一种基于UG的螺旋桨的整体数控加工方法技术

本发明专利技术公开了一种基于UG的螺旋桨的整体数控加工方法，包括针对各种类型的螺旋桨在UG NX建模、通过UG CAM加工模块编辑生成加工刀路轨迹、通过VC++编程后处理程序将UG CAM加工模块生成的刀路轨迹翻译为CNC机床可以识别并直接使用的NC代码，并且通过VERICUT软件进行机床建模然后将生成的NC代码输入该软件进行加工仿真验证，检验有无欠切、过切和干涉等现象。最后通过VERICUT的OptiPath模块进行切削速度优化，在不改变NC加工代码的前提下在原来代码基础上添加速度代码，以此来优化加工速度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于UG的螺旋桨的整体数控加工方法
本专利技术属于多轴加工
，应用重型七轴五联动龙门铣加工机床对船用螺旋桨进行加工制造，具体涉及一套对螺旋桨整体的数控加工方法。
技术介绍
大型舰船用螺旋桨是舰船等重型动力机械的核心部件，其加工质量的好坏直接影响了推进器的使用性能和舰船服役水平。螺旋桨的工作环境恶劣并且长时间告诉工作，加工质量低下的螺旋桨会造成噪声过大、磨损过早等问题。长期以来，国内的大型舰船用螺旋桨一直采用传统的加工方法：砂型毛坯铸造、砂轮打磨(半机械化初磨、人工精磨)、样板检查。这用传统的加工方法在很大程度上取决于生产工人的操作水平，无法准确地对螺旋桨进行造型，不能保证螺旋桨的高精度、高强度等较高的要求。五轴数控加工技术是实现大型复杂自由曲面零件高精、高效加工的重要手段，是提高大型舰船用螺旋桨加工质量和生产效率的有效手段。由此可以显著提高舰船螺旋桨的推进效率和提高潜艇航行的隐蔽性。因此，通过研究利用现有的CAD/CAM软件来设计、加工出螺旋桨，并利用现有机床仿真技术进行加工仿真来模拟真实的加工情况，对类似零件的实际生产加工具有非常重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对加工螺旋桨的现有技术和设备提出一整套的螺旋桨的数控加工方法。包括针对各种类型的螺旋桨在UGNX建模、通过UGCAM加工模块编辑生成加工刀路轨迹、通过VC++编程后处理程序将UGCAM加工模块生成的刀路轨迹翻译为CNC机床可以识别并直接使用的NC代码，并且通过VERICUT软件进行机床建模然后将生成的NC代码输入该软件进行加工仿真验证，检验有无欠切、过切和干涉等现象。最后通过VERICUT的OptiPath模块进行切削速度优化，在不改变NC加工代码的前提下在原来代码基础上添加速度代码，以此来优化加工速度。为实现上述目的，本专利技术所述的一种基于UG的螺旋桨的整体数控加工方法，具体包括以下多个步骤：步骤一基于UGNX建模模块构建AU型螺旋桨模型；步骤二对构建的模型进行光顺度检测；对步骤一构建AU型螺旋桨模型在UG中对其光顺度进行检测，若光顺度不合格，则转回步骤一通过改变控制点坐标对AU型螺旋桨模型进行调整，若合格进行步骤三；步骤三根据建好的AU型螺旋桨模型进行加工的编程；根据加工工艺划分，将整个工件加工分为三轴开粗加工、流道半精精加工、叶片精加工，最后生成加工的刀路轨迹；步骤四刀轨确认；根据生成加工的刀路轨迹在UGCAM加工模块内进行刀路确认，以此来检验加工仿真是否存在干涉或者过切现象。若存在，则转回步骤三进行调整，若不存在，则进行步骤五；步骤五基于VC++编制后置处理程序；根据具体的加工机床各轴之间存在的运动链关系，通过VC++编制后置处理程序。凭借后处理程序可以将步骤五中生成的刀具运动的刀轨数据坐标转变为机床的运动并且生成机床能够识别的加工程序；步骤六基于后置处理程序生成NC代码根据生成的刀路路径，生成刀位源文件CLSF，其记录了加工类型、刀具参数、加工坐标系、加工坐标值等信息。对CLSF文件进行后置处理操作，生成能够直接输入机床的NC代码，即G代码；步骤七在软件VERICUT中建立机床运动仿真模型；在UG建模模块中建立机床各运动轴的三维模型，然后在软件VERICUT中根据实际加工使用的机床的运动链和相互位置关系组合起来，并配置好相关操作系统，完成机床运动仿真的创建；步骤八在软件VERICUT中进行加工运动仿真；将步骤六中生成的NC代码文件输入步骤七中建立好的机床运动仿真模型，进行机床加工仿真，以及检验是否存在干涉、过切以及机床碰撞和临界碰撞等问题，通过步骤八可以有效提高加工效率并提高加工安全性。