葉片數(shù)控加工程序的驗證

　　葉片是汽輪機的主要部件之一，尤其它的汽道部分決定了汽輪機的發(fā)電功率，直接影響到汽輪機產品的質量。隨著我國汽輪機行業(yè)的不斷發(fā)展，葉片的設計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數(shù)據(jù)點，加工精度要求很高，加工難度很大。哈爾濱汽輪機有限責任公司為了提高汽輪機的發(fā)電效率、降低熱耗，與三維公司進行聯(lián)合設計。葉片汽道的進、出汽邊較薄，葉頂、葉根圓角較小，從加工到檢測需全型線投影透視，而且種類變化多樣，需多軸數(shù)控機床進行加工，對設備及工藝技術水平要求很高。因此，在數(shù)控加工進行之前驗證數(shù)控加工程序的正確性就成了數(shù)控加工過程中一個十分重要的環(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

　　葉片汽道型線十分復雜為空間三維設計，首先我們對葉型數(shù)據(jù)點采用B-Spline曲面進行擬合，這樣構造的曲面通過所給型值點，然后，綜合加工帶寬度、走刀步長、刀具半徑等方面的因素對其型面從橫向、縱向分別進行插值加密，確定數(shù)控加工程序所經(jīng)過的數(shù)據(jù)點，從而編制數(shù)控加工程序。在編制數(shù)控加工程序時，本著基準統(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、出汽邊圓角的數(shù)控加工程序編制在一起，這樣對中等長度葉片的程序就可達到幾萬條。其程序的特點是;程序段較長，程序坐標點中跨度較大，四坐標或五坐標程序數(shù)據(jù)繁瑣，出錯的機會較多。

　　二、分析葉片數(shù)控加工程序中常見的錯誤

　　由于目前葉片汽道設計的越來越復雜，精度要求越來越高，因此數(shù)控加工程序也越來越復雜，出現(xiàn)錯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，可能出現(xiàn)下列問題：

　　·刀具與工件之間發(fā)生干涉或碰撞;·刀具半徑選擇過大,零件加工不完全，出現(xiàn)大的殘留;·刀具半徑選擇過小,切削效率較低;·機床進給速度或冷卻狀態(tài)不合適;·加工方案不合理，影響加工效率;·機床的控制系統(tǒng)不接受加工程序;·零件外形或尺寸錯誤;·零點選擇不恰當,無法找到對刀點。

　　這些問題的出現(xiàn)往往會給實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、零件報廢、延遲產品交付等。這樣會從根本上削弱數(shù)控加工技術的可靠性并影響其推廣應用。因此，研究數(shù)控加工程序的驗證技術不僅具有重要的理論意義，而且還具有重要的現(xiàn)實意義。

　　三、常用的數(shù)控加工程序驗證方法

　　1、人工檢驗法

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

　　2、試驗加工法

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

　　·加工時間較長;

　　·加工精度不高;

　　·占用機床并影響周圍環(huán)境;

　　·加工參數(shù)無法驗證;

　　·加工費用巨大。

　　盡管采用試驗加工法驗證加工程序具有很多缺點，但由于它能夠較為準確地反映整個加工過程，而且我國葉片數(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、計算機仿真驗證法

　　隨著計算機軟件和硬件的迅速發(fā)展，用計算機仿真法來驗證葉片型面數(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程中的葉片模型、刀具軌跡、刀具外形等一起在計算機圖形顯示器上顯示出來，用這種方法來模擬零件的加工過程，檢查刀位計算是否正確、加工過程是否發(fā)生過切，所選的刀具、走刀路線、進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、顯示驗證

　　隨著計算機仿真技術的迅速發(fā)展，目前已有多種方法用于加工程序的計算機仿真驗證。雖然采用計算機仿真驗證一次性投入費用較高，但由于它能大大降低實驗加工費用并能帶來長遠的效益，因此已得到越來越廣泛的應用。