叶轮的四轴数控编程及仿真

摘要

本次设计是进行一个具有复杂形状的叶轮的仿真加工，叶轮加工的复杂性主要在于其叶片是复杂的曲面造型。需要用四轴以上联动的机床进行其叶轮的加工，根据叶轮的一些特性，需采用球头铣刀。

通过对课题任务的分析，先用UG把零件图画出来，对零件图进行分析，确定零件的加工工艺。然后生成实体模型，,再对模型进行分析，然后用CAM软件对模型进行仿真，仿真过后，进行后置处理，生成G代码，最后把程序反读，效验G代码，检查程序是否正确，然后定稿。

关键词：UG；CAM；数控编程；后置处理；虚拟仿真

Abstract

This design is a complex shape, the simulation of impeller complexity of the machining process of impeller blade is mainly lies in the complex surface modeling. With the four shafts above linkage to the machine according to the processing, impeller, some characteristics of the impeller, using flat cutters.

Based on the analysis, the first task subject using UG out of the parts and parts drawing pictures, the paper analyzes the parts processing. Then generate entity model, and then the model analysis, then use the CAM software simulation model for simulation and postprocessing after, G code, finally the program, the program code, check; G correctly, then finalized.

The application of computer numerical control machine tool is comprehensive, automatic control, automatic detection and precision machinery products of high technology, the development of nc machine tools appropriate technical transformation of China before machinery manufacturing, is the way of the future factory automation.

Keywords: UG; CAM; CNC Programming; Post-processing; Virtual Simulating

前言 (1)

第一章数控的概况 (2)

1.1 国内外数控系统发展概况 (2)

1.2 数控技术发展趋势 (3)

1.2.1性能发展方向 (3)

1.2.2功能发展方向 (3)

1.2.3体系结构的发展 (4)

第二章关于叶轮 (6)

2.1 叶轮的发展状况 (6)

2.2 叶轮的分类 (6)

2.3 叶轮的材料 (6)

2.4 叶轮的原理 (6)

第三章零件图及工艺分析 (9)

3.1 叶轮的三维造型 (9)

3.2 刀具的选择 (9)

3.3 工艺分析 (10)

3.4 叶轮加工的最佳方案 (11)

第四章零件编程概述 (13)

4.1 仿真技术的发展与应用 (13)

4.2 数控车自动编程软件CAM介绍 (13)

4.3 叶片的加工 (14)

4.4 叶片的加工程序及其备注 (17)

第五章结论 (20)

参考文献 (21)

致谢 (22)

前言

课题主要是研究数控技工技术在加工叶轮时的具体应用，为了适应生产的需要，人们越来越多的使用数控技术来生产这些以前难以加工的产品零件。并使用仿真技术来对加工过程进行模拟比较以获取更好的加工质量。

而如何编辑叶片数控加工程序，并对其加工过程进行仿真同时获取优化数据便是本课题主要探讨的内容。叶轮加工的复杂性主要在于其叶片是复杂的曲面造型。而且能否精确的加工出形状复杂的叶轮已成为衡量数控机床性能的标准之一。早在七十年代初我国的几家大型企业就开始将数控机床用于整体叶轮的加工上。目前，我国已有越来越多的厂家开始采用锻造毛坯后多坐标NC加工成型的方法加工叶轮，尤其是国防工业中所用的关键叶轮，如火箭发动机的转子、风扇，飞机发动机的涡轮等。目前都已采用多坐标数控机床加工。国内所用的机床大多是引进的具有国际先进水平的四、五轴联动数控机床。而在加工仿真方面发展也十分迅速，现在许多厂家已经开始对产品进行模拟仿真制造。在对产品真正加工生产以前就可以提前了解加工可能出现的问题并提前纠正，这既避免了过去传统工艺中所存在的缺陷，又减少了一些不必要的消耗，同时还能减少生产中的事故。这样便减少了生产成本，缩短了生产周期，提高了产品质量。

第一章数控的概况

1.1 国内外数控系统发展概况

随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。

长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。

UG是Unigraphics的缩写，这是一个交互式CAD/CAM系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，目前已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。

UG的目标是用最新的数学技术，即自适应局部网格加密、多重网格和并行计算，为复杂应用问题的求解提供一个灵活的可再使用的软件基础。NX 允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程。通过在开发周期中较早地运用数字化仿真性能，制造商可以改善产品质量，同时减少或消除对于物理样机的

