李凱旋，劉 剛

（陜西航天動力高科技股份有限公司，陜西 西安 710000）

1 引言

對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工不便（依靠手工編程不可能實現(xiàn)或手工編程耗時大、易出錯）的單件/小批量的零件，生產(chǎn)中如果按照傳統(tǒng)制作模具以鑄件進(jìn)行加工的方式費用高、周期長，因此考慮利用國產(chǎn)CAXA制造工程師數(shù)控編程軟件結(jié)合各類加工設(shè)備進(jìn)行復(fù)雜零件加工，以降低生產(chǎn)成本、縮短生產(chǎn)周期、滿足現(xiàn)在實物招投標(biāo)的生產(chǎn)節(jié)奏。目前機械加工行業(yè)數(shù)控編程軟件CATIA、NX、PRO/E、MASTERCAM、HYPERMILL和POWERMILL等基本都為國外軟件，國產(chǎn)軟件幾乎沒有。CAXA制造工程師軟件作為國產(chǎn)數(shù)控編程軟件雖然起步晚，但經(jīng)過數(shù)年的完善，最終形成界面操作簡單、便于上手、功能齊全的特點，并不遜于國外數(shù)控編程軟件。如該軟件能解決實際加工中的問題，保證加工質(zhì)量，便可降低對國外數(shù)控編程軟件技術(shù)的依賴，對于國有企業(yè)及科研院校的生產(chǎn)與研究尤為重要。

本文以某型號開式葉輪為例，詳細(xì)對CAXA制造工程師從三維建模、數(shù)控編程、仿真加工及后置處理進(jìn)行工藝驗證。本文中CAXA軟件為CAXA制造工程師2016版。

2 工藝方法驗證

首先對該開式葉輪制定加工工藝路線，傳統(tǒng)加工工藝路線為制作模具進(jìn)行鑄造，利用車床進(jìn)行外輪廓加工，利用鉆床進(jìn)行孔加工，最后葉片通過打磨拋光，保證圖紙粗糙度要求。

基于CAXA軟件制定加工工藝路線為該葉輪葉片沿軸線均勻分布，因此毛坯采用棒料，利用車床進(jìn)行輪廓開粗并留夾頭，然后利用數(shù)控加工中心設(shè)備進(jìn)行葉片加工、底座及孔加工，最后利用車床將夾頭去除。

2.1 創(chuàng)建三維模型

首先對圖樣進(jìn)行分析，該零件為開式葉輪，材料為航空鋁材，葉片及底座粗糙度為Ra3.2，葉片與底座帶有弧度，葉片頂面帶有角度。然后利用CAXA制造工程師軟件制造模塊或3D設(shè)計環(huán)境模塊進(jìn)行三維建模均可，本文是在制造模塊進(jìn)行建模。開式葉輪三維圖如圖1所示。

圖1 開式葉輪三維圖

2.2 建立加工毛坯

該開式葉輪采用棒料加工，利用CAXA制造工程師軟件軌跡管理欄中的毛坯選項進(jìn)行毛坯定義，毛坯類型選擇柱面及真實感，軸向中VX設(shè)置為0，VY設(shè)置為0，VZ設(shè)置為-1，長度按照車工加工后所留余量情況進(jìn)行具體設(shè)置，精度設(shè)置為0.01。

2.3 裝夾方式設(shè)置

裝夾方式的設(shè)置決定零件的加工路線。該毛坯為棒料，利用三爪卡盤裝夾葉輪背面車床加工的夾頭，該種裝夾方式經(jīng)濟可靠，便于裝卸。裝夾方式確定后，利用CAXA制造工程師軟件工具選項創(chuàng)建坐標(biāo)系命令進(jìn)行加工原點確定，該程序原點決定數(shù)控加工中心設(shè)備刀具原點及NC程序輸出原點。該葉輪加工原點設(shè)置在葉輪前端面中心點20 mm高度處。

