典型零件葉片的仿真加工

　　五坐標數(shù)控加工是指數(shù)控機床主軸和工作臺的五個坐標同時做線形插補運動，使刀具走刀要求的空間軌跡，完成對應復雜曲面的加工。平頭立銑刀五坐標端銑數(shù)控加工與球頭刀三坐標數(shù)控加工相比，各自的主要優(yōu)點在于以下幾個方面。

　　1.加工效率的比較

　　在同等的殘留高度和刀具半徑的情況下，五坐標端銑數(shù)控加工走刀步距大，從而加工效率高，這對于葉片這樣的自由曲面的零件加工具有非常重要的意義，在粗加工過程中應盡量選用平頭銑刀。粗略計算，采用五坐標端銑的效率相當于球頭刀三坐標加工效率的3倍以上。因此，在擁有五坐標聯(lián)動的前提下，應盡可能采用平頭銑刀加工曲面。

　　2. 加工表面質量的比較

　　由于用球頭銑刀對葉片表面進行加工時，球頭刀對于葉片表面是以球面的運動去逼近。用端銑刀加工葉片曲面是用平面的包絡運動逼近待加工葉片表面，而且還可以保證加工點處均為高速切削，因此有較好且一致的表面質量。同時，葉片加工中的刀具選擇比較嚴格。選擇刀具時，應考慮毛坯材料、機床、允許的切削用量、剛性和耐用度、精度要求和加工階段等因素，葉片數(shù)控銑削過程常用刀具有球頭刀和端銑刀。

　　3.刀具壽命

　　在葉片加工過程中，采用球頭刀對葉片進行銑削時，銑刀軸線在進給平面中與進給方向上實施了向前傾斜一定角度的拽切，刀具的相對壽命最高，而且表面粗糙度也大大降低，如圖11。

　　三、走刀模式的選擇

　　葉片的復雜曲面使得加工過程難以定位和找正，且易變形。綜合考慮幾種走道模式，螺旋走刀加工是葉片走刀的最好模式，如表1。其優(yōu)勢在于：①減少裝夾次數(shù)，節(jié)省了因重復定位和找正等工序而大量浪費的工時;②加工軌跡連續(xù)，適合高速加工;③加工質量好，加工效率高。

　　應用PowerMill對葉片進行螺旋精加工，中心位置按毛坯中心位置計算。螺旋半徑的設置是用來確定葉片切削時螺旋圖案的開始半徑和結束半徑，開始半徑和結束半徑用來控制葉片銑削時，螺旋圖案的形狀以及刀具的運動方式。開始半徑小于結束半徑時，葉片加工螺旋線是從內(nèi)向外加工的;開始半徑大于結束半徑時，則葉片加工螺旋線是從外向內(nèi)加工的。由于葉片加工時，應先加工葉片的外延部，后加工葉片的根部，以減少葉片的變形，所以在加工過程中應選擇后一種加工方式，即從外向內(nèi)加工。

　　多邊形公差是用來確定刀具在加工葉片過程中螺旋圖案準確性的參數(shù)，所以設置多邊形公差越小，則螺旋圖案越近似于阿基米德螺旋線。方向的選項是用來確定刀具的運動方向，為了保證順銑，選用順時針方向加工。

　　四、葉片加工的銑削力，銑削溫度和表面粗糙度

　　本文以LF5和6063T6兩種鋁合金材料為例進行葉片的高速銑削分析。

　　1.轉速

　　由如圖12可以看出，在葉片加工過程中，應用LF5鋁合金葉片加工時，轉數(shù)在12000～18000r/min和24000～30000r/min時切削力最小，應用6063T6鋁合金葉片加工時，轉數(shù)在12 000～18 000r/min和30 000～36 000r/min時切削力最小。

　　2.切深和進給量

　　如圖13和圖14所示，當應用FT5材料進行葉片加工時，切深分別選用0.5mm或2.5mm，則進給量在0.2mm/z時切削力最小，當應用6063T6材料進行葉片加工時，切深分別選用0.5mm或2.5mm，則進給量選擇0.05mm/z或0.2mm/z時切削力最小。

　　3.步距

　　在葉片加工過程中，由于是對鋁合金材料進行加工，所以步距對切削溫度的影響并不顯著，如圖15。在加工葉片時，大的步距有利于降低切削溫度，也有利于提高生產(chǎn)效率。

　　4.切削深度

　　如圖16所示，在應用FT5進行葉片加工時，切深選擇2.5mm較好。在應用6063T6進行葉片加工時，切深選擇1.5mm表面粗糙度最好。