基于UGNX6.0的整体叶轮加工工艺及数控编程

1 引言

　　叶轮类零件在军工、冶金、石化、矿山等许多行业中广泛应用，如风机、发动机叶轮、压缩机及水泵叶轮等。叶轮型面的设计以流体力学和空气动力学等理论为依据，构成符合上述理论的流动性曲面。叶轮曲面的精度难以通过一般的加工方法和手段达到，因此，加工精度和表面质量对叶轮性能参数有很大影响。普通叶轮多采用铸造成型后机械加工成型或叶片单独加工后将叶片与轮毂焊接的方法，如图1 所示。由于叶轮工作面形状复杂，难以保证铸造精度，而后续的加工工艺过程复杂。如精度要求高的叶轮，从图纸到成品，一般都要经过多个工序。在光整加工方面，则是按照光学屏幕上放大了的截面图曲线经过普通砂带磨后由人工直接抛光到位，多个截面之间的平滑过渡不易保证，废品率高，抛光工人的劳动强度很大。抛光工人所做工作性质单一，技术含量不高。使叶轮曲面精度难以保证，表面质量差，难以达到设计要求。

　　近十多年的数控技术迅速发展和数控机床的广泛使用使我国的制造技术得到很大提高。特别是五坐标轴以上的数控机床逐渐装备到企业中，使得整体加工叶轮类零件成为可能。五坐标机床功能强大、加工效率高、质量好。五坐标数控加工中心在加工复杂曲面方面有独到之处，是数控加工领域研究热点。总之，由于整体叶轮结构的复杂性，其数控加工技术一直是制造业的难点。整体叶轮如图2。

　　整体铣削叶轮加工是指毛坯采用锻压件然后车削成为叶轮回转体的基本形状，在五轴数控加工中心上使轮毂与叶片在一个毛坯上一次加工完成, 满足压气机叶轮产品强度要求，曲面误差小，动平衡时去质量较少，因此是较理想的加工方法。

2 五轴数控加工中心

　　五轴加工中心具有X、Y、Z 三个移动坐标轴和两个转动坐标轴。最大的优势在于五个轴可以联动。对于安装于夹具上的工件来说，合成运动可使刀具在五轴的空间内任意控制，保证了切削曲面可加工到位，并避免了刀具对工件的误切削。比三、四轴加工中心具有更广的工艺范围和加工精度更高、质量更好。五轴加工中心特别适宜于具有大型复杂曲面零件的加工。