擇葉片曲面為“drivergeometry”（驅(qū)動(dòng)幾何），其他參數(shù)如圖10進(jìn)行設(shè)置，在“toolaxis”中選擇刀軸為“4axisnormaltodriver”（四軸沿驅(qū)動(dòng)面法向），點(diǎn)擊“ok”回到“可變軸銑”對(duì)話框。
圖10surfaceareamethod對(duì)話框
◎進(jìn)進(jìn)“groups”組，新建一把直徑為φ12mm的球頭刀，參數(shù)如圖11所示。
a）b）
圖11刀具參數(shù)設(shè)置
◎回到“main”組，單擊“non-cutting”，進(jìn)進(jìn)進(jìn)退刀設(shè)置對(duì)話框，按圖12設(shè)定。
a）b）
圖12進(jìn)退刀設(shè)置對(duì)話框
◎單擊，天生葉片加工的刀具軌跡，如圖13所示。單擊，可對(duì)天生的刀軌進(jìn)行加工仿真。
圖13葉片加工的刀具軌跡
3.后置處理，天生nc程序
單擊，進(jìn)進(jìn)后置處理對(duì)話框（如圖14所示），選擇相應(yīng)的機(jī)床特性文件，天生加工葉片零件的nc程序。
圖14后置處理對(duì)話框
部分程序如下（五軸加工）：
……
n57x-36.763y-170.757z78.51a91.04c10.76;
n59x-33.86y-170.634z78.422a90.87c10.35;
n61x-30.999y-170.501z78.0590.69c10.31;
n63x-28.165y-170.41z77.688a90.56c10.51;
n65x-25.305y-170.369z77.591a90.51c10.48;
n67x-22.423y-170.328z77.572a90.46c10.25;
n69x-19.553y-170.284z77.483a90.4c10.14;
n71x-16.692y-170.247z77.393a90.35c10.1;
n73x-13.833y-170.214z77.304a90.3c10.08;
n75x-10.979y-170.177z77.1990.25c10.1;
n77x-8.128y-170.131z77.059a90.19c10.15;
n79x-5.282y-170.079z76.903a90.12c10.24;
n81x-2.44y-170.022z76.737a90.05c10.36;
n83x.404y-169.965z76.576a89.97c10.47;
n85x3.251y-169.912z76.434a89.9c10.55;
n87x6.104y-169.87z76.318a89.85c10.58;
……
五、結(jié)束語
由于葉片型面是由復(fù)雜的三維自由曲面組成，幾何精度要求較高、技術(shù)難度大，傳統(tǒng)的加工方法無法滿足葉片的精度要求。本文旨在應(yīng)用ug對(duì)葉片進(jìn)行實(shí)體建模，得到一個(gè)理想的三維葉片實(shí)體，再根據(jù)加工葉片的材料特點(diǎn)，選擇公道的刀具進(jìn)行加工。根據(jù)葉片的外形特點(diǎn)，選擇公道的編程策略、走刀路徑和進(jìn)退刀方式。將ug強(qiáng)大的功能應(yīng)用于葉片的五軸銑削加工，較好地解決了葉片批量生產(chǎn)中的質(zhì)量和效率題目，能夠取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。