葉片數(shù)控加工程序的驗(yàn)證

　　葉片是汽輪機(jī)的主要部件之一，尤其它的汽道部分決定了汽輪機(jī)的發(fā)電功率，直接影響到汽輪機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量。隨著我國(guó)汽輪機(jī)行業(yè)的不斷發(fā)展，葉片的設(shè)計(jì)水平也在不斷的提高，主要為變截面扭曲葉片，葉片汽道型線部分是空間三坐標(biāo)數(shù)據(jù)點(diǎn)，加工精度要求很高，加工難度很大。哈爾濱汽輪機(jī)有限責(zé)任公司為了提高汽輪機(jī)的發(fā)電效率、降低熱耗，與三維公司進(jìn)行聯(lián)合設(shè)計(jì)。葉片汽道的進(jìn)、出汽邊較薄，葉頂、葉根圓角較小，從加工到檢測(cè)需全型線投影透視，而且種類變化多樣，需多軸數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工，對(duì)設(shè)備及工藝技術(shù)水平要求很高。因此，在數(shù)控加工進(jìn)行之前驗(yàn)證數(shù)控加工程序的正確性就成了數(shù)控加工過(guò)程中一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)。

　　一、葉片汽道及葉頂、葉根圓角數(shù)控加工程序的特點(diǎn)

　　葉片汽道型線十分復(fù)雜為空間三維設(shè)計(jì)，首先我們對(duì)葉型數(shù)據(jù)點(diǎn)采用B-Spline曲面進(jìn)行擬合，這樣構(gòu)造的曲面通過(guò)所給型值點(diǎn)，然后，綜合加工帶寬度、走刀步長(zhǎng)、刀具半徑等方面的因素對(duì)其型面從橫向、縱向分別進(jìn)行插值加密，確定數(shù)控加工程序所經(jīng)過(guò)的數(shù)據(jù)點(diǎn)，從而編制數(shù)控加工程序。在編制數(shù)控加工程序時(shí)，本著基準(zhǔn)統(tǒng)一、減少走刀次數(shù)的原則，把葉片汽道型面;葉頂、葉根圓角;進(jìn)、出汽邊圓角的數(shù)控加工程序編制在一起，這樣對(duì)中等長(zhǎng)度葉片的程序就可達(dá)到幾萬(wàn)條。其程序的特點(diǎn)是;程序段較長(zhǎng)，程序坐標(biāo)點(diǎn)中跨度較大，四坐標(biāo)或五坐標(biāo)程序數(shù)據(jù)繁瑣，出錯(cuò)的機(jī)會(huì)較多。

　　二、分析葉片數(shù)控加工程序中常見(jiàn)的錯(cuò)誤

　　由于目前葉片汽道設(shè)計(jì)的越來(lái)越復(fù)雜，精度要求越來(lái)越高，因此數(shù)控加工程序也越來(lái)越復(fù)雜，出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率也隨之增加。通常情況下，如果加工程序編制的不恰當(dāng)，可能出現(xiàn)下列問(wèn)題：

　　·刀具與工件之間發(fā)生干涉或碰撞;·刀具半徑選擇過(guò)大,零件加工不完全，出現(xiàn)大的殘留;·刀具半徑選擇過(guò)小,切削效率較低;·機(jī)床進(jìn)給速度或冷卻狀態(tài)不合適;·加工方案不合理，影響加工效率;·機(jī)床的控制系統(tǒng)不接受加工程序;·零件外形或尺寸錯(cuò)誤;·零點(diǎn)選擇不恰當(dāng),無(wú)法找到對(duì)刀點(diǎn)。

　　這些問(wèn)題的出現(xiàn)往往會(huì)給實(shí)際零件的加工造成很多麻煩，諸如重編制加工程序、加工后必須打磨零件、返修零件或工裝、零件報(bào)廢、延遲產(chǎn)品交付等。這樣會(huì)從根本上削弱數(shù)控加工技術(shù)的可靠性并影響其推廣應(yīng)用。因此，研究數(shù)控加工程序的驗(yàn)證技術(shù)不僅具有重要的理論意義，而且還具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

　　三、常用的數(shù)控加工程序驗(yàn)證方法

　　1、人工檢驗(yàn)法

　　人工檢驗(yàn)法的特點(diǎn)是比較方便、靈活。通常檢查者閱讀加工程序，或借助于坐標(biāo)紙及其它一些繪圖工具檢查加工時(shí)的刀具軌跡并發(fā)現(xiàn)其中的一些錯(cuò)誤。由于葉片汽道加工程序繁瑣而復(fù)雜，人工檢驗(yàn)法不僅需耗費(fèi)很多時(shí)間,而且易再次出現(xiàn)錯(cuò)誤，因此這種方法已逐漸被淘汰。

　　2、試驗(yàn)加工法

　　試驗(yàn)加工法是一種采用葉片試驗(yàn)件或其它材料(多為非金屬材料)零件進(jìn)行加工的方法。由于試驗(yàn)加工直觀而真實(shí)地反映了加工過(guò)程，因此采用這種方法基本上滿足程序驗(yàn)證的需要。雖然試驗(yàn)加工法是一種驗(yàn)證加工程序的有效方法，但它也存在許多缺點(diǎn)，主要有：

　　·加工時(shí)間較長(zhǎng);

　　·加工精度不高;

　　·占用機(jī)床并影響周圍環(huán)境;

　　·加工參數(shù)無(wú)法驗(yàn)證;

　　·加工費(fèi)用巨大。

　　盡管采用試驗(yàn)加工法驗(yàn)證加工程序具有很多缺點(diǎn)，但由于它能夠較為準(zhǔn)確地反映整個(gè)加工過(guò)程，而且我國(guó)葉片數(shù)控加工整體水平還處于發(fā)展階段，因此這種方法仍被采用。

　　3、計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證法

　　隨著計(jì)算機(jī)軟件和硬件的迅速發(fā)展，用計(jì)算機(jī)仿真法來(lái)驗(yàn)證葉片型面數(shù)控加工程序的正確性已被采用。這種方法主要是將加工過(guò)程中的葉片模型、刀具軌跡、刀具外形等一起在計(jì)算機(jī)圖形顯示器上顯示出來(lái)，用這種方法來(lái)模擬零件的加工過(guò)程，檢查刀位計(jì)算是否正確、加工過(guò)程是否發(fā)生過(guò)切，所選的刀具、走刀路線、進(jìn)退刀的方式是否合理，刀具與型面是否發(fā)生干涉與碰撞等。

　　4、顯示驗(yàn)證

　　隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的迅速發(fā)展，目前已有多種方法用于加工程序的計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證。雖然采用計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證一次性投入費(fèi)用較高，但由于它能大大降低實(shí)驗(yàn)加工費(fèi)用并能帶來(lái)長(zhǎng)遠(yuǎn)的效益，因此已得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。