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Tecnología de programación de mecanizado CNC de varillaje multieje de palas Francis escultóricas de cuerpo curvo Resumen: La pala del rodete es un componente clave de la conversión de energía de la turbina hidráulica y también es la parte más difícil de procesar en la actualidad. El mecanizado CNC de varillaje multieje es la solución a este problema. El método de procesamiento más eficaz para piezas de gran superficie curva con forma de escultura. La programación de mecanizado CNC de varillaje multieje es el vínculo más importante para lograr un mecanizado de alta precisión y alta eficiencia. Este artículo presenta las tecnologías clave involucradas en el mecanizado CNC de cinco ejes de superficies escultóricas a gran escala para álabes de turbina Francis, incluido el modelado tridimensional de los álabes del rodete, cálculo de trayectorias de posición de herramientas, simulación de corte, simulación de colisión de movimiento de máquina herramienta, y post-transformación. A través de la vinculación y la investigación de estas tecnologías, se ha desarrollado y realizado el mecanizado simultáneo multieje de palas grandes. Palabras clave: Programación CNC Introducción La turbina hidráulica es el motor principal de la generación de energía hidroeléctrica. La fabricación de las palas del rodete de la turbina y la calidad del rodete tienen un gran impacto en la seguridad, confiabilidad y operación económica de las unidades de las centrales hidroeléctricas. Los álabes de las turbinas son superficies escultóricas muy complejas. En el proceso de fabricación de unidades grandes y medianas, el proceso de fabricación de "fundición en arena - rectificado con pala de muela - inspección de muestras tridimensionales - que se ha utilizado durante mucho tiempo no puede garantizar eficazmente la precisión y la calidad de fabricación de la hoja. Perfil Actualmente, se utiliza el varillaje de cinco ejes. La tecnología de mecanizado CNC es la tecnología de vanguardia en el mecanizado actual. La programación de mecanizado CNC de piezas de superficie curva grandes y complejas es la base técnica más importante para la fabricación digital. proceso de optimización y evaluación de simulación que incluye: modelado tridimensional y posicionamiento de piezas de formas complejas, planificación y cálculo de trayectoria de herramientas de enlace de cinco ejes, tecnología de control de ejes de herramientas para procesar superficies curvas esculpidas, simulación de corte e inspección de interferencias, y posprocesamiento. tecnología para superficies curvas grandes y complejas La tecnología de programación CNC hace posible el mecanizado CNC multieje de palas de rodete curvas esculturales, lo que promoverá en gran medida el desarrollo y el progreso de la industria de turbinas hidráulicas de China y sentará las bases para el desarrollo de la fabricación de equipos hidroeléctricos de mi país. industria hacia tecnología de fabricación avanzada. "Grandes palas de turbina Francis. El proceso de programación de mecanizado CNC de múltiples ejes. La programación CNC de varillaje de cinco ejes de piezas de superficie curva grandes y complejas es mucho más complicada que la programación de piezas ordinarias. En vista de la características de las palas de flujo mixto, que son de gran tamaño y tienen grandes cambios en la curvatura de la superficie, el diseño del proceso se lleva a cabo analizando los requisitos de procesamiento para determinar el plan de procesamiento, seleccionar las máquinas herramienta, herramientas y accesorios apropiados, determinar las trayectorias razonables de las herramientas y cantidades de corte, etc., establecer un modelo geométrico de la hoja, calcular la trayectoria de movimiento de la herramienta en relación con la hoja durante el procesamiento y luego realizar una simulación de corte de la hoja y las máquinas herramienta. A través de la simulación de movimiento, los parámetros de mecanizado, los parámetros de la herramienta; y el esquema de control del eje de la herramienta se modifican repetidamente hasta que los resultados de la simulación confirmen que no se produce ninguna interferencia o colisión. El posprocesamiento se realiza de acuerdo con el formato de programa aceptable para el sistema CNC de la máquina herramienta para generar un programa de procesamiento de la hoja. El proceso de programación específico se muestra en la Figura -. Figura: ¡Proceso de programación de mecanizado CNC de varillaje de cinco ejes para palas Francis grandes! Modelado geométrico tridimensional de palas de turbina Francis. La compleja superficie esculpida de la pala Francis consta de una superficie giratoria delantera, trasera y en forma de tira. conectado a la corona superior, la superficie de revolución en forma de tira conectada al anillo inferior es grande. Puede escribir un programa .*/0 para leer estos puntos de coordenadas tridimensionales y luego usar el parche de superficie bicúbica de múltiples parches. para realizar el modelado de superficies a través del método de curvas de características de forma libre, como se muestra en la Figura 1. La forma en blanco de la pala se puede calcular a partir de los puntos de datos de diseño o determinarse a partir de la nube de puntos obtenida a partir de la medición tridimensional. y cada superficie curva de la hoja se puede modelar por separado y coser en un cuerpo sólido. !"# La planificación de la tecnología de procesamiento de cuchillas, el plan de procesamiento y la selección de los parámetros de procesamiento determinan la eficiencia y la calidad del procesamiento CNC. Podemos elegir una fresadora y mandrinadora CNC de cinco coordenadas móvil de pórtico a gran escala en función de la estructura y las características de las cuchillas. a procesar Basado en el principio de posicionamiento de tres puntos, después de mucha investigación y análisis, se decidió utilizar un soporte ajustable esférico universal en la parte posterior del procesamiento, con pasadores de posicionamiento para soldadura de cuchillas para posicionar las cuchillas. suelde los bloques de proceso necesarios en las cuchillas y use algunos dispositivos tensores universales para sujetar. Al procesar la parte frontal, use un molde que esté fresado con la misma forma que la parte posterior cuando procese la parte posterior. de la hoja en el molde, y use el bloque de proceso soldado para ajustar y alinear todavía usando un dispositivo de tensión y presión universal.