昂贵耗时的设计、构建，以及对变更周期的依赖。

1.2 数控技术发展趋势

1.2.1性能发展方向

（1）高速高精高效化。速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。（2）柔性化。包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。（3）工艺复合性和多轴化。以减少工序、辅助时间为主要目的的一种复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。（4）实时智能化。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。

数控机床采用计算机控制，可以保证加工的零件具有很高的精度重复性。但为了得到一定的功能，输入控制器的信号要经过一系列处理，不可避免地要失真、延时。因此在高速加工时，要保持高的加工精度就要采取一定的措施减少失真、延时。高精、高速的加工，除了机械设计和制造要保证能实现目标外，对CNC系统的要求主要是处理速度快、控制精度高。采用前馈控制，以补偿由于伺服滞后所产生的误差，提高加工精度。适当控制进给率和采用恰当的加减速曲线可以减少加减速滞后所产生的误差。“前瞻”控制在程序执行前对运动数据进行计算、处理和多段缓冲，从而控制刀具按高速运动，而且误差很小。对于机床平滑运行的高精度轮廓控制，采用对指令形式的实时识别，可以最佳地控制速度、加速度和加加速度，因而使加工总是保持在最佳状态

1.2.2功能发展方向

随着科学技术的发展，世界先进制造技术的兴起和不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求，超高速切削、超精密加工等技术的应用，对数控机床的各个组成部分提出了更高的性能指标当今的数控机床正在不断采用最新技术成就，朝着高速化、高精度化、多功能化、智能化、系统化与高可靠性等方向发展;近年来，我国数控机床一直保持两位数增长。2001年，我国机床工业产值已进入世界第5名，机床消费额在世界排名上升到第3位，达47.39亿美元，仅次于美国的53.67亿美元。2002年产值达260亿元，

产量居世界第4。但与发达国家相比，我国机床数控化率还不高，目前生产产值数控化率还不到30%；消费值数控化率还不到50%，而发达国家大多在70%左右。由于国产数控机床不能满足市场的需求，高档次的数控机床及配套部件只能靠进口，使我国机床的进口额呈逐年上升态势，2001年进口机床跃升至世界第2位，达24.06亿美元，比上年增长27.3%。

智能化、开放性、网络化、信息化成为未来数控系统和数控机床发展的主要趋势:向高速、高效、高精度、高可靠性方向发展；向模块化、智能化、柔性化、网络化和集成化方向发展；向pc-based化和开放性方向发展；出现新一代数控加工工艺与装备，机械加工向虚拟制造的方向发展；信息技术（it）与机床的结合，机电一体化先进机床将得到发展；纳米技术将形成新发展潮流，并将有新的突破；节能环保机床将加速发展，占领广大市场。

1.2.3体系结构的发展

近10 年来，随着计算机技术的飞速发展，数控装置的体系结构正朝标准化和开放性方向发展。就体系结构而言，当今世界上的数控系统大致可分为3 种类型：①传统体系结构：这是一种专用的封闭体系结构的数控装置。对它的功能扩展、改变和维修，都必须求助于系统供应商。该类数控系统的市场正在受到挑战，已逐渐减小。②PC嵌入Nc 体系结构：该结构是在传统结构的基础上，嵌入PC机，其目的是既继承多年来积累的数控软件技术，又可利用PC机丰富的软件资源。这类系统结构比较复杂。③基于PC 机体系结构：该结构是以标准PC=机的硬件为基础，在基于通用操作系统(如Windows、LINIX 等)开发的实时多任务系统的支撑下，实现各种数控功能。这是现代数控装置广泛采用的体系结构，基于该结构的数控装置具有较高的性能价格比和较长的生命力开放式数控的讨论已有好些年了，但是应该看到，对于开放式结构至今没有一致性的定义。某些用户认为开放式表示能够接受当地使用的通信协议;而另一些用户认为开放式意味着所有控制器操作界面完全一致;对机床应用工程师而言，开放式意味着对刀架移动、传感器和逻辑控制有标准的输入/输出接口;对大公司和大学的研究工程师来说，开放式意味着以上这些均来自随即拿来就用的积木块。由于来自最终用户和集成商（机床厂）的压力，开放式结构的开发工作正在向前发展并将持续下去。目前的一个积极成果即是基于PC的CNC，即PC-based。世界上一些著名的数控制造商纷纷推出PC-based CNC系统，例如FANUC公司的FANUC 160/180，西门子公司的siemens 840Di，FAGOR 公司的FAGOR 8070。由于采用了工业级PC机及桌面操作系统Windows，DOS等，其丰富的软、硬件资源给用户带来诸多的方便。应该看到，在数控加工这种强实时环境中，使用商用操作系统Win，DOS等，还尚未得到业界的完全认可。在理论上没有证明比现有传统的NC更加优越。

