核主泵叶轮的五轴数控加工后置处理及仿真

摘要

五轴联动加工技术是复杂难加工零件高效精密制造必不可少的方法，一次装夹可完成五个面加工的五轴联动数控机床提高了复杂型面零件的加工精度和效率，数字化制造和五轴联动机床的有机组合是未来机械制造业蓬勃发展的基础。由于五轴数控机床比三轴机床增加了两个回转部件，导致后置处理中出现了多解选择、进给速度非线性映射、非线性误差等问题，开发合理高效的后置处理文件是保证高质量、安全加工的有效保障之一。
　　本课题研究的整体叶轮是核电泵中的重要部件之一，其质量性能直接影响到核电站工作安全。本文主要以是整体叶轮五轴数控加工的后置处理、加工仿真和优化等为核心内容，结合数控加工过程中的外延内容如加工工艺和UG/CAM等技术，对整体叶轮的五轴数控加工进行了较为全面的研究。具体研究内容如下:
　　1、针对实际加工使用的DMU50五轴双转台数控加工中心运动链分析，运用UG软件中后置处理器NX/Post Builder，结合TCL语言编写自定义用户命令，为其开发专用的后置处理系统。
　　2、结合NURBS曲线曲面的理论在UG NX中建立整体叶轮的三维模型，根据叶轮的整结构分析了叶轮的工艺难点和技术要求。针对小型薄壁零件，研究了五轴联动数控加工工艺规划，包括对五轴数控机床机构特点及工作空间，合理选择刀具、切削参数、刀具轨迹的生成方法，以达到高效、高精密、高可靠性的五轴联动数控加工。
　　3、分析了整体叶轮各个部分的特征，在UG/CAM平台上，对整体叶轮各个部分采用不同的加工方法，进行了编程，得到了刀位轨迹文件。生成刀具路径和刀位轨迹后需要经由后置处理才可在德玛吉50(DMU50)上加工。后置处理就是将零件刀位源文件中的刀位轨迹和刀具路径转化成为加工用数控NC程序。
　　4、本文在UG NX系统中创建了DMU50虚拟机床和刀具库及程序，利用其仿真模块对零件加工过程进行动态仿真，并在系统中对零件进行了加工质量检查与刀具轨迹优化，实现了整体叶轮在虚拟机床上的的完全仿真加工。
　　5、本文通过实验对课题的理论研究进行了验证，将设计的整体叶轮在实际机床上进行加工，并与其在UG NX系统中的仿真进行加工结果的对比。证明之前配置的后处理文件的正确性和可操作性。