Dado que la hoja se compone de múltiples superficies curvas, para resolver el problema de colisión durante el procesamiento, utilizamos la herramienta para movernos a lo largo de la línea de corriente y procesamos la parte delantera y trasera de la hoja en áreas separadas de acuerdo con las diferentes curvaturas. En las superficies curvas, utilizamos herramientas con diferentes diámetros. Procesamiento con diferentes métodos de control del eje de la herramienta. Cada superficie generalmente se divide en múltiples fresados ​​de desbaste y un fresado fino. Siempre que la máquina herramienta no choque ni interfiera con la pieza de trabajo y el accesorio, intente utilizar una fresa de superficie curva de gran diámetro para mejorar la eficiencia del procesamiento. Utilizamos una fresa de superficie curva !-56 para fresado en desbaste y una fresa de superficie curva !-16 para fresado fino en la parte delantera y trasera de la hoja. La superficie curva del cabezal de la hoja se procesa con una fresa de superficie curva !76, y. el borde de salida de agua se procesa mediante fresado lateral de varillaje de cinco ejes. Según la situación de simulación posterior, la posición de la herramienta se edita repetidamente para encontrar un plan de procesamiento razonable. Bajo la premisa de cumplir con los requisitos de procesamiento, el funcionamiento normal de la máquina herramienta y una cierta vida útil de la herramienta, la eficiencia del procesamiento se puede mejorar tanto como sea posible. !"$ La generación de la trayectoria de la hoja para el mecanizado de varillaje de cinco ejes. Según las características de cada superficie curva de las grandes hojas de flujo mixto, se realiza una planificación y un cálculo razonables de la trayectoria de la herramienta para garantizar que la trayectoria de la hoja generada no tenga interferencias, ni colisión y buena estabilidad, la clave para una alta eficiencia de programación Dado que la posición de la herramienta y la dirección del eje de la herramienta cambian, el mecanizado de cinco ejes se compone del vector de posición del punto de posición de la herramienta y el vector de dirección del eje de la herramienta. sistema de coordenadas de la pieza de trabajo El eje de la herramienta puede pasar Para controlar el ángulo de inclinación y el ángulo de inclinación, podemos calcular el vector de posición de la herramienta y el vector del eje de la herramienta en función de las coordenadas locales de la superficie en el punto de corte y seleccionar la línea de parámetro a lo largo del. La forma de la hoja desde la perspectiva de la eficiencia del mecanizado, la calidad de la superficie y el rendimiento del proceso de corte como dirección del proceso de fresado, se divide en fresado de desbaste múltiple y fresado fino, y luego se divide el área de procesamiento y los parámetros relacionados con el. La máquina herramienta se define de acuerdo con las piezas de procesamiento y el diagrama de sujeción de la hoja seleccionada anteriormente, el método de posicionamiento de generación de trayectoria de la herramienta de la hoja de flujo mixto. La máquina herramienta, la herramienta de corte, los parámetros de corte y la distribución del margen dividen la hoja en múltiples superficies combinadas. para el procesamiento respectivamente. A través del análisis de la distribución de la curvatura de la superficie, se utilizan diferentes fresas de planear para cada proceso de desbaste. La tolerancia es utilizar una fresa del mismo diámetro para el acabado. El tipo de corte, los parámetros de corte, la dirección del eje de la herramienta, los métodos de avance y retroceso de la herramienta y otros parámetros se seleccionan de acuerdo con la situación específica. La trayectoria de posición de la herramienta generada es como se muestra en la figura. Sin embargo, como se muestra para piezas de superficie escultóricas. Como hojas con curvatura grande y desigual, necesitamos editar una gran cantidad de posiciones de herramientas de acuerdo con la situación y modificar y editar aún más la trayectoria de la herramienta mediante controles de interferencia y colisión mediante simulación de corte. "# Mecanizado CNC de varillaje de cinco ejes de hoja. Simulación La simulación de mecanizado CNC utiliza software para simular el entorno de mecanizado, la trayectoria de la herramienta y el proceso de eliminación de material para probar y optimizar el programa de mecanizado. Simular y verificar la trayectoria de la herramienta del mecanizado simultáneo de múltiples ejes en la computadora puede ayudar a verificar la interferencia de la herramienta de procesamiento y la verificación de colisión entre la máquina herramienta y la hoja. Puede reemplazar el proceso