浅谈CAXA制造工程师叶轮造型与五轴加工

0 前言

    CAXA制造工程师软件是国内自主研发和设计的CAM软件，该软件经过多年的创新与完善，在复杂零件造型和自动加工方面与国际知名软件的距离越来越小，好多功能甚至比国外的CAM软件用起来还要方便，本文将介绍利用CAXA软件在叶轮造型与加工方面的具体应用。

1 叶轮的造型

    以全国数控技能大赛院校组五轴叶轮加工比赛样题为例，如图1所示。

图1 全国数控技能大赛院校组五轴样题图纸

    利用【CAXA制造工程师】自动编程进行叶轮加工，必须要先根据样题图纸要求画出符合精度要求的叶轮数据模型。根据建模类型按精度从高到低可以分为：点、曲线、曲面、实体四类，由此可知，我们建模时应按点、曲线、曲面、实体的优先级顺序选择建模类型，因此该模型我们选用曲面造型即可完成。

    根据图纸要求我们可以采取以下步骤进行叶轮模型的绘制。

    1)首先根据图纸尺寸绘制出叶轮的基体和轮毂部分。这里可以采用CAXA曲面造型的方法进行绘制，先画出轮廓母线，然后用【曲面旋转】的方法绘制出叶轮的基体及轮毂部分。如图2所示。

图2 绘制叶轮基体和轮毂

    2)绘制叶片部分，根据图纸给定的型值点坐标列表，绘制叶片曲线。这里有一个简便的方法绘制这些样条曲线，我们可以先用【样条曲线】功能先随便绘制出一条样条曲线，然后依次点击【文件】--【样条输出】--【输出拾取样条】--拾取保存路径--格式默认*.dat格式。然后用记事本打开该文件，如图3所示。把中间数值部分按照图纸给出的型值点进行修改，因为曲面是在XZ片面进行绘制的，所以将图纸中的PY坐标值放在Z坐标所在位置。

图3 型值点

    按照图纸要求，把叶片部分四组数据全部输入完毕以后，将四组样条曲线的首尾相接，即可获得如图4所示叶片空间线框图。

图4 绘制叶片线框

    3)将这四组线框按照空间对应关系，采用【直纹曲线】将其生成直纹曲面，如图5所示。

图5 生成叶片曲面

    4)将该叶片采用【旋转】命令，对其进行旋转复制。产生如图6所示的效果。

图6 应用旋转命令产生叶轮效果

    5)最后将叶轮底部的定位螺栓孔绘制出来，到此该叶轮的绘制工作结束。检查尺寸后即可进行加工轨迹的生成。

2 叶轮的五轴加工

    该叶轮属于整体叶轮就是说该叶轮的叶片和轮毂是一个整体，一般采用数控车床和五轴数控加工中心进行加工，用数控车先进行毛坯的粗加工，以减少叶轮的加工余量。然后用五轴机床进行叶轮部分的粗精加工。由于叶轮每两个相邻叶片之间的空间比较小，流道比较窄，因此在轨迹生成时要特别注意刀具和相邻叶片间发生干涉的问题。必要时进行干涉面检查。因此要通过轨迹仿真检查刀路的安全性。确保刀路没有干涉，切削用量没置合理才能进行实际加工。针对以上叶轮加工的特殊性，设置如下加工策略。