摘要：首先簡(jiǎn)要介紹了四坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床的基本情況和兩種葉片的外形特點(diǎn),；然后介紹了UG軟件的銑加工模塊中關(guān)于葉片清根的功能及局限性,；最終通過(guò)參數(shù)調(diào)整的方法解決了葉片清根中存在的問(wèn)題。

1 前言

　　葉片采用四坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床加工，葉型能夠達(dá)到加工要求,，但UG軟件的清根不能滿(mǎn)足加工要求,，所以必須經(jīng)過(guò)人工修改方式，才能滿(mǎn)足要求,。

2 四坐標(biāo)機(jī)床與葉片的裝夾方式

2.1 機(jī)床狀況
　　四坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床是一種加工葉型曲面較經(jīng)濟(jì)的機(jī)床,，但對(duì)于葉片根部連接面的空間曲面，卻不能加工出來(lái),。四坐標(biāo)機(jī)床只有X,、Y、Z軸和A軸,，沒(méi)有C軸,，主軸不能轉(zhuǎn)動(dòng)。

2.2 葉片的裝夾方式
　　如圖1所示,，葉片以榫頭底面定位,，背度面定位，盆度面壓緊,，葉尖用頂尖頂緊方式裝夾,。葉型與主軸方向即Z軸保持垂直，則葉片根部連接面須用刀具側(cè)刃加工,。在這種裝夾方式下,，主軸不能轉(zhuǎn)動(dòng)的四坐標(biāo)機(jī)床不能加工出空間曲面的形狀,。 圖1 葉片的裝夾
3 葉片根部情況

　　對(duì)于要求清根的葉片大致有兩種,，一種是汽輪機(jī)葉片，一種是壓氣機(jī)葉片,。

3.1 汽輪機(jī)葉片
　　汽輪機(jī)葉片的葉型扭角較大,，葉盆、背曲率較大,，葉根連接處一般為帶角度的平面,，比如東汽三級(jí)、南汽十一級(jí),，也有用圓錐面連接的零件,，比如上汽三、四級(jí),。

3.2 壓氣機(jī)葉片
　　壓氣機(jī)葉片是葉根扭角不大,、葉根與葉尖扭角變化也不大、葉型平緩的靜子葉片,，葉盆,、背的曲率較小，其葉根連接處為圓錐面，回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)在葉型上方,，所以連接面的中間低而兩側(cè)高,；另一種為葉根的扭角較大、葉根與葉尖的扭角較大,、葉型較扭的轉(zhuǎn)子葉片,，葉盆與葉背的曲率較小，其葉根連接處也為圓錐面,，但回轉(zhuǎn)軸線(xiàn)在葉片榫頭下方,，所以連接面的中間高而兩側(cè)低。

4 UG軟件中關(guān)子葉片清根的功能及局限性

　　UG軟件是集CAD/CAM/CAE于一身的功能強(qiáng)大的軟件,，但它畢竟是一種通用軟件,，有其局限性及不足。要使其滿(mǎn)足葉片加工的要求,，可以通過(guò)修改其程序的方法來(lái)實(shí)現(xiàn),。
　　清根時(shí)采用的是軟件中的加工模塊中的多軸銑(variable-contour)加工或定軸銑(fixed-contour)加工方式。

4.1 多軸銑
　　多軸銑可適用于前面介紹的壓氣機(jī)的兩種葉片,，但為了編程需要,，要重新做出零件根部型面，也就是將葉根曲面向葉型方向等距偏移(offset)出三至四個(gè)曲面,，與葉片型面產(chǎn)生的交線(xiàn)通過(guò)曲面的THROUGHCURVES功能連成曲面,，這個(gè)曲面來(lái)自于葉片型面，同時(shí)必然與葉片型面一致,，因此可以作為清根加工的幾何體,。
　　操作過(guò)程：進(jìn)入加工模塊的多軸銑，選驅(qū)動(dòng)面(surfacearea)方式驅(qū)動(dòng),，點(diǎn)擊新作的加工面,，選擇加工方向、前傾角方向與大小,、加工精度與加工圈數(shù),。

