UG IS&V模塊下整體葉輪多軸數(shù)控加工仿真研究

張立昌

（西安工程大學(xué)，臨潼 710600）

0 引言

整體葉輪形狀復(fù)雜，各個葉片型面扭曲較大，各葉片型面與分流葉片之間的隨著葉輪直徑的變化流道空間也相應(yīng)變窄，實際加工中難度大，極易遇到干涉、過切、欠切及撞機等現(xiàn)象，給企業(yè)造成生產(chǎn)安全事故及極大的經(jīng)濟損失。

本文以某壓氣機轉(zhuǎn)子葉輪為例，應(yīng)用UG IS&V模塊對其刀具路徑進行實際數(shù)控機床切削過程模擬，UG IS&V模塊可以建立與實際生產(chǎn)加工完全一致的機床運動模型，使仿真結(jié)果完全符合實際情況，為實際加工提供重要依據(jù)，保證實際生產(chǎn)的安全及產(chǎn)品的合格率。

1 UG IS&V模塊結(jié)構(gòu)及組成

UG IS&V模塊由機床驅(qū)動器和仿真驗證兩大核心組成如圖1所示。

機床驅(qū)動器是UG后處理的擴展，它包括傳統(tǒng)后處理文件與、虛擬NC控制器及機床的運動特性，在仿真時，機床驅(qū)動器會接受UG CAM模塊所產(chǎn)生的刀路、換刀及后處理信息等，然后發(fā)送仿真驗證命令，仿真驗證模塊將所有信息進行收集和處理把結(jié)果通過圖形及文本信息顯示出來。

圖1 UG IS&V模塊

2 UG IS&V模塊仿真環(huán)境構(gòu)建

UG IS&V模塊可建立虛擬機床模型、刀庫、控制系統(tǒng)、工裝及毛坯，可以直接導(dǎo)入UG CAM模塊處理完成的刀路文件，也可導(dǎo)入根據(jù)控制系統(tǒng)后處理完成的NC代碼。本此實際加工應(yīng)用機床位DMU50懸臂式五軸加工中心進行加工，控制系統(tǒng)為西門子840D，包含三個直線運動軸及兩個旋轉(zhuǎn)B、C軸，B軸角度為（-5°/105°），C軸旋轉(zhuǎn)角度為360°。根據(jù)實際應(yīng)用機床在UG IS&V模塊下機床庫中調(diào)用之參數(shù)匹配的模擬數(shù)控機床如圖2、圖3所示。建立模擬機床時，應(yīng)考慮五軸機床各個坐標(biāo)軸之間的運動關(guān)系如圖4所示。

圖2 UG IS&V模塊機床庫

圖3 DMU50機床

圖4 DMU50機床內(nèi)部結(jié)構(gòu)

導(dǎo)入整體葉輪模型文件，對其進行參數(shù)分析。將加工材料設(shè)定為鋁合金，并且確定裝夾方式，建立工裝模型，如圖5所示。

圖5 葉輪造型及毛坯安裝

在UG IS&V模塊下將建立好的整體葉輪模型與工裝模型按照實際要求添加在模擬機床上，并且確定好相互之間的位置關(guān)系如圖6所示。

圖6 葉輪工裝模型安裝及位置關(guān)系

3 整體葉輪仿真驗證

1）為了更好的驗證刀具軌跡、后置處理后的加工程序與毛坯、機床的各個部件是否有干涉、過切、欠切及撞機等現(xiàn)象，使用UG軟件自帶的葉輪加工模塊進行刀具軌跡的制定，如圖7所示，整體葉輪加工工藝制定如表1所示。

圖7 葉輪工序刀具軌跡

表1 整體葉輪加工工藝

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在UG IS&V模塊進行仿真模擬可以直接利用UG CAM葉輪模塊所編制的刀路文件直接仿真，所有刀路信息及刀具參數(shù)UG IS&V模塊會直接讀取，不需要在對刀路文件及刀具參數(shù)進行二次轉(zhuǎn)換，非常直觀不易出錯，仿真如圖8所示。

圖8 葉輪仿真加工過程

模擬過程中應(yīng)注意各個坐標(biāo)軸是否有超行程工作，B/C軸與刀具之間是否存在干涉，加工中是否存在干涉、過切、欠切等信息的提示；有以上信息提示應(yīng)及時調(diào)整刀路軌跡、刀具及裝夾方式等各項參數(shù)，仿真加工完成后零件如圖9所示。

圖9 葉輪仿真加工成品零件

4 結(jié)束語

本文通過UG IS&V模塊建立了與實際生產(chǎn)加工完全一致的多軸數(shù)控機床對整體葉輪進行加工仿真，模擬了整體葉輪刀具路徑及實際加工多軸數(shù)控機床切削過程，針對刀路程序軌跡的正確性及刀具、模型與工裝、機床之間是否干涉，進行了精確的驗證，說明UG IS&V模塊在多軸數(shù)控仿真加工具有很高的應(yīng)用價值，能為實際加工提供重要依據(jù)。

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