CAXA数码大方-CAD软件-PLM系统-数字化转型-三维CAD-PDF转CAD

摘要

CAXA制造工程師2008是我國自主研發的CAD/CAM軟件，在造型和多軸加工方面都為國內用戶提供了較為實用的操作界面和加工策略，并為加工葉輪提供了專用的加工方案。但其仿真功能還十分有限，只能對路徑模擬而不能實體仿真，對最后結果還不能精確的檢測。配合VERICUT仿真軟件會使設計、加工的葉輪作準確的校驗，對出現的問題返回CAXA中修改完善。通過二者的配合使用，使加工程序的可靠性大大提高，保證了一次加工產品的成功率。

關鍵詞：CAXA  葉輪  仿真  VERICUT 

Abstract

CAXA manufacturing engineer in 2008 is China's own R & D of CAD / CAM software, in the form and multi-axis processing for domestic users with a more useful interface and processing strategy, as well as processing of the impeller to provide a dedicated processing program. However, the simulation.

Key words: CAXA  Impeller  Simulation  VERICUT

Author unit: China First Heavy Industry Technician

葉輪是航天器材與電動機的核心部件，被廣泛應用于機械工業等領域，其加工質量對產品的工作性能有決定性影響。由于葉輪葉片的形狀是由機械中最難加工的復雜曲面構成的，因此，葉輪的加工長期以來一直是工藝人員研究的主要對象。隨著CAD/CAM、仿真軟件與多軸數控技術的出現和不斷發展，葉輪的加工精度和效率，才得以滿足和提高。

葉輪的造型

考慮到加工的需要，只用線框和曲面造型就可以滿足加工條件。葉輪的造型尺寸如表1所示，葉輪造型如圖1所示。

    表1  葉輪輪造型參數                            圖1  葉輪

葉輪的加工

葉輪的形狀較為簡單，精度較低，為了降低加工成本，在配有A軸的數控立式加工中心上完成葉輪的加工任務。四軸平切面加工策略是對回轉體的外圓表面加工，無法生成適合加工葉輪的走刀軌跡。而四軸曲線加工可以完成葉片的加工，通過VERICUT的仿真，發現葉片的根部過切較嚴重，出現了超差現象。

借鑒MASTERCAM對葉片加工的經驗，可以用五軸側銑完成葉片的加工，后通過修改后處理生成加工程序。在CAXA中的加工方案又略有不同，用五軸側銑生成五軸加工走刀軌跡，再通過五軸轉四軸加工軌跡的方式，將五軸軌跡轉換成四軸軌跡，用軟件中提供的四軸后處理完成程序的生成任務。                                          

1.五軸側銑加工參數設置

切削行數選項決定加工的精度，行數越多加工的精度就越高，但加工效率會受到影響，要根據實際加工精度和效率綜合考慮加工參數設置。最大步長和加工誤差可以控制零件加工的尺寸精度。

刀具選擇 平底刀，要求擴展方式中進刀和退刀要有一定的距離，否則刀具切入工件時的切削量會很大，容易撞壞刀具。偏置方式選擇刀軸偏置，相當于對刀具建立刀具半徑補償，以使加工的輪廓面能夠符合圖紙要求。起止高度、安全高度和下刀相對高度的數值要根據工件的大小及工件原點的具體位置確定參數，以免進刀、加工和退刀時刀具與工件或夾具相撞，發生干涉現象。

加工對象不是曲面和實體，而是組成曲面的線框。在五軸側銑中，只選擇葉片的上下兩相對曲線即可，不能選擇相鄰的兩條曲線，否則生的成軌跡是錯誤的，不能對葉片進行正確的加工。

使用五軸側銑加工策略，使刀具的切削刃始終與葉片的被加工表面相切，利用了刀具的最佳切削部位對工件切削，充分發揮了五軸數控機床的優勢。但利用五軸數控機床加工上例中的葉輪成本會很高，為了降低成本，可以采用四軸機床加工。這就需要把五軸側銑加工軌跡轉換成四軸軌跡，生成四軸加工程序清單。

2.生成加工程序

為了提高加工表面光潔度，減小切削力，要采用順銑的方式銑削。葉輪的葉片厚度較小，容易變形，要粗、精加工分開進行，并且在粗、精加工階段分層銑削以達到減小變形的目的，葉片的內外表面分兩個加工階段，每個階段分別生成單獨的程序清單。

CAXA制造工程師2008的后置處理分為兩種，第一種是為三軸數控機床準備的，只能生成三軸數控機床程序。第二種是為四軸或五軸數控機床開發的，可以生成四軸或五軸加工程序。本文采用第二種后置處理，選擇fanuc_4axis_A后置處理文件，繞X軸旋轉方式，生成四軸加工程序清單。

需要強調的是，不能對所有葉片都生成加工軌跡和加工程序，如果抬刀、進刀和退刀處理不當會產生干涉現象，嚴重的會損壞工件或刀具。所以只對一個葉片作加工處理，在加工時對坐標系旋轉，就可以用一組程序加工出所有的葉片了。

葉輪加工仿真

目前應用于航空航天、汽車、模具制造等行業的VERICUT加工仿真軟件是一款專業的數控加工仿真軟件，具有優越的仿真功能和靈活的仿真環境構建功能。VERICUT軟件可仿真數控車床、銑床、加工中心、線切割機床和多軸機床等多種加工設備的數控加工過程，具有真實的三維實體顯示效果，可以對切削模型進行尺寸測量，并能保存切削模型供檢驗、后續工序削加工。

基于VERICUT軟件構建的數控加工仿真環境，實現了數控編程的虛擬制造，比刀位文件仿真更真實、直觀。仿真后的NC程序不用試切可直接輸入機床進行加工，極大地提高了數控編程的效率和質量。使用VERICUT大大減小了編程的風險，提高了編程的效率和產品質量。

       葉輪的仿真需要構建四軸數控方式銑床，如圖3所示，數控操作系統選擇fan21im。對A軸要進行旋轉設置，當加工完一個葉片后，A軸以22.5角度增量旋轉，以達到用一組程序加工所有葉片的目的，仿真結果如圖4所示。

加工精度檢驗

仿真后的葉輪還需要精度檢驗，特別是葉片的厚度不能超過允許的公差。第一種驗證方法可以用X測量規中的材料厚度，對葉片厚度檢測，加工公差控制在 范圍內，滿足使用要求。第二種驗證方法可以用自動-比較功能，將在CAXA中設計好的葉輪模型導入到VERICUT中，仿真模型與設計模型以曲面的方式按設定好的公差比較，同樣驗證葉片的厚度控制在了圖紙要求的公差范圍內。

結論

通過使用CAXA制造工程師2008和VERICUT仿真軟件極大的提高了產品的開發和制造效率，按照設計與仿真得到的加工方案和結論，經加工檢驗，葉輪滿足使用要求。