4.2 定軸銑
　　定軸銑可適用于前面介紹的汽輪機(jī)葉片，它采用邊界驅(qū)動(dòng)(Boundary),，葉盆,、葉背分別單面加工完成，所以要做出邊界線(xiàn),，形狀與大小滿(mǎn)足與葉型的線(xiàn)框趨勢(shì)平行,，而且加工時(shí)讓刀具能夠甩出零件面的要求。
　　操作過(guò)程：進(jìn)入加工模塊的定軸銑,，選邊界驅(qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng),，順序點(diǎn)擊邊界曲線(xiàn)為封閉的邊界線(xiàn)框,，選擇平行線(xiàn)方式、步距,、角度與投影方向,，再選葉型為加工幾何體，可生成刀軌程序,，如果連接面比較大,，可以通過(guò)依次改變加工余量生成的刀軌程序來(lái)串連成加工程序，實(shí)現(xiàn)一層層下剝的加工,。

4.3 加工效果及其缺陷
　　由于根部要作加工基準(zhǔn),，余量一般較大，所以只選用一把刀清根是不能完成的,，要考慮增加粗清根與半精清根,，也就是幾個(gè)程序的余量要留一致，刀軌線(xiàn)要連貫銜接,。最后一把清根刀的刀半徑要與圖紙上根部半徑及的尺寸吻合,。
定軸銑編出的加工程序加工出的葉片連接面高度大致能夠滿(mǎn)足工藝規(guī)程的要求，只是盆,、背刀軌連接處曲面差距大,，后面的拋光工序不好處理。
　　變軸銑生成的刀軌程序用刀具二維顯示,，可以看出是否過(guò)切,。一般說(shuō)，刀軌線(xiàn)為“8”形狀的,，當(dāng)發(fā)生過(guò)切時(shí),，有些位置離曲面還很遠(yuǎn)，銑削出來(lái)的零件根部最高點(diǎn)離最終尺寸還有2～3mm,，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到加工要求,。并且刀具越大誤差值越大。

5 解決辦法

　　經(jīng)過(guò)多次的研究,，對(duì)各種葉片的清根有了比較可行的改進(jìn)辦法，使四坐標(biāo)清根余量盡可能地達(dá)到了工藝規(guī)程的要求,。以下是改進(jìn)程序的幾個(gè)分類(lèi),，所有方法都是用UG軟件與仿真切削(vericut)軟件處理的。
　　(1)對(duì)于壓氣機(jī)靜子葉片,，由于葉型較平直,，可以直接修改*．cls刀軌源文件中X的值，使刀軌線(xiàn)不再發(fā)生過(guò)切現(xiàn)象來(lái)達(dá)到加工要求,。 圖2 葉片過(guò)切仿真
　　(2)對(duì)于壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片,，由于葉型比較扭，如果只改刀軌源文件中的X值，那么根部雖然低下去了,，但是葉型卻要過(guò)切,。所以不能只改動(dòng)X值，必須連Y,、Z,、I、J,、K值一起改,，也就是將不過(guò)切的一條程序替換掉過(guò)切的程序，兩者相比較X值(絕對(duì)值)較大,，Y,、Z、I,、J,、K值近似，與上下變化規(guī)律一致,。不過(guò)切的這條程序可以來(lái)自上一圈的同一位置,，或另一個(gè)程序的同一位置，前提是前后相差不能過(guò)大,，刀具變化大,，實(shí)際加工中吃刀突然增大會(huì)發(fā)生斷刀。下面是117E3547的φ10球刀清根加工的程序修改方法,。
　　如果沒(méi)有修改,，則在仿真時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)過(guò)切，如圖2所示,。
　　相應(yīng)的程序可以在*．cls文件中找出,，下面是過(guò)切的程序段：
GOTO/-4.6887，57.5805,，0.7579656,，0.6522945
GOTO/-4.6094，61.7648,，
GOTO/-4.6509,，76.2829，-9.0689,，0.0000000,，0.9715582，0.2368009
　　經(jīng)過(guò)仿真與UG軟件相結(jié)合,，將整條程序用X值
　　增加但Y值近似的程序替換,，最后修改為：
GOTO/-4.7033,，57.5793，-1.4600,，0.0000000,，0.7579389，0.6523255
GOTO/-4.7076,，61.7631,，-3.3113，0.0000000,，0.7677878,，0.6407042
GOTO/-4.7481，76.2821,，-9.0410,，0.0000000，0.9713565,，0.2376270

6 效果及結(jié)論

　　雖然通過(guò)以上辦法修改的程序,，效果還達(dá)不到五坐標(biāo)那么逼真，但是已經(jīng)盡可能地減少了切削余量,，也減少了斷刀頻率以及拋光工人的工作量,，將四坐標(biāo)的銑平面功能充分發(fā)揮了出來(lái)。并且程序經(jīng)過(guò)以上的修改,，一旦編好后,，就可以反復(fù)使用，不需再修改,，達(dá)到了一勞永逸的目的,。