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【摘 要】本文将对空气流量计中用到的整体叶轮进行建模、编程和加工研究。应用UGNX8.0对整体叶轮进行实体造型并对数控加工刀具轨迹进行仿真。针对数控加工的特点和难点，系统地提出了基于UGNX8.0的数控加工仿真方案和步骤，成功获得无干涉刀具轨迹，并根据实体仿真结果生成适合四轴数控实际加工的NC程序。
【关键词】UGNX8.0；整体叶轮；四轴加工；仿真
整体叶轮由轮毂和叶片组成，整体叶轮的叶片多为扭曲面，主要加工难点：相邻叶片的空间较小，在径向上通道随着半径的减小而变窄，在加工叶片时中应避免刀具与被加工叶片之间发生干涉问题。
一、整体叶轮数控加工工艺分析
（1）叶轮的结构特点与工艺流程制定。叶轮的结构几何结构特征和使用要求（如图1），基本工艺流程：在数控车床上车削加工毛坯的回转体形状；粗加工叶轮流道曲面；粗加工叶片曲面；叶片精加工；对叶轮流道精加工及底部倒圆进行清根。
图1 叶轮的二维图样
（2）机床准备。加工图1所示的叶轮零件，毛坯外形我们选用数控车床车削成型，而流道和叶片的加工选用华中世纪星四轴加工中心系统。（3）定位与夹紧方案的确定。将毛坯放入与之配合的心轴上，限制X、Y方向的移動自由度，再用一环形平面与叶轮的底面接触限制两个转动及z方向的移动自由度，最后用螺母压紧工件即可实现零件的装夹。（4）刀具的选择。选择刀具并确定其参数（如表1），选择刀具时一般先用直径较大的刀具，然后再用较小的刀具来加工较大的刀具无法加工的区域，并要保证刀具在切削时不与工件发生干涉。
表1 刀具参数
二、基于UGNX8.0的数控加工仿真校验与后置处理
1．整体叶轮加工路径规划。叶轮的加工和仿真主要是应用UGNX8.0来完成的，在加工界面中输入合适的加工参数，便能生成刀具加工轨迹。刀具、几何体均与粗加工叶轮流道曲面设置相同及采用侧刃参与切削，精加工刀具规划路线与粗加工一致，只需要修改相关参数即可，生成叶轮叶片和流道的加工刀具轨迹如图2所示。
图2 叶轮加工中的走刀路线
2．后置处理生成加工程序。加工图1所示的叶轮零件，选用华中世纪星四轴加工中心系统，在UGNX8.0软件中设置好刀路后，用修改后的后处理程序生成的四轴联动的加工程序如下所示：精加工程序：N0010 G40 G17 G94 G90 G70；N0040 G0 G90 X1.3944 Y-0.0934 B0 S2000 M03；N0060 G1 Z4.4295 F9.8；N0070 X1.3936 Y-0.0948 Z4.418；N0080 X1.3934 Y-0.0951 Z4.4163；N0090 X1.3912 Y-0.0961 Z4.4006；N0100 X1.3905 Y-0.0965 Z4.3965；N0110 X1.3875 Y-0.0976 Z4.3775；N0120 X1.3877 Z4.3766；N0130 X1.3854 Y-0.0982 Z4.3607；N0140 X1.3773 Y-0.0981 Z4.3468；N0150 X1.355 Y-0.0982 Z4.3028；N0160 X1.3398 Y-0.0983 Z4.2597；N0170 X1.0353 Z3.6807；N0180 X1.025 Z3.6707；N0190 X1.02 Y-0.0982 Z3.6659；N0200 X0.9439 Z3.5213；N0210 X0.9287 Y-0.0983 Z3.4783；N0220 X0.6547 Z2.958；N0230 X0.6471 Z2.9498；N0240 X0.6455 Y-0.0981 Z2.948。
三、结论
对于各种型面复杂的的零件，我们均可按照上述方法加工，对UGNX8.0的后置处理程序进行修改，以满足各种数控系统生产的需要。这样不仅节约编程时间，降低成本，而且还提高了生产率。
参 考 文 献
[1]华中数控股份有限公司．《HNC-21M世纪星铣床数控装置编程说