2.4 創(chuàng)建刀具

該材料為航空鋁，開粗采用直徑φ10、R2的圓角立銑刀，精加工采用直徑φ10的球刀，及直徑φ6的球刀，鉆孔采用φ5鉆頭直接加工成型，中間孔采用φ20鉆頭及φ10鏜刀加工成型。利用CAXA制造工程師軟件軌跡管理欄中的刀具命令創(chuàng)建刀具，其中半徑補償號與長度補償號需與實際加工中數(shù)控加工中心刀具庫中刀具號一一對應(yīng)，保證加工中刀具準(zhǔn)確無誤自動調(diào)用。

2.5 創(chuàng)建加工方法

葉片及底座利用CAXA制造工程師軟件三軸模塊的等高線粗加工、等高線精加工及平面區(qū)域粗加工、筆式清根加工四種加工方式進(jìn)行加工，等高線粗加工用φ10的圓角銑刀，層高設(shè)置1 mm，行距設(shè)置2m，加工余量設(shè)置0.2 mm，加工精度設(shè)置0.1 mm；等高線精加工用φ10的球刀，層高設(shè)置0.05 mm，加工精度設(shè)置0.01 mm；平面區(qū)域粗加工用φ6球刀，行距設(shè)置0.2 mm，每層下降高度設(shè)置0.5 mm，加工精度設(shè)置0.01 mm，補償設(shè)置TO，主要對等高線精加工殘留區(qū)域進(jìn)行補加工；筆式清根加工用φ6球刀順銑，多層清根開啟，刀次設(shè)置3次，最大行距設(shè)置0.02 mm，加工精度設(shè)置0.01 mm?？撞捎每准庸みx項中的固定循環(huán)加工命令，控制系統(tǒng)選擇FANUC（根據(jù)實際加工設(shè)備系統(tǒng)選擇），功能名稱分別選擇排屑鉆孔與鏜孔命令進(jìn)行φ5孔與中間φ21孔加工。等商線精加工如圖2所示。

圖2 等高線精加工

2.6 實際加工仿真

加工方法設(shè)置后，利用CAXA制造工程師軟件實體仿真命令對零件進(jìn)行實際加工模擬，在統(tǒng)計命令中可以查看程序全部加工時間、進(jìn)給移動時間、快速移動時間、全部軌跡長度、進(jìn)給移動長度和快速移動長度，在分析命令中可以根據(jù)顏色查看碰撞、刀具、進(jìn)給、刀軸和軌跡方向等是否正確，在移動列表命令中可以檢查NC程序段運行時各段程序坐標(biāo)點、旋轉(zhuǎn)軸位置等情況，在報告命令中可以查看NC程序運行時各段程序是否存在干涉、碰撞等情況，在切削仿真命令中設(shè)置刀刃、軸、刀頭和刀柄的干涉檢查。如發(fā)現(xiàn)存在干涉、碰撞等情況返回切削功能命令進(jìn)行參數(shù)更改。

2.7 NC程序生成

實體仿真確定無誤后，利用CAXA制造工程師軟件后置處理功能生成NC程序。生成后置代碼時根據(jù)實際加工設(shè)備數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行選擇，同時將要生成的后置代碼文件名的后綴.cut更改為.txt或.nc。NC程序如圖3所示。

圖3 NC程序

同時可借助CAXA編程助手對NC程序進(jìn)行軌跡模擬及局部程序指令的更改，編程助手在程序更改時可同步進(jìn)行軌跡模擬，便于檢查程序段更改是否正確、合理，從而提高加工效率。

2.8 程序?qū)朐O(shè)備進(jìn)行加工

程序通過CF卡傳至數(shù)控加工中心設(shè)備進(jìn)行加工。

3 工藝驗證結(jié)果

將CAXA制造工程師軟件加工的葉輪與利用傳統(tǒng)模具進(jìn)行鑄造加工的葉輪進(jìn)行對比。依托鑄件加工的葉輪如圖8所示，依托軟件加工的葉輪如圖9所示。工藝驗證結(jié)果對比見表1。

圖8 依托鑄件加工的葉輪

圖9 依托軟件加工的葉輪

表1 工藝驗證結(jié)果對比

4 結(jié)束語