不锈钢搅拌桨的数控加工- .pdf

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1、不锈钢搅拌桨的数控加工天津市天大方圆工业结晶科技有限公司(300457)吴健生北京市自动化工程学校(100192)易楠不锈钢搅拌桨是新型工业结晶设备中重要的能量转为弓形。换部件。结晶器中机械能通过旋转中的搅拌桨转化为流2．搅拌桨制造工艺方If体的动能，从而形成槽内的整体流动，完成传质及传热案研究1f＼f过程。搅拌桨传统制造方法一般借用船用螺旋桨的“砂(1)搅拌桨制造工艺1，型铸造一砂轮铲磨一立体样板检测”制造工艺加工，存过程。确定搅拌桨基本参乙—r．TTr1．-T—J＼．一11一rr．／在设计制造周期长，产品精度低，不能有效保证桨叶型数一

2、计算型值数据一建立＼．n1T．／面的准确性，工人劳动强度大等缺点。随着数控加工技搅拌桨数字模型一制作铸＼叮一下1．．mt

3、术的迅速普及，五轴联动机床的大力开发和推广应用，O造木模一浇铸零件毛坯一新型搅拌桨的设计和制造技术有了很大变化，利用数控毛坯铸件探伤检测一加工图3桨叶伸张轮廓图五轴联动加工技术可极大提高搅拌桨产品质量及加工效桨毂端面和内孔一加工键率，减轻劳动强度。槽一加工桨叶曲面一表面抛光一静平衡检测。1．搅拌桨的型面特征分析(2)搅拌桨数控加工CAM流程，如图4所示。结晶器用搅拌桨桨叶(3)搅拌桨叶曲面加工工为等螺距螺旋面的一部艺分

4、析。装夹和定位：搅拌桨分，图1为搅拌桨几何形加工采用心轴装夹，以桨毂端状图。设圆柱面的半径为面和内孔定位，保证基准重合。r，则展开后螺距三角形为尽量减小切削振动，每个叶的底边长为2r，P为螺面下须安装数量相等且均布的距，节线与底线之间的夹球头支撑，并在某个叶面的叶图1桨的几何特性角0为半径r处的螺旋角。梢两侧附加辅助挡块，以防止可根据如下公式确定搅拌桨在加工过程中产生转动。=arctan(P／2盯r)加工正反叶面之间的重复装夹，从图2可知半径越以叶梢轮廓中线为基准找正。大螺旋角0越小。加工干涉分析：加工干涉图4CAM流程图3为搅拌桨桨叶是

5、加工过程中发生机床事故和的伸张轮廓图。是由从产生废品最直接的原因，因此，如何避免加工干涉是多图2不同半径断面的螺旋角0．2R至R半径处共轴轴加工工艺分析的重要内容。五轴联动加工的关键是确圆柱面与桨叶相截的各切面展成平面后，以其弦长置于保数控加工过程的绝对可靠和稳定。搅拌桨的叶根与桨相应半径的水平线上，并光顺联接端点所得轮廓。在桨毂部位近乎直角，这种形状在加工过程中极易产生干涉毂附近桨叶切面形状为机翼形，叶梢部分桨叶切面形状或过切现象。在不改变设计要求的前提下，对类似叶根囵呈!生笪!塑：参属工冷加工WWW．meta1workinaI95nC

6、Om圈与桨毂联接的部位应作适当修改，通过添加过渡圆角0．7。其数字模型如图7所示。等，尽量使各加工曲面之间的刀具路径轨迹光顺过渡。ZC搅拌桨一般为整体式结构，且桨毂附近有少量叶面重叠(毛坯铸件叶面重叠尤其严重)，导致加工空间狭小，容易发生碰撞干涉，需通过选择合适的刀具轴方位角来避免干涉。分区域加工：搅拌桨叶曲面形状复杂，不同位置的曲率变化较大(尤其A点处)。在粗加工时宜采用叶面zMYM分区域加工(分区结果见图5)，结合圆柱铣刀替代球=152。lf，：1头铣刀的方法，可减少切削路径，提高切削效率。精加图6刀具轴方位角的确定工则选用球头铣刀，

7、采用多轴铣定位加工，通过选择合搅拌桨叶曲面加工方适的刀具轴方位角，即可以避免加工干涉，又能提高切案：在UGCAM参数设置削速度和加工质量。框中，以下各操作的驱动方式选择“曲面区域驱动”，矢量投影选择“垂直于驱动投影”。粗、精加工桨叶的梢圆图7搅拌桨数字模型轮廓。采用三轴加工方式，利用+30R0．8mm的圆柱立图5粗加工叶片曲面区域划分铣刀进行加工。粗、精加工参数为：加工方法为固定轴刀具轴倾角的确定：多轴联动加工曲面，若让刀具曲面轮廓铣，刀具轴为+ZM轴。轴相对于零件面的法向倾斜一定的角度，可避免球头铣粗、精加工桨叶的导边。粗加工采用三轴加

8、工方刀刀尖与零件表面发生挤压，从而改善切削条件，提高式，尽快去除多余金属。粗加工参数为：加工方法为固切削效率，获得较好的表面质量。刀具轴的倾角包括定轴曲面轮廓铣，刀具轴为+ZM轴。加工结果如图8Lead(前、后倾)和侧倾。在切削过程中，刀具轴沿走所示。刀方向的前、后产生角度称为前、后倾，刀具轴沿走刀精加工采用五轴联动铣加工方式，保证叶面导边轮方向的左、右产生角度称为侧倾。廓形状。刀具利用~b32R0．8mm的圆柱铣刀进行加工。刀具轴方位角在多轴铣定位加工中的确定：多轴铣精加工参数为：加工方法为可变轴曲面轮廓铣，刀具轴定位加工中，刀具轴方位

9、角选择的合适与否是避免加工为Swarf驱动。加工结果如图9所示。干涉的关键，具体角度值必须通过仿真加工和机床试切削检查后确定，以绝对不发生任何干涉为原则。刀具轴方位角在多轴铣定位加工中的确定是