明书》
[2]唐青春．基于UG四轴联动专用后置处理软件开发[J]．机床与液压．2010（22）：28～30
[3]周政，李志明．整体叶轮数控多轴加工[J]．航空精密制造技术．1992（5）：22～23，35
【关键词】UGNX8.0；整体叶轮；四轴加工；仿真
整体叶轮由轮毂和叶片组成，整体叶轮的叶片多为扭曲面，主要加工难点：相邻叶片的空间较小，在径向上通道随着半径的减小而变窄，在加工叶片时中应避免刀具与被加工叶片之间发生干涉问题。
一、整体叶轮数控加工工艺分析
（1）叶轮的结构特点与工艺流程制定。叶轮的结构几何结构特征和使用要求（如图1），基本工艺流程：在数控车床上车削加工毛坯的回转体形状；粗加工叶轮流道曲面；粗加工叶片曲面；叶片精加工；对叶轮流道精加工及底部倒圆进行清根。
图1 叶轮的二维图样
（2）机床准备。加工图1所示的叶轮零件，毛坯外形我们选用数控车床车削成型，而流道和叶片的加工选用华中世纪星四轴加工中心系统。（3）定位与夹紧方案的确定。将毛坯放入与之配合的心轴上，限制X、Y方向的移動自由度，再用一环形平面与叶轮的底面接触限制两个转动及z方向的移动自由度，最后用螺母压紧工件即可实现零件的装夹。（4）刀具的选择。选择刀具并确定其参数（如表1），选择刀具时一般先用直径较大的刀具，然后再用较小的刀具来加工较大的刀具无法加工的区域，并要保证刀具在切削时不与工件发生干涉。
表1 刀具参数
二、基于UGNX8.0的数控加工仿真校验与后置处理
1．整体叶轮加工路径规划。叶轮的加工和仿真主要是应用UGNX8.0来完成的，在加工界面中输入合适的加工参数，便能生成刀具加工轨迹。刀具、几何体均与粗加工叶轮流道曲面设置相同及采用侧刃参与切削，精加工刀具规划路线与粗加工一致，只需要修改相关参数即可，生成叶轮叶片和流道的加工刀具轨迹如图2所示。
图2 叶轮加工中的走刀路线
2．后置处理生成加工程序。加工图1所示的叶轮零件，选用华中世纪星四轴加工中心系统，在UGNX8.0软件中设置好刀路后，用修改后的后处理程序生成的四轴联动的加工程序如下所示：精加工程序：N0010 G40 G17 G94 G90 G70；N0040 G0 G90 X1.3944 Y-0.0934 B0 S2000 M03；N0060 G1 Z4.4295 F9.8；N0070 X1.3936 Y-0.0948 Z4.418；N0080 X1.3934 Y-0.0951 Z4.4163；N0090 X1.3912 Y-0.0961 Z4.4006；N0100 X1.3905 Y-0.0965 Z4.3965；N0110 X1.3875 Y-0.0976 Z4.3775；N0120 X1.3877 Z4.3766；N0130 X1.3854 Y-0.0982 Z4.3607；N0140 X1.3773 Y-0.0981 Z4.3468；N0150 X1.355 Y-0.0982 Z4.3028；N0160 X1.3398 Y-0.0983 Z4.2597；N0170 X1.0353 Z3.6807；N0180 X1.025 Z3.6707；N0190 X1.02 Y-0.0982 Z3.6659；N0200 X0.9439 Z3.5213；N0210 X0.9287 Y-0.0983 Z3.4783；N0220 X0.6547 Z2.958；N0230 X0.6471 Z2.9498；N0240 X0.6455 Y-0.0981 Z2.948。
三、结论
对于各种型面复杂的的零件，我们均可按照上述方法加工，对UGNX8.0的后置处理程序进行修改，以满足各种数控系统生产的需要。这样不仅节约编程时间，降低成本，而且还提高了生产率。
参 考 文 献
[1]华中数控股份有限公司．《HNC-21M世纪星铣床数控装置编程说
明书》
[2]唐青春．基于UG四轴联动专用后置处理软件开发[J]．机床与液压．2010（22）：28～30
[3]周政，李志明．整体叶轮数控多轴加工[J]．航空精密制造技术．1992（5）：22～23，35