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第３期教学与科技

ＵＧＮＸ６在５轴加工中的应用

任红兵李琳玲

（１中国工程物理研究院培训中心，四川绵阳，６２１９００；

２中国工程物理研究院电子工程研究所，四川绵阳，６２１９００）

摘要ＵＧ是当今广泛使用的ＣＡＤ／ＣＡＭ软件，其中ＣＡＭ功能强大。ＵＧ不仅能完成外形、挖槽及

钻孔加工，同时还具有丰富的曲面粗、精加工功能及五轴加工功能。本文以一叶片轴为例，介绍了ＵＧ软件

相关模块在５轴加工中的应用，研究解决了一些数控加工编程技巧问题。

关键词ＣＡＭ；刀具路径；加工参数；５轴加工

叶轮叶片的型面非常复杂，使得叶片实体造型较一般的实体造型更为复杂多变。从整体叶片的结

构特点也可以看出，加工整体叶轮时加工轨迹规划的约束条件比较多，相邻叶片空间较小，加工时极

易产生碰撞干涉，自动生成无干涉刀位轨迹较困难。

下面以叶片轴零件为例，如图ｌ所示，阐述ＵＧＮＸ６在５轴加工中的应用。

注：该叶片螺距３９ｍｍ，头数３头，叶片厚度为２ｍｍ．叶片根

部倒圆Ｒ为３ｍｍ．

图１叶片轴

１零件加工工艺路线

根据零件的工艺特点，在数控车床上完成１９．５ｍｍ圆柱面、Ｏ９－３圆柱面、２０。锥面及０４２．６ｍｍ

圆柱面的加工，然后在５轴机床上装夹①１９．５ｍｍ圆柱面，找正后铣削叶片部分，粗加工采用固定轴铣

收稿日期：２０１０．０６－１２

２６ＵＧＮＸ６在５轴加工中的应用

削方式开粗，留ｌｍｍ余量，再采用变轴铣削方式完成叶片的精加工。

２结构特点及加工难点

１）槽道较窄，深度较深，刀具直径小，刚性差。

２）叶轮曲面为曲面，叶片扭曲严重，加工时极易产生干涉，加工难度高。有时为了避免干涉，有

的曲面要分段加工，因此保证加工表面的一致性也有一定困难。

总之，此叶片的窄槽道、大扭角、变圆角给加工带来了很大困难。

３三维模型

叶片数据的获取主要有两种方法：一种是通过逆向工程；一种是绘制空间曲线，通过曲面造型功

能完成建模。逆向工程是把原型的几何尺寸通过各种测量方法（如：三坐标测量机、激光跟踪仪、三

坐标测头等）转化成数据文件，然后重新建立此零件的ＣＡＤ模型。本例题采用第二种方法进行造型

ＵＧ提供了两种建立曲线的方式：一种是模型空间绘制曲线，一种是在草图方式下绘制曲线，草图

环境中建立便于参数化，推荐用草图建立。该例在模型空间和草图环境两种环境下分别绘制如图２所

示空间曲线，利用【扫掠】、【回转】、【修剪】等命令，完成一个叶片的三维建模。因为该叶片是圆周

均布的，所以利用【变换】命令，选择要复制的叶片，在【角度】文本框中输入参数值３６０／３（３为叶片

个数），连续复制２次，这样就完成了３个叶片的均匀分布。

图２三维建模

４曲面分析

叶片曲面的理想情祝是在各处法向矢量呈发散的趋势。如果两法向矢量有相交的趋势，原因可能

是由于前缘、尾缘的半径设置不合理。这种情况下，需将前、后缘的数据点进行修改。用ｕＧ中的桥

接曲线功能，在保证连接点曲率连续的前提下，通过修改相切模量来调整前缘和尾缘形状，最后重新

分析曲面的法矢量。法矢量变化较大的地方，可能成为曲面加工中的难点，因此在数控编程中应特别

注意干涉过切与刀具转角这两方面的问题。如果干涉太严重，可以将压力面、吸力面、前缘角分开加

工。

使用ＵＧ中的距离分析命令可以求出相邻叶片曲面的最小距离，这个最小距离可以作为选取刀具

的参考依据之一，所选刀具的直径最大不能超过该值。

２０１０年９月第３期教学与科技２７

５数控加工工艺流程规划