1、 超小型蝸殼的結構特點

　　科研項目的蝸殼全部采用整體的毛坯加工出工件，其中蝸殼是這類工件中結構最復雜，整體摳出的難度最大，同時具有復雜曲面和常規結構，比較典型。超小型蝸殼與常規的蝸殼區別明顯，主要是蝸殼的外殼在這里采用方形結構的鍛件，端部焊接法蘭。內部流道與常規的蝸殼完全一樣，都是水利的復雜曲面結構。（見圖1）

2 結構分析

　　模型是通過第三方軟件構造的理論模型，輸入數控編程的環境。數控加工編程的核心部位是流道部分，它是水利提供的流道數據構成的復雜結構曲面，要進行整體摳出。設計提供出四個觀察孔，而數控加工編程加工內流道時，為了保證流道的完整性和刀路的連續光順性，要修改觀察孔，進行補面，形成完整的流道曲面。這里通過同步建模技術，在沒有歷程樹結構的部件進行補面，保證流道的完整性。同步建模的理念是修改模型的當前狀態而不考慮模型是怎樣構建的，一組面可以被修改而不必以特定形式或順序構建模型。（見圖2）

　　曲率分析結果沒有正值，完全都是負值的區域，說明沒有倒扣角的區域，可以采用三軸聯動機床進行加工，不會出現加工不到分模或倒扣邊界。曲面的半徑分析，沒有褶皺的區域，曲面的連續性很好，可以用圓鼻刀具或球頭刀具加工，可以完全加工區域范圍。

3 數控編程工藝

　　是整體摳出工件，毛坯是整塊的方料，進行理論造型，計算最大范圍。形成實體的毛坯件。為數控編程提供Blank 的部件。整體件進行數控編程時，一般要求先鉆工藝孔來確定刀具的下刀位置來防止刀具的底部切削刃發生磨損刀具的問題。由于是首次加工，沒有鉆出工藝孔，要直接加工。這里必須采用斜向進給的數控編程工藝方法在較小的空間進行進刀，通過與工件平面呈1-1.5 度夾角的方向進給，人為的產生刀具的進給后角，有效的避免了磨損刀具的問題。數控編程工藝確定出開荒、開粗、半精、精的工步。采用高速切削技術，提高加工的效率。

　　3.1 開荒加工

　　這個工步是進行快速的去除加工余量，采用大直徑刀具加工，通過毛坯計算可以形成IPW（中間產品毛坯）。這種加工的原理是等高線的方式，工件是不銹鋼材質，每層的深度是0.3mm，切削層非常的多，造成程序量非常大，要提高加工的效率，必須采用高速切削的理論指導，并且，對刀路進給量進行優化。（見圖3進給的優化設定，保證刀具切削進給連續性和高速性。優化前的進給時間：13h49m47s Cutting優化后的進給時間： 07h15m39sCutting提高加工的效率達到了2 倍，非常的可觀，實際加工中進行了比較，加工效率提高的非常明顯，取得了理論計算的值。

　　3.2 開粗加工

　　使用一個內部定義的3D 模型來表示余下的材料，銑削操作能夠處理一個3D IPW。如果還在其他類型的操作從一塊毛坯上切除多余的材料，那么3D IPW 將是合適的選擇。通過數控編程IPW（中間產品毛坯）的利用，完善編程計算的空白區域，提高加工效率。

　　3.3 精加工

　　開荒加工完成后，形成型的毛坯，在這里稱為IPW，為開粗提供毛坯Blank 的部件進行計算，否則，開粗加工只能使用默認的全部區域為Blank 部件，會出現大量的重復刀路，浪費加工時間，降低效率。而采用IPW 可以有效的避免這類問題，沒有重復的刀路，效率很高。經過了開荒、開粗的加工，加工的余量只剩0.2mm，利用區域高速加工可以完成精加工。由于數控機床的內存有限，而精加工程序量非常大，無法一次性傳入機床，將精加工的區域分了五部分完成，每部分程序量減少了，整體的加工精度沒有變化。

　　3.4 清根處理

　　精加工的舌板區域，要求進行區域清根，采用覫10 和覫6 小型球頭刀具，通過IPW 進行計算，利用參考刀具逐步完成陡峭狹窄區域的清根，刀具的接刀處光滑，沒有階梯臺的現象，同時也減少了球頭刀具的磨損。

　　3.5 程序的仿真

　　利用仿真加工，可以消除程序中的錯誤，如切傷工件、損壞夾具、折斷刀具或碰撞機床。利用機床仿真技術檢驗刀路的準確、安全性、合理性，驗證實際加工的效果。由于是IPW 的編程方式，每道工序都有IPW 作為計算的依據，也為數控編程仿真提供了條件，可以真實的仿真出實際加工的效果，通過實際的比較，效果相一致。（見圖4）

4 結束語

　　這次整體摳出工件，毛坯是整塊的方料，進行理論造型，計算最大范圍求出Blank 部件。通過同步建模技術，修改設計提供的理論模型，實現數控編程工藝的要求。對蝸殼流道曲面進行反射分析，確定不光順的區域并進行調整，分析流道曲面的斜率，確定有無倒扣角，決定數控編程的方式，分析流道曲面半徑變化，決定采用的刀具。數控編程工藝最終確定開荒、開粗、半精、精的工步。采用高速切削技術，優化進給提高加工的效率。通過數控編程IPW（中間產品毛坯）的利用，完善編程計算的空白區域，減少重復刀路，提供加工效率。利用機床仿真技術，檢測刀路的準確、安全、合理性，驗證實際加工的效果。