若存在问题，则返回步骤三进行加工编程的修改，若不存在，则进行步骤九；步骤九应用VERIVUT进行进给速度优化；应用VERICUT软件的OptiPath模块，根据当前的切削条件和材料去除量，为各个切削条件指定最佳的进给率，然后输出一个新的数控NC代码程序。新的数控NC代码程序除了改进进给率，其余均与原来的相同，并不会改变原有的刀具轨迹。步骤十将利用生成的NC程序代码，输入机床进行螺旋桨的加工。作为本专利技术的进一步改进，所述的方法为七轴五联动数控加工方法。作为本专利技术的进一步改进，所述的建模软件为UGNX8.0及以上版本。作为本专利技术的进一步改进，所述的加工CAM软件为UGNX的加工模块。作为本专利技术的进一步改进，在所述的步骤一中，首先根据正向设计建模的思路分析螺旋桨桨叶形成的原理，通过UG从逆向的角度进行螺旋桨的建模。根据螺旋桨设计图谱的不同主要分为AU型、B型、SSPA型、Ma型等，本专利技术采用AU型螺旋桨为例进行建模。通过图谱获得AU型螺旋桨叶切面尺寸表和起重船AU型螺旋桨桨叶轮廓尺寸表，将17个叶切面的轮廓数据以bat格式文件输入到UG中，再通过样条曲线进行拟合获得17个叶切面的轮廓，再通过计算得到各个叶切面的螺旋角进行旋转，然后将每个叶切面分别缠绕到各自所在的圆柱面上。最后通过UG的曲面功能将各个轮廓线行程曲面，再延长、面倒圆最后行程可用于下一步骤的螺旋桨模型。作为本专利技术的进一步改进，在所述步骤三中，基于UGNX的CAM加工模块，将螺旋桨模型划分为几个不同的区域，对各个区域采用不同的刀具路径轨迹，确定刀具尺寸，步长和行距。分别应用了UG的型腔铣模块对螺旋桨进行整体三轴粗加工，其次应用UG特有的叶轮加工模块，对叶片进行半精、精加工，通过设置刀轴矢量自动，驱动选择叶片侧面精加工的驱动方式，实现小切深、快进给。最后采用叶轮加工模块的流道精加工方式，驱动方式选择流道精加工驱动，刀轴通过UG软件自动计算出既不会发生干涉又能使刀轴平缓过渡的刀轴矢量，以此方法生成刀具加工轨迹路径。作为本专利技术的进一步改进，在所述步骤五中，对本专利技术所使用机床建立运动学模型表达式，将机床运动方式划分为两种运动形式：a)标准运动形式：X轴、Z轴、Y轴、C1轴和C2轴(3个线性轴+2个旋转轴)；b)特殊运动方式：X轴、Z轴、B1轴、C1轴和C2轴(2个线性轴+3个旋转轴)；根据建立的运动模型表达式，对上述两种运动形式分别进行机床运动求解，根据刀位文件中的刀位数据反求机床各平动轴和转动轴的运动量。再利用C++开发计算程序，将刀位文件计算转换为标准NC代码。作为本专利技术的进一步改进，在所述的步骤八中，将后处理完成的NC代码输入到建立好的VERICUT机床运动模型中，使其可以仿照机床的真实运动进行模拟。该步骤可以更加直观地了解到加工过程中机床的真实运动情况，可以检测出有无机床碰撞、过切等其他仿真软件无法实现的功能。作为本专利技术的进一步改进，在所述的步骤九中，利用VERICUT软件中的OptiPath模块，进行加工进给速度的优化。传统的加工方式在加工过程中的进给速度是不会根据加工厚度的变化而发生改变的，而使用OptiPath模块进行速度优化可以根据不同的加工厚度实时进行加工进给速度的调整，在原有NC代码的基础上只添加速度控制代码，使得加工效率更高。总体来说，本专利技术所述的数控加工方法相对于传统技术，具有以下技术效果：1)不需要实际的加工操作，只需要进行仿真就可以把螺旋桨数控加工的全过程实现，并且可以根据仿真过程中出现的种种问题进行实时改进；2)在VERICUT进行NC代码的仿真本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于UG的螺旋桨的整体数控加工方法，其特征在于：具体包括以下多个步骤：步骤一基于UG NX建模模块构建AU型螺旋桨模型；步骤二对构建的模型进行光顺度检测；对步骤一构建AU型螺旋桨模型在UG中对其光顺度进行检测，若光顺度不合格，则转回步骤一通过改变控制点坐标对AU型螺旋桨模型进行调整，若合格进行步骤三；步骤三根据建好的AU型螺旋桨模型进行加工的编程；根据加工工艺划分，将整个工件加工分为三轴开粗加工、流道半精精加工、叶片精加工，最后生成加工的刀路轨迹；步骤四刀轨确认；根据生成加工的刀路轨迹在UG