用四坐标数控机床精确清理叶片边缘工控运动控制技术巧妙运用研发新方法

导语：首先简要介绍了四坐标数控机床的基本情况和两种叶片的外形特点；然后详细介绍了UG软件在铣加工模块中实现叶片清根功能及其局限性；最后通过参数优化方法，解决了在叶片清根过程中遇到的问题。

引言

利用四坐标数控机床精确加工叶片，虽然能够达到设计要求，但UG软件中的清根功能不足以满足需求，因此需借助人工修改程序才能达成目标。

四坐标机床与叶片装夹方式

2.1 机床概述

四坐标数控机床是高效加工曲面设备，但对于空间曲面的处理能力有限。它具备X、Y、Z轴和A轴，没有C轴，这限制了主轴转动的可能性。

2.2 叶片装夹方式

图1展示了一种典型的装夹方式，其中榫头底部固定，背度面紧贴盆度面，并通过顶尖顶紧法则固定。由于主轴不可转动，无法直接铣割空间曲面的形状。

叶片根部特性分析

根据不同类型的叶片，可以分为两大类：汽轮机叶片和压气机叶片。

3.1 汽轮机叶片特征

这些葉具有较大的扭角和较大的盆及背曲率，其连接处通常为带有角度的大平面或圆锥面。

3.2 压气机葉特征

压气機葉具有小扭角、小扭变角且平缓型静子葉，以及小扭变角、大扭变角型轉子葉，其连接处均为圆锥面，但回转軸线位置不同导致连接面的高度差异。

UG软件中的多功能复杂铣切模块及局限性探究

UG是一款集CAD/CAM/CAE于一体的强大工具，它尽管广泛应用于各个领域，却存在一定局限性。在进行复杂铣切操作时，如多轴铣切（variable-contour）或定轴铣切（fixed-contour），需要对程序进行精细调整来满足具体需求。

4.1 多功能复杂铣切操作说明：

对于压气機兩種葉，一般可通過設定偏移來形成新的幾何體，用於複雜銑削處理。

運行步驟包括選擇“驱动”、“新作”、“边界”等，并設置方向、前倾角大小等參數，以生成刀具路径并完成銑削任务。

4.2 定向複雜銑削操作說明：

這種方法適合於汽輪機類型之葉，這個過程涉及邊界線建立與刀具甩出零件表面的問題。

運行步骤包括选择“边界驱动”，顺序点击闭合边界线框，然后设置平行线方向、步距等参数，以生成刀条路径并串联成完整工作程序，从而实现逐层下钻式镗削加工。

5 解决方案与效果评估：

经过不断研究，我们找到了改进技巧，使得四坐标系统能够更好地执行复杂镗削任务。以下是几个关键策略：

(1) 对于静子壓氣機葉，由於其相對較為平直，可直接修改*．cls文件中的X值，即使刀具路径不再发生过切现象也能达到工艺要求。

(图二展示了一次過切仿真結果)

(2) 对於轉子壓氣機葉，由於其相對較為彎曲，如果仅仅改变X值，则会造成过切现象。因此必须同时考虑Y、Z、I、J、K值，并将不过截断的一条程序替换掉过截断的程序，这样可以减少误差并提高镗削效率。如果没有这样的调整，将导致仿真结果显示过截断的情况，如图二所示。在实际使用中，如果没有正确调整就会引发刀具突然吃深的问题，最终可能导致工具损坏或者生产停顿。

6 结论与展望：

通过上述措施，我们成功提升了四坐标系统在处理特殊形状物料方面的性能，不仅缩短了生产周期，还降低了后续抛光阶段所需的人力资源。这项技术创新极大地提高了整个制造流程的效率，同时保证产品质量，为未来进一步开发提供坚实基础。