hyperMILL在汽轮机闭式叶轮加工中的应用

引言
轮盖，轮毂和叶片整体成型的叶轮即为闭式叶轮（如图一），这样的叶轮，由于其形成了完全封闭的流道，所以其效率高且长期运行情况稳定。目前闭式叶轮在中国的发展已势在必行。

图一
闭式叶轮几何结构和加工工艺过程极其复杂，既要保证几何形状的要求还要保证叶片的表面质量，相邻的叶片之间，叶片与轮盖，轮毂之间空间较小，切削环境恶劣，刀轴矢量约束多（如图二、三），利用通常的五轴刀路控制方式非常复杂且对编程人员要求极高，控制不好极易产生干涉。

图二

图三

因此，一种能降低对编程人员要求并拥有强大准确后处理的CAM解决方案成为了闭式叶轮应用在我国推广亟待解决的问题。

hyperMILL闭式叶轮解决方案的特点：

hyperMILL五轴闭式叶轮策略是在业内著名的hyperMILL开式叶轮专业模组的基础上加载闭式叶轮应用特征，此特征中包括对闭式叶轮各种铣削策略的控制，具体例如生成插铣式的刀路及内部刀路圆角化等功能（如图四）。以及闭式叶轮加工的一个关键参数“停止曲面”，其使系统清楚刀具分别从叶轮通道的进水口和出水口进刀时各自的加工区域（如图五）。

图四

图五

参数设定完成后，将其与对应的开式叶轮特征共同加载入相应的工法（闭式叶轮通道精加工，清根等）中进行运算即可完成对闭式叶轮的加工（如图六）。

图六

具体工法参数的设定由于加载了相应的应用特征而变得比开式叶轮模组更为简单，只需设定几个简单的参数即可。而闭式叶轮狭小通道内刀路矢量的控制则是依靠hyperMILL业内领先的基于干涉检查的自动避让，利用计算机来帮助用户解决刀路控制的难题，从而生成安全优化的刀具路径（如图七）。

图七

而在后处理方面hyperMILL拥有业内堪称完美的后处理器，处理出的NC程序支持子程序的方式，这让NC程序变得简洁明了，可读性强，并在需要时可以很方便地进行修改（如图八）。同时hyperMILL在业内率先支持了控制器本身所具有的3D补偿功能，这大大降低了用户的编程工作量，并可以达到较高的加工公差（如图九）。

图八


图九

下面系统地向大家介绍运用hyperMILL软件进行某汽轮机闭式叶轮加工的案例：

1.闭式叶轮开粗
通道开粗的效率是影响叶轮整体加工效率的决定性因素，用五轴钻孔和多轴定位开粗相结合共同完成通道的开粗是很好的策略。
五轴钻孔去除通道大部分的材料，同时为后续的加工准备了引刀空间。hyperMILL的五轴钻孔功能可以实现基于干涉检查的五轴联动变换，最大限度的提升加工的效率（如图十，图中兰色线条代表刀轴矢量方向，从中可以看出hyperMILL基于干涉检查的五轴联动变换效果）。

图十

而hyperMILL的任意毛坯粗加工功能是基于毛坯跟踪进行运算的，保证没有多余的刀具路径，结果毛坯功能可以轻松实现各个工位之间的衔接（如图十一），同时策略本身所具有的各种优化处理可让生成的刀路更加高效（如图十二）。


图十一

图十二

实践证明，这样的开粗策略方案不仅效率高，而且也最大限度地改善了切削环境，是最适宜闭式叶轮通道开粗的方法。

2.闭式叶轮通道精加工
运用hyperMILL闭式叶轮专业解决方案进行精加工的步骤如下：
1）首先定义对应的开式叶轮特征及闭式叶轮应用特征，设定完成相应的铣削策略并选择适宜的停止曲面（如图十三）。

图十三

2）将上一步定义的两个特征加载进叶轮模组的相应工法中，并设定好坐标系及切削参数等（如图十四）

图十四


3）运算工单得到需要的刀具路径（如图十五）


图十五

4）利用hyperMILL独有的再加工策略对上一步的既有刀路执行基于干涉检查的自动避让，得到最后所需的刀具路径（如图十六，图中兰色线条代表刀轴矢量方向）

图十六


3.闭式叶轮通道清根
而hyperMILL闭式叶轮解决方案中闭式叶轮的清根也同样非常简单，只需在相应的工法中定性地设定好对应的中心曲线及参考曲线即可（所谓定性设定即不要求精确，只要指出趋势即可）（如图十七，图中红色线条及紫红色线条即是），hyperMILL强大的五轴自动避让技术将自动贯穿其中以生成需要的刀具路径（如图十八，图中兰色线条代表刀轴矢量方向）。


图十七

图十八

整体切削系统仿真
hyperMILL在上面具体工单的计算过程中所进行的干涉检查可以保证整个刀具系统的所有组成部分（包括机床主轴、刀柄、加长杆、刀杆及加强杆）与零件不发生任何干涉（如图十九），但在实际机床加工中我们知道除零件与刀具系统的干涉外，整个切削系统的其余部分也可能发生干涉（例如，主轴端面与工作台之间等）。所以在完成上述步骤后，最后还需进入hyperMILL实体切削仿真模块—hyperVIEW中进行整个切削系统的干涉检查，从而保证加工的绝对安全（如图二十）。


图十九


图二十

结束语
在这里值得特别指出的是，hyperMILL闭式叶轮专业解决方案不仅使具体工法的设定非常简单，而且在最关键的通道精加工及清根刀路控制上通过引入hyperMILL全球领先的自动避让技术，让本来极其复杂的通道内的刀轴摆动控制变得异常简单，进一步经过hyperVIEW的整体切削系统仿真后，可在保证昂贵设备绝对安全的同时大大降低了对编程人员技能及经验的要求，也就大大提高编程效率，从而保证了整个企业的生产节奏及对市场的快速响应。


图二十一

图二十二

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老大，你好！为什么我的mb-se general complate coll off 这个对话框调不出，这个是什么特征。

这个帖子太强大了，但我为什么调不出闭式叶轮的模块，是许可的问题吗？

这个一定要顶起来啊！