CAM加工模块内进行刀路确认，以此来检验加工仿真是否存在干涉或者过切现象；若存在，则转回步骤三进行调整，若不存在，则进行步骤五；步骤五基于VC++编制后置处理程序；根据具体的加工机床各轴之间存在的运动链关系，通过VC++编制后置处理程序；凭借后处理程序可以将步骤五中生成的刀具运动的刀轨数据坐标转变为机床的运动并且生成机床能够识别的加工程序；步骤六基于后置处理程序生成NC代码根据生成的刀路路径，生成刀位源文件CLSF，其记录了加工类型、刀具参数、加工坐标系、加工坐标值等信息；对CLSF文件进行后置处理操作，生成能够直接输入机床的NC代码，即G代码；步骤七在软件VERICUT中建立机床运动仿真模型；在UG建模模块中建立机床各运动轴的三维模型，然后在软件VERICUT中根据实际加工使用的机床的运动链和相互位置关系组合起来，并配置好相关操作系统，完成机床运动仿真的创建；步骤八在软件VERICUT中进行加工运动仿真；将步骤六中生成的NC代码文件输入步骤七中建立好的机床运动仿真模型，进行机床加工仿真，以及检验是否存在干涉、过切以及机床碰撞和临界碰撞等问题，通过步骤八可以有效提高加工效率并提高加工安全性；若存在问题，则返回步骤三进行加工编程的修改，若不存在，则进行步骤九；步骤九应用VERIVUT进行进给速度优化；应用VERICUT软件的OptiPath模块，根据当前的切削条件和材料去除量，为各个切削条件指定最佳的进给率，然后输出一个新的数控NC代码程序；新的数控NC代码程序除了改进进给率，其余均与原来的相同，并不会改变原有的刀具轨迹；步骤十将利用生成的NC程序代码，输入机床进行螺旋桨的加工。...

【技术特征摘要】
1.一种基于UG的螺旋桨的整体数控加工方法，其特征在于：具体包括以下多个步骤：步骤一基于UGNX建模模块构建AU型螺旋桨模型；步骤二对构建的模型进行光顺度检测；对步骤一构建AU型螺旋桨模型在UG中对其光顺度进行检测，若光顺度不合格，则转回步骤一通过改变控制点坐标对AU型螺旋桨模型进行调整，若合格进行步骤三；步骤三根据建好的AU型螺旋桨模型进行加工的编程；根据加工工艺划分，将整个工件加工分为三轴开粗加工、流道半精精加工、叶片精加工，最后生成加工的刀路轨迹；步骤四刀轨确认；根据生成加工的刀路轨迹在UGCAM加工模块内进行刀路确认，以此来检验加工仿真是否存在干涉或者过切现象；若存在，则转回步骤三进行调整，若不存在，则进行步骤五；步骤五基于VC++编制后置处理程序；根据具体的加工机床各轴之间存在的运动链关系，通过VC++编制后置处理程序；凭借后处理程序可以将步骤五中生成的刀具运动的刀轨数据坐标转变为机床的运动并且生成机床能够识别的加工程序；步骤六基于后置处理程序生成NC代码根据生成的刀路路径，生成刀位源文件CLSF，其记录了加工类型、刀具参数、加工坐标系、加工坐标值等信息；对CLSF文件进行后置处理操作，生成能够直接输入机床的NC代码，即G代码；步骤七在软件VERICUT中建立机床运动仿真模型；在UG建模模块中建立机床各运动轴的三维模型，然后在软件VERICUT中根据实际加工使用的机床的运动链和相互位置关系组合起来，并配置好相关操作系统，完成机床运动仿真的创建；步骤八在软件VERICUT中进行加工运动仿真；将步骤六中生成的NC代码文件输入步骤七中建立好的机床运动仿真模型，进行机床加工仿真，以及检验是否存在干涉、过切以及机床碰撞和临界碰撞等问题，通过步骤八可以有效提高加工效率并提高加工安全性；若存在问题，则返回步骤三进行加工编程的修改，若不存在，则进行步骤九；步骤九应用VERIVUT进行进给速度优化；应用VERICUT软件的OptiPath模块，根据当前的切削条件和材料去除量，为各个切削条件指定最佳的进给率，然后输出一个新的数控NC代码程序；新的数控NC代码程序除了改进进给率，其余均与原来的相同，并不会改变原有的刀具轨迹；步骤十将利用生成的NC程序代码，输入机床进行螺旋桨的加工。2.根据权利要求1所述的一种基于UG的螺旋桨的整体数控加工方法，其特征在于：所述的方法为七轴五联动数控加工方法。3.根据权利要求1所述的一种基于UG的螺旋桨的整体数控加工方法，其特征在于：所述的建模软件为UGNX8.0及以上版本。4.根据权利要求1所述的一种基于UG的螺旋桨的整体数控加工方法，其特征在于：所述的加工CAM软件为UGNX的加工模块。5.根据权利要求1所述的一种基于UG的螺旋桨的整体数控加工方法，其特征在于：在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡力钢，李海波，赵永胜，沈华英，刘志峰，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11