UG驱动的复杂叶轮三维造型与五轴数控加工关键技术探讨

本篇文章主要探讨了基于UG(Unigraphics)的复杂曲面叶轮三维造型及五轴数控加工技术的研究。作者以北京卫星制造厂的一个具体应用实例——微型涡轮发动机压气机转子的叶轮加工为例，展示了如何利用UG这款先进的CAD/CAM软件来设计和实施整体叶轮的数控加工流程。整体叶轮具有结构复杂、种类繁多、对发动机性能影响显著等特点，其叶片型面通常由非可展直纹面和自由曲面构成，这增加了实体造型的难度。 文章首先介绍了整体叶轮加工的挑战，特别是由于叶片间的空间狭小，加工过程中容易出现碰撞干涉，因此自动规划无干涉刀位轨迹是一个关键技术难题。目前，市场上有一些专用的叶轮加工软件，如美国NREC公司的MAX-5和MAX-AB，瑞士Starrag的模块以及Hypermill等，但国内在这方面的发展相对较落后，仅有少数企业具备加工整体叶轮的能力且工艺水平有待提高。 整体叶轮的CAD/CAM系统结构被设计为一个集成的过程，包括叶轮的三维建模，这涉及到对叶片和轮毂的精确几何建模，以及曲面、沟槽和轮廓的设计。之后是工艺流程规划，它涉及到确定合适的加工策略和刀具路径，以确保高质量的加工效果和最小的加工成本。此外，编程是关键环节，需要将设计意图转化为数控机床能够理解的语言。 在实际操作中，如MIKRON HSM400U五坐标数控机床上，进行了实验验证，以确保整个加工方案和程序的可行性。所加工的整体叶轮已经成功应用于微型发动机的试车实验，证明了这一技术的有效性和实用性。 这篇文章着重强调了整体叶轮三维造型和五轴数控加工在提高叶轮制造效率和精度方面的价值，以及与国际先进水平的差距，并提出了使用UG等通用软件进行整体叶轮加工的潜力。同时，它也指出了国内在相关技术研究和应用上的不足，表明了未来在窄槽道、小轮毂比等高性能叶轮制造技术上仍有很大的发展空间。