为应对开放式数控未来的发展，我国从2003年开始实施开放式数控国家标准

GB/T18759.1。开放式数控（ONC）就其开放程度可分为三个层次。第一层次是具有可配置功能，开放的人机界面的通信接口及协议。第二层次为控制装置在明确固定的拓扑结构之下允许替换，增加NC核心中的特定模块以满足客户的特殊要求。第三层次为拓扑结构的完全可变的全开放的控制装置。这三个层次中第一层次目前基本达到。未来的发展主要围绕第二个层次目标展开，还有很长的路要走。

制定符合中国国情的总体发展战略，确立与国际接轨的发展道路，对21世纪我国数控技术与产业的发展至关重要。本章对数控技术和产业发展趋势的分析，对我国数控领域存在的问题进行研究的基础上，对21世纪我国数控技术和产业的发展途径进行了探讨，提出了以科技创新为先导，以商品化为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路的总体发展战略。在此基础上，研究了发展新型数控系统、数控功能部件、数控机床整机等的具体技术途径。衷心希望，我国科技界、产业界和教育界通力合作，把握好知识经济带来的难得机遇，迎接竞争全球化带来的严峻挑战，使我国数控技术和产业最终走向世界的前列。

第二章关于叶轮

2.1 叶轮的发展状况

目前，我国的燃气轮机技术水平还相当落后，国内只有南汽等少数几家企业可在引进技术的基础上进行设计和生产。汽轮机的技术整体上与国际先进水平相差不很大，在大型电站汽轮机方面，近几年来以东汽、上汽、哈汽为代表的大型国企的产品在国内电力市场需求量大增的形势刺激下其质量已有了显著的提高；工业用汽轮机方面，我国以杭汽为代表的工业汽轮机产品甚至已初步具备了打入国际高端市场的能力

2.2 叶轮的分类

叶轮既指装有动叶的轮盘，是冲动式汽轮机转子的组成部分。又指轮盘与安装其上的转动叶片的总称。还指轮盘与安装其上的转动叶片的总称。

叶轮根据叶片形状的分类（a）平板叶片；

（b）圆弧窄叶片；（c）圆弧叶片；（d）机翼型叶片；（e）平板曲线后向叶片。如离心通风机叶轮的叶片形状有单板型、圆弧型和机翼型等几种。

叶轮根据其它的分类（a）闭式；（b）前半开式；（c）后半开式；（d）开式。

2.3 叶轮的材料

叶轮的常用材料有：铸铁，青铜，不锈钢，锰青铜，蒙乃尔合金，INCONEL及非金属材料。

非金属材料有分: PPS塑料，酚醛树脂等等。

目前酚醛树脂做的叶轮的国内还没有，美国有家SIMS公司是专业做这种石墨基增酚醛树脂纤维材料SIMSITE，并且已经应用于离心泵的叶轮。酚醛树脂耐碱性极好，极其适合用于泵送海水的工况。

2.4 叶轮的原理

叶轮机械是一种以连续旋转叶片为本体，使能量在质之间相互转换的动力机械。它不同于往复活塞式机械将工质密闭在变容积的间中，而是与环境贯通，从而较前者具有更强大的通流能力，为大幅度提高机械的功率提供了有效途径。广义地讲，叶轮机械包括燃气轮机、蒸汽轮机、风力机、水轮机等原动机和鼓风机、水泵等工作机；狭义上的叶轮机械一般指以可压缩流体为工质的燃气轮机和汽轮机。

叶轮机械在国民经济尤其是整个重工业体系中占有十分要的地位。其中燃气轮机已广泛用来作为航空、电站、舰船、导弹、坦克、重载机车等高端领域的核心动力以及冶金、勘探、化工、土木等一般工业领域的主要或辅助动力，因而有越来越多的人认为，燃气轮机的生产水平已成为衡量一个国家工业整体实力的最重要标志之一。而汽轮机可实现的单机功率更大（可达百万kW级）、转速更高，运行可靠，燃料（多用煤）成本低，技术相对成熟，因而在做为中心电站和大型船舶及军舰的主动力方面有着不可替代的作用。较高的可靠性也使汽轮机在冶金和化工等工业上的应用较燃机更为普遍。

