1、 超小型蝸殼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　科研項(xiàng)目的蝸殼全部采用整體的毛坯加工出工件，其中蝸殼是這類工件中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，整體摳出的難度最大，同時(shí)具有復(fù)雜曲面和常規(guī)結(jié)構(gòu)，比較典型。超小型蝸殼與常規(guī)的蝸殼區(qū)別明顯，主要是蝸殼的外殼在這里采用方形結(jié)構(gòu)的鍛件，端部焊接法蘭。內(nèi)部流道與常規(guī)的蝸殼完全一樣，都是水利的復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)。（見(jiàn)圖1）

2 結(jié)構(gòu)分析

　　模型是通過(guò)第三方軟件構(gòu)造的理論模型，輸入數(shù)控編程的環(huán)境。數(shù)控加工編程的核心部位是流道部分，它是水利提供的流道數(shù)據(jù)構(gòu)成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)曲面，要進(jìn)行整體摳出。設(shè)計(jì)提供出四個(gè)觀察孔，而數(shù)控加工編程加工內(nèi)流道時(shí)，為了保證流道的完整性和刀路的連續(xù)光順性，要修改觀察孔，進(jìn)行補(bǔ)面，形成完整的流道曲面。這里通過(guò)同步建模技術(shù)，在沒(méi)有歷程樹(shù)結(jié)構(gòu)的部件進(jìn)行補(bǔ)面，保證流道的完整性。同步建模的理念是修改模型的當(dāng)前狀態(tài)而不考慮模型是怎樣構(gòu)建的，一組面可以被修改而不必以特定形式或順序構(gòu)建模型。（見(jiàn)圖2）

　　曲率分析結(jié)果沒(méi)有正值，完全都是負(fù)值的區(qū)域，說(shuō)明沒(méi)有倒扣角的區(qū)域，可以采用三軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床進(jìn)行加工，不會(huì)出現(xiàn)加工不到分?；虻箍圻吔?。曲面的半徑分析，沒(méi)有褶皺的區(qū)域，曲面的連續(xù)性很好，可以用圓鼻刀具或球頭刀具加工，可以完全加工區(qū)域范圍。

3 數(shù)控編程工藝

　　是整體摳出工件，毛坯是整塊的方料，進(jìn)行理論造型，計(jì)算最大范圍。形成實(shí)體的毛坯件。為數(shù)控編程提供Blank 的部件。整體件進(jìn)行數(shù)控編程時(shí)，一般要求先鉆工藝孔來(lái)確定刀具的下刀位置來(lái)防止刀具的底部切削刃發(fā)生磨損刀具的問(wèn)題。由于是首次加工，沒(méi)有鉆出工藝孔，要直接加工。這里必須采用斜向進(jìn)給的數(shù)控編程工藝方法在較小的空間進(jìn)行進(jìn)刀，通過(guò)與工件平面呈1-1.5 度夾角的方向進(jìn)給，人為的產(chǎn)生刀具的進(jìn)給后角，有效的避免了磨損刀具的問(wèn)題。數(shù)控編程工藝確定出開(kāi)荒、開(kāi)粗、半精、精的工步。采用高速切削技術(shù)，提高加工的效率。

　　3.1 開(kāi)荒加工

　　這個(gè)工步是進(jìn)行快速的去除加工余量，采用大直徑刀具加工，通過(guò)毛坯計(jì)算可以形成IPW（中間產(chǎn)品毛坯）。這種加工的原理是等高線的方式，工件是不銹鋼材質(zhì)，每層的深度是0.3mm，切削層非常的多，造成程序量非常大，要提高加工的效率，必須采用高速切削的理論指導(dǎo)，并且，對(duì)刀路進(jìn)給量進(jìn)行優(yōu)化。（見(jiàn)圖3進(jìn)給的優(yōu)化設(shè)定，保證刀具切削進(jìn)給連續(xù)性和高速性。優(yōu)化前的進(jìn)給時(shí)間：13h49m47s Cutting優(yōu)化后的進(jìn)給時(shí)間： 07h15m39sCutting提高加工的效率達(dá)到了2 倍，非常的可觀，實(shí)際加工中進(jìn)行了比較，加工效率提高的非常明顯，取得了理論計(jì)算的值。

