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曲面造型、刀位规划和后置处理是CAD/CAM 领域非常重要的问题。本文在参阅了大量相关文献的基础上,主要针对螺旋桨零件的曲面造型方法和五坐标数控加工的刀位轨迹规划等方面进行了研究和探索,并对瑞士Mikron ucp600 vario型加工中心的后置处理程序进行了开发试验。
本文深入分析了螺旋桨曲面的成型原理,并在此基础上推导了螺旋桨叶切面局部坐标系到工件空间坐标系的坐标转换公式,通过Matlab 开发的计算模块,得到桨叶曲面切面数据在笛卡尔坐标系中的坐标,并结合UG/Open GRIP 二次开发工具和UG Modeling 模块实现了螺旋桨零件的三维建模过程。
数控加工是CAD/CAM 技术中的重要环节之一,刀位轨迹规划又是数控加工技术的关键,本文也重点讨论了螺旋桨零件的刀位轨迹规划问题。首先,给出了毛坯的制备、定位基准及加工路线的拟定、刀具类型和切削参数的选择;然后介绍了螺旋桨零件粗加工阶段的刀轨规划,采取型腔铣的方式对毛坯进行分层铣削;
最后分析了螺旋桨桨叶曲面的局部曲率变化特征,以等参数法规划精加工刀轨。
由于叶片空间重叠区域大,在加工桨叶与轮毂相连处的过程中,重点考虑了刀轴矢量的控制,在UG 上完成螺旋桨零件的模拟加工过程。
利用UG/POST Builder 对Mikron ucp600 vario 五坐标数控加工中心的机床参数、程序刀轨参数、NC 数据定义作了详细设置,将UG 中的刀位源文件转换成数控程序。实际加工试验表明,开发的后置处理程序能够根据螺旋桨的UG 曲面造型和刀位源文件生成可执行的数控加工程序,并能够完成桨叶型面、轮毂多个空间曲面的加工。
本文的研究成果对复杂曲面的零件在CAD/CAM 方面具有一定的借鉴意义。