第三章零件图及工艺分析

3.1 叶轮的三维造型

3.2 刀具的选择

四轴数控机床加工叶轮常使用的铣刀种类有盘铣刀、立铣刀、球头铣刀、球头锥铣刀及其他成型刀，各种刀具有其不同的用途。在叶轮的加工中，为尽可能加大走刀行距以提高加工效率，可采用以下优化措施：

其一，叶轮的种类和大小不同，选择刀具的形状也各不相同，首先考虑采用平头铣刀。与平头铣刀相比，采用平头铣刀等非球面刀加工不但可改善切屑条件，而且还可增大走刀行距。若选择了合适的进给方向和工件安装方位，将可获得较高的加工效率和较好的表面质量。由于平头立铣刀加工叶根部位为尖角，叶片的强度受到很大的减弱，必要时可以采用球面刀加工根部，可获得较好的表面粗糙度和强度。除了凹曲面时为避免干涉而必须采用球头刀，其他情况下应优先考虑使用非球面刀进行加工以获得较高的加工效率和

较好的表面质量。此外，还应选择较大直径的刀具加工以提高刀具刚度和增大行距。

其二，平头立铣刀加工时，可依据叶片表面各处螺旋线的绕曲程度来选择合理的进给行距，通常情况下尽可能地选择大刀具，减小Z轴的行距，增大进给倍率，不仅可以提高效率，也可降低刀具磨损。在加工曲面时选择的工件安装方位应不存在刀具干涉，应选择曲面曲率较小的方向作为进给方向，但它对行距的影响比进给方向对行距的影响小。

其三，球头刀加工时，可根据叶片的形状、叶间距来选择刀具大小，球头铣刀可以进行精加工及圆角的加工。由于球头刀的切削效率没有平底刀高，球头刀在进行精加工时，余量应控制在0.1～0.2mm左右。加工方式尽可能地降低Z轴的行距，提高转速及进给率进行加工，以便获得较好的表面粗糙度。

其四，在刀具的选择上，最适合选择平头立铣刀，其强度高、价格便宜，又能符合加工要求。如叶轮用途只是传递风向或不承受很大的外力，加工可以采用平头立铣刀加工成型，这样可以提高加工的效率。如果零件毛坯硬度不是很高，可选择普通高速钢，而加工到要求尺寸，包括轮毂部分。选择刀具大小时，必须考虑刀具碰撞干涉，通过计算、检验来确定。

3.3 工艺分析

具有复杂形状的透平叶轮，需要用5轴铣床进行加工，才能加工到其几何形状的每个角落。

在一个现代化的设计系统中，需要加工的几何体由CAD系统进行设计，然后在CAM系统中转换为刀具的运动轨迹。输出结果通过后置处理程序转换为铣床5个轴的每个轴的运动。对于透平机械叶轮，有必要考虑专用的CAM软件。从工艺上来讲，叶轮加工主要由以下5个截然不同的操作组成：

1）粗加工叶片间的流道

2）铣削轮毂部分

3）修圆进口边和出口边

4）在小切削量下精加工叶片表面

5）叶片根部变半径圆角加工

对于叶片表面上刀具不能达到的地方，需要给予特别注意。因为此时容易引起刀具与相邻叶片的干涉。

1.点加工与侧刃铣削

在采用5坐标数控加工中心之前，大部分透平机械制造商采用3轴或4轴机床加工叶轮，而且大多采用点加工法，即叶片表面上每一点都通过刀尖加工成一个点。当刀具沿叶片表面移动时，将留下一些凹坑或残留尖角，而这些凹坑或尖角的高度值取决于编程技巧。点加工也是一种可行的方法，但是这种方法却有一些不可避免的缺点：

（1）叶片表面不光顺，会留下一些小凹槽。而这些小凹槽必须与流动方向平行（见图1）。（2）对于弯曲程度较厉害的叶片，由于叶片空间距离较近，加工过程中与相邻叶片间的干涉很难避免。

（3）如果要减轻凹槽对流场的影响，就需要很长的加工时间。即是说，刀具必须绕叶片移动很多次。

2. 侧刃铣削对流体流动的影响

基于上述原因，最理想的加工方式是侧刃铣削（如图2）。侧刃铣削不仅能避免以上所列点加工过程中所遇到的困难，而且所加工出的叶片表面非常光滑，精加工时间大为缩短。采用侧刃铣削加工方法时，锥度刀具的整个侧边与材料相接触，此即意味着叶片必须由直线元构成。这种限制性对流体动力学设计师非常重要，因为他们需要根据流体流动原理进行叶片设计，而且在选择叶片几何形状时，具有完全的自由性。为了遵守这些限制，叶片只能根据流体特性，沿三条流管成型。叶片形状由连接这三条流管的直纹面组成。然而，在实际的设计过程中，需要进一步对叶片几何形状进行限制，即叶片形状由只连接两条流管，通常为轮毂和轮盖的直纹面组成。

