MasterCAM与叶片零件四联动数控加工

MasterCAM在叶片零件四联动数控加工的应用
随着数控加工日益普及CAD/CAM软件也在不断地更新而多轴加工数控编程一直是航空发动机叶片加工的关键技术Mastercam作为一款高端CAD/CAM软件在实际加工中有着广泛的应用以下是以Mastercam在叶片的四轴联动加工中的实际应用对其它曲面加工也有借鉴意义

一引言
数控加工是一种可编程的柔性加工方法数控机床正向着高速高精高柔性复合化的方向发展其费用相对较高故适用于精度高形状复杂的零件的加工而叶片零件公差带小其型面多为复杂的空间曲面需要制造专用的工装夹具成批量生产要求精确复制一直是数控加工的应用对象

二 四联动NC机床
四轴联动加工技术主要应用于加工具有较为复杂曲面的工件与三轴联动加工相比四轴联动加工可以加工出更高质量更复杂的曲面主要适用于飞机模具汽车等行业的特殊加工目前已经普及国产四坐标机床如下左图所示四坐标立式NC机床是在三个线性平动轴的基础上增加一旋转轴其运动链为

三叶片的结构特点
从叶片的结构来看其叶身型面部分为复杂的空间曲面各部分的曲率扭转变化较大是典型的薄壁件由于其为动力等装置的重要部件工作条件较为恶劣对零件本身的精度和质量提出的很高的要求型面的加工质量直接影响其工作性能从而可能影响整机的性能叶片的材料要求有很高的质量强度比加工中难切削切削抗力大引起的变形也大由于其截面形状在叶盆和叶背方向上抵抗变形的能力也不同进排边缘处又较薄加工中的形变很复杂对数控加工提出了很高的要求在实际加工中多采用以下的加工流程

四叶片的CAD建模
Mastercam是美国CNC Software公司开发的一套CAD/CAM 软件最早的版本为V3.0可用于DOS由于其诞生较早兼具CAD软件和CAM软件的重要功能发展至今无疑是CAD/CAM软件中的一枝奇葩有很高的市场占有率软件的CAD功能可以绘制2D和3D图形构建自由曲面的功能更是远远胜于同类的CAD软件软件的CAM功能方便直观可以直接在点线曲面实体上产生刀轨其后置处理文件是一种用户回答式的自由修改文件默认的后置处理文件Mpfan.pst与FANUC控制系统的NC机床无缝集成

1构建截面线
按设计给定数据绘制出各个平面上的截面线叶盆和叶背上的型线均为自由曲线进排气边缘为一段圆弧将各曲线光滑过渡并保证各段曲线的连续根据给定的扭转角将各个平面上的曲线通过XformRotate命令进行得到一组空间曲线如左图所示

2构建曲面
将所得到的截面线通过Create创建Surface曲面Loft（举升）操作可以得到叶片的叶身型面截面的数量将影响曲面的光顺性调整各数据点的对齐方式和曲面公差得到如下图所示的三阶NUBS曲面