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)。（見圖1）

2 結(jié)構(gòu)分析

　　模型是通過第三方軟件構(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。這里通過同步建模技術(shù)，在沒有歷程樹結(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。（見圖2）

　　曲率分析結(jié)果沒有正值，完全都是負(fù)值的區(qū)域，說明沒有倒扣角的區(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)加工不到分模或倒扣邊界。曲面的半徑分析，沒有褶皺的區(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確定刀具的下刀位置來防止刀具的底部切削刃發(fā)生磨損刀具的問題。由于是首次加工，沒有鉆出工藝孔，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題。數(shù)控編程工藝確定出開荒、開粗、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 開粗加工

　　使用一個(gè)內(nèi)部定義的3D 模型來表示余下的材料，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

　　開荒加工完成后，形成型的毛坯，在這里稱為IPW，為開粗提供毛坯Blank 的部件進(jìn)行計(jì)算，否則，開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題，沒有重復(fù)的刀路，效率很高。經(jīng)過了開荒、開粗的加工，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，通過實(shí)際的比較，效果相一致。（見圖4）

4 結(jié)束語

　　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荒、開粗、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。