实践证明，只要设计出沿轮毂和轮盖两条流线速度分布都很好的叶轮，对于小或中等转速比的机器，也能达到很高的性能。但是，叶片高度很高时，直纹面便不再适用。

3. 侧刃铣削与应力问题

直线元的应用，不仅对于简化加工很有帮助，而且对应力分析也有影响。通常，需要承受高应力的叶片往往设计成锥形，以便增大叶片根部的面积，使其能承受较大的应力。实际上，叶片最佳形状是叶片厚度从轮盖到轮毂呈指数规律变化，由于采用直线元侧刃铣削工艺，只允许叶片厚度呈直线变化。然而，这种局限只在叶片高度对于其旋长较大时，如轴流涡轮的最后几级或大流量系数离心式压缩机，才显得格外重要。。

3.4 叶轮加工的最佳方案

叶轮加工有其特殊的要求，不但对尺寸精度和表面粗糙度要求高，而且对切削刀具路径也有较高的要求。刀纹要顺着流道方向，且叶轮叶片曲面扭曲的复杂性使三轴加工中心无法实现，因此叶轮一般采用4轴数控加工中心加工。其4运动轴用于控制空间刀具轴方位，这样才能加工到其几何形状的每个角落。由于叶片扭曲很大，流道比较窄，

刀具在叶片上流道内要合理摆动，才能防止叶轮过切，并得到光顺的刀纹，加工后很少用手工打磨和挫修。

从叶轮结构上看，属于复杂的零件，因此需要合理布置加工路径。为了提高加工效率，在软件编程方面，需要优化刀位轨迹和进给率，保证编程质量。

在CAM软件下，叶轮四轴加工编程一般使用曲面加工——挖槽铣削。

第四章零件编程概述

4.1 仿真技术的发展与应用

虚拟现实技术的虚拟制造（VirtualManufacturing）技术是在一个统一模型之下对设计和制造等过程进行集成，它将与产品制造相关的各种过程与技术集成在三维的、动态的仿真真实过程的实体数字模型之上。其目的是在产品设计阶段，借助建模与仿真技术及时地、并行地、模拟出产品未来制造过程乃至产品全生命周期的各种活动对产品设计的影响，预测、检测、评价产品性能和产品的可制造性等等。从而更加有效的、经济的、柔性的组织生产，增强决策与控制水平，有力地降低由于前期设计给后期制造带来的回溯更改，达到产品的开发周期和成本最小化、产品设计质量的最优化、生产效率的最大化。虚拟制造也可以对想象中的制造活动进行仿真，它不消耗现实资源和能量，所进行的过程是虚拟过程，所生产的产品也是虚拟的。虚拟制造技术的应用将会对未来制造业的发展产生深远影响。

由于虚拟制造技术具有诱人的应用前景，促使发达国家对其进行深入研究。在美国已形成了由政府、产业界、大学组成的多层次、多方位的综合研究开发力量。在欧洲，许多大学和研究机构通过相互间的合作并联合企业进行虚拟制造技术的研究工作，在日本，已经形成了以大阪大学为中心的研究开发力量，主要进行虚拟制造系统的建模和仿真技术的研究，并开发出了虚拟工厂的构造环境VirtualWorks。

数控加工仿真技术在我国已经有了长足的发展，而加工仿真则是从设计到生产的一个不可缺少也十分重要的环节，它能在不消耗能源和材料的前提下对加工过程进行校验以了解其中可能隐含的错误和危险，以便及时纠正。所以仿真技术将是未来发展的重点。

4.2 数控车自动编程软件CAM介绍

Mastercam是美国CNC Software,INC公司开发的微机级CAD/CAM软件，它集CAD/CAM 于一体，使用方便，容易掌握，被广泛用于机械零件二维与三维设计及其数控自动编程与加工，它可以读取AutoCAD、Pro/Engineer、Solidworks等软件绘制的CAD图形，并进行后置处理加工，实现CAD/CAM一体化。目前Mastercam9.0版本在我国中小型企业中得到广泛应用。