de corte o mecanizado de prueba, que puede. Reduzca en gran medida los costos de fabricación, acorte el ciclo de desarrollo y evite colisiones con los equipos de procesamiento con cuchillas, accesorios, etc., para garantizar la seguridad del proceso de procesamiento. El "código" de las piezas mecanizadas generalmente requiere un corte de prueba antes de procesarlas. Las palas de las turbinas de agua son superficies escultóricas muy complejas. El desarrollo y la utilización de la tecnología de simulación de mecanizado CNC es la clave para el uso exitoso del CNC de cinco ejes. mecanizado Aquí, primero, llevamos a cabo un análisis del sistema de proceso para aclarar el modelo del sistema de la máquina herramienta, la forma y el tamaño estructural de la máquina herramienta, el principio de movimiento de la máquina herramienta y el sistema de coordenadas de la máquina herramienta. Utilice software tridimensional para establecer modelos geométricos sólidos de piezas móviles y piezas fijas de máquinas herramienta, y conviértalos a formatos utilizables por software de simulación. Luego, establezca una biblioteca de herramientas, cree un nuevo archivo de usuario en el software de simulación y configure el. sistema utilizado y construye la máquina herramienta. El modelo de movimiento, es decir, el árbol de componentes, agrega el modelo geométrico de cada componente y lo posiciona con precisión, y finalmente establece los parámetros de la máquina herramienta. A continuación, el modelo de hoja se transforma para el procesamiento. posición para calcular la trayectoria de la herramienta, y luego el proceso de corte de la hoja, la trayectoria de la posición de la herramienta y la simulación dinámica tridimensional del movimiento de la máquina herramienta.

De esta manera, es posible monitorear claramente el corte excesivo y insuficiente durante el procesamiento de la hoja, la interferencia y colisión entre la barra de herramientas y el sistema de conexión y la hoja, las partes móviles de la máquina herramienta, la hoja y el accesorio, de ese modo garantizar la calidad de la programación CNC y reducir el número de ejecuciones de prueba. Reduce la carga de trabajo y la intensidad de la mano de obra, mejora la tasa de éxito de la programación por primera vez, acorta los ciclos de diseño y procesamiento del producto y mejora en gran medida la eficiencia de la producción. Si se promueve en la industria del mecanizado CNC, puede producir enormes beneficios económicos y sociales. La simulación de corte de la hoja se muestra en la Figura y la simulación de procesamiento de la máquina herramienta de la hoja se muestra en la Figura /. Figura. Diagrama de simulación de corte de la cuchilla Francis/Simulación de procesamiento de máquina herramienta de la cuchilla Francis!"$ Postprocesamiento de la trayectoria de posición de la herramienta de la cuchilla El posprocesamiento es una parte importante de la programación CNC. Convierte los datos de posición de la herramienta que generamos anteriormente en datos adecuados. para máquinas herramienta específicas, los dos elementos más básicos del posprocesamiento son los datos de la trayectoria de la herramienta y el posprocesador. Primero debemos comprender la estructura de la fresadora y mandrinadora CNC móvil de cinco ejes, el equipo auxiliar equipado con la máquina herramienta. , y las funciones y funciones de la máquina herramienta. El método de implementación y el sistema CNC equipado con la máquina herramienta, y estar familiarizado con el sistema "! La programación incluye la composición y el significado del código de función. Luego aplique la plantilla general orientada al posprocesador y desarrolle un posprocesador especial personalizado basado en el conocimiento anterior. Luego ingrese el archivo fuente de posición de la herramienta que hemos obtenido y conviértalo en código "! que pueda controlar el procesamiento de la máquina herramienta. Conclusión La programación CNC de vinculación multieje de superficies curvas complejas es un proceso complejo que involucra conocimientos en muchos campos y es un proceso de Simulación y optimización digital La tecnología de programación de varillaje multieje de grandes álabes de turbinas hidráulicas presentada en este artículo se ha utilizado en la programación CNC de álabes grandes reales en ingeniería y ha realizado el cálculo de la trayectoria de la herramienta y la simulación del procesamiento de cinco ejes. Mecanizado CNC de varillaje de palas de corredor grandes, asegurando el CNC posterior. La calidad y la eficiencia del procesamiento se han utilizado en la producción real como herramienta de programación para el mecanizado CNC de cinco ejes de palas de turbinas hidráulicas grandes.