　　3.2 開(kāi)粗加工

　　使用一個(gè)內(nèi)部定義的3D 模型來(lái)表示余下的材料，銑削操作能夠處理一個(gè)3D IPW。如果還在其他類型的操作從一塊毛坯上切除多余的材料，那么3D IPW 將是合適的選擇。通過(guò)數(shù)控編程IPW（中間產(chǎn)品毛坯）的利用，完善編程計(jì)算的空白區(qū)域，提高加工效率。

　　3.3 精加工

　　開(kāi)荒加工完成后，形成型的毛坯，在這里稱為IPW，為開(kāi)粗提供毛坯Blank 的部件進(jìn)行計(jì)算，否則，開(kāi)粗加工只能使用默認(rèn)的全部區(qū)域?yàn)锽lank 部件，會(huì)出現(xiàn)大量的重復(fù)刀路，浪費(fèi)加工時(shí)間，降低效率。而采用IPW 可以有效的避免這類問(wèn)題，沒(méi)有重復(fù)的刀路，效率很高。經(jīng)過(guò)了開(kāi)荒、開(kāi)粗的加工，加工的余量只剩0.2mm，利用區(qū)域高速加工可以完成精加工。由于數(shù)控機(jī)床的內(nèi)存有限，而精加工程序量非常大，無(wú)法一次性傳入機(jī)床，將精加工的區(qū)域分了五部分完成，每部分程序量減少了，整體的加工精度沒(méi)有變化。

　　3.4 清根處理

　　精加工的舌板區(qū)域，要求進(jìn)行區(qū)域清根，采用覫10 和覫6 小型球頭刀具，通過(guò)IPW 進(jìn)行計(jì)算，利用參考刀具逐步完成陡峭狹窄區(qū)域的清根，刀具的接刀處光滑，沒(méi)有階梯臺(tái)的現(xiàn)象，同時(shí)也減少了球頭刀具的磨損。

　　3.5 程序的仿真

　　利用仿真加工，可以消除程序中的錯(cuò)誤，如切傷工件、損壞夾具、折斷刀具或碰撞機(jī)床。利用機(jī)床仿真技術(shù)檢驗(yàn)刀路的準(zhǔn)確、安全性、合理性，驗(yàn)證實(shí)際加工的效果。由于是IPW 的編程方式，每道工序都有IPW 作為計(jì)算的依據(jù)，也為數(shù)控編程仿真提供了條件，可以真實(shí)的仿真出實(shí)際加工的效果，通過(guò)實(shí)際的比較，效果相一致。（見(jiàn)圖4）

4 結(jié)束語(yǔ)

　　這次整體摳出工件，毛坯是整塊的方料，進(jìn)行理論造型，計(jì)算最大范圍求出Blank 部件。通過(guò)同步建模技術(shù)，修改設(shè)計(jì)提供的理論模型，實(shí)現(xiàn)數(shù)控編程工藝的要求。對(duì)蝸殼流道曲面進(jìn)行反射分析，確定不光順的區(qū)域并進(jìn)行調(diào)整，分析流道曲面的斜率，確定有無(wú)倒扣角，決定數(shù)控編程的方式，分析流道曲面半徑變化，決定采用的刀具。數(shù)控編程工藝最終確定開(kāi)荒、開(kāi)粗、半精、精的工步。采用高速切削技術(shù)，優(yōu)化進(jìn)給提高加工的效率。通過(guò)數(shù)控編程IPW（中間產(chǎn)品毛坯）的利用，完善編程計(jì)算的空白區(qū)域，減少重復(fù)刀路，提供加工效率。利用機(jī)床仿真技術(shù)，檢測(cè)刀路的準(zhǔn)確、安全、合理性，驗(yàn)證實(shí)際加工的效果。