Mastercam系统包含以下主要功能模块：

⑴三维设计系统（design）；

⑵铣削加工系统（mill）；

⑶车、铣复合加工系统（lathe）；

⑷线切割、激光加工系统（wire）；

其中，三维设计系统是CAD功能模块，其他的为CAM功能模块并包括三维设计系统。

Mastercam的铣削加工特点主要有：任务管理，零件造型，刀具路径的相关性，型腔铣削、轮廓铣削和点位加工，曲面粗加工，曲面精加工，曲面修整加工，多轴加工，提高加工过程中走到速度的方法，加工参数管理及优化工具，文件管理及数据交换，易学易用，系统配置要求等。

Mastercam工作界面包括：Mastercam的窗口界面、绘图区、主菜单、辅助菜单、工具栏、系统提示区、帮助信息等七部分。

Mastercam在航天、航空、汽车、摩托车、机械等制造领域有着非常广泛的应用。并长期在绘图软件领域中处于领先地位。

4.3 叶片的加工

本设计，可以用最典型的“CAM+手工编程”来加工叶片！还可使用UG！如果用制造工程师加工这个叶轮，最快捷的方式如下：

1．只做出一个叶片的曲面、中间的回旋面，几根轮廓线即可。见下图：

轴侧图

俯视图（红色的曲线为平面曲线）

注：圆柱曲面要适当向两侧延长，“区域加工用轮廓线”在XY平面里手工绘制，用叶轮平面轮廓投影线的阵列范围作参考（俯视图中的绿色线为叶轮平面轮廓投影线阵列阵列后结果）。

2．粗加工用区域加工轮廓和所有曲面做三轴等高粗加工，并生成三轴代码

3．用叶轮轮廓等距线和圆柱面，做曲线式铣槽加工（精铣叶轮侧壁）

4．用“区域式加工轮廓”做轮廓线，“叶轮平面轮廓线”做岛，和圆柱

做曲面区域式加工（精铣叶片间的圆柱面部分）

5．粗加工生成一个代码，两个精加工生成一个代码。

6．用编程助手编辑粗加工代码（选FANUC 4轴机床），和经加工代码，分别加入循环语句即可。

精加工代码

注意：程序尾部加上循环结束行（参见代码文档）。

MXE文件及代码见附件。

更简洁的操作方法是连编程助手都不用，卡盘直接自动转角度，每加工完一片，自

动转A轴60度即可。

造型和加工轨迹生成时考虑加工精度，尤其是轮廓线组合时容易疏忽。FANUC和华中尽量不用圆弧插补，全离散为G01插补，这样用手工编辑4轴循环时才有效，否则需要加很多平面定义用的辅助语句。

上述造型、轨迹生成、代码处理，总时间不会超过15分钟（造型精度为0.01，加工行距0.3-0.5）。

4.4 叶片的加工程序及其备注

O0001；

N100G21；

N102G0G17G40G49G80G90；

N104T1M6；

N106G0G90X-2.146Y-12.66A60.S2546 M3；

N108G43H1Z79.8；

N110Z35.1；

N112G1Z29.8F4.5；

N114X-2.308Y-12.496F407.4；

N116X-2.446Y-12.257；

N118X-2.579Y-11.927；

N120X-2.727Y-11.494；

N122X-2.91Y-10.942；

N124X-3.049Y-10.527；

N126X-3.19Y-10.18；

N128X-3.297Y-9.957；

N130X-3.481Y-9.629；

N132X-4.151Y-8.591；

N134X-4.232Y-8.473；

N136X-4.962Y-7.453；

N138X-5.083Y-7.293；

N140X-5.16Y-7.2；

N142X-5.934Y-6.284；

N144X-6.048Y-6.156；

N146X-6.126Y-6.074；N148X-6.248Y-5.953；N150X-7.07Y-5.179；

N152X-7.286Y-4.995；N154X-7.434Y-4.88；

N156X-7.666Y-4.717；N158X-10.68Y-2.802；N160X-11.353Y-2.365；N162X-11.386Y-2.342；N164X-12.077Y-1.809；N166X-12.114Y-1.778；N168X-12.725Y-1.206；N170X-12.759Y-1.17；N172X-13.292Y-.56；

N174X-13.326Y-.51；

N176X-13.769Y.118；

N178X-13.8Y.167；

N180X-14.157Y.831；

N182X-14.18Y.88；

N184X-14.479Y1.618；N186X-14.492Y1.656；N188X-14.767Y2.535；N190X-15.738Y6.439；N192X-15.785Y6.61；N194X-15.816Y6.712；N196X-16.826Y9.809；N198X-16.896Y10.007；