基于NX5.0的五轴加工航空发动机叶轮零件研究

引言

　　目前大多数多轴联动加工机床是五轴数控机床，而利用多轴机床加工零件，特别是诸如航空发动机叶轮类零件的数控加工、必须使用CAM软件生成的程序。目前国外一般应用整体叶轮类的五坐标加工专用软件，主要有美国NREC公司的MAX-5、MAXAB叶轮加工专用软件，瑞士Starrag数控机床所带的整体叶轮加工模块，还有Hypermill、Powermill等专用的叶轮加工软件。此外，一些通用的软件如：NX、CATIA、CREO等也可用于整体叶轮加工。目前，国内只有少数几家企业可以加工整体叶轮类零件，而且工艺水平距国际先进水平尚有很大差距。笔者所在单位利用引进的NX5.0 CAD/CAM软件，在德玛吉DMU50V五轴机床上加工航空发动机整体叶轮类零件取得较好的效果。

1 零件工艺性分析

　　零件工艺性分析是根据零件的工程图或3D图所提供的各特征元素，选择最合理加工设备、加工刀具以及安全、可靠的工艺装备来确定合理的加工方法。

　　图1为航空喷气发动机叶轮类零件，该零件材料为铝合金，主要的特征为15个空气导流槽，该类槽形状复杂，必须使用五轴加工中心加工。根据现有设备条件，决定采用德玛吉DMU50V五轴机床加工，并利用NX5.0CAM软件编制加工程序。

    图1 航空喷气发动机叶轮类零件前后面

    图2 五轴加工刀轨

2 零件加工编程难点

　　通过零件工艺性能的分析，该零件的五轴铣编程加工的难点集中在以下几个方面：

　　（1）该零件需要在一次装夹中完成零件15个空气导流槽的加工，如果直接用NX5.0五轴功能编程，将超出DMU50V的转动行程，这样导致最后零件无法加工。因此我们在加工侧面曲面时将刀轴的前倾角设置为-5°，这样就保证了加工的可行性。

　　（2）利用NX5.0将零件加工程序编制出来之后，并不能将这些程序数据直接用来进行零件的加工，还要将这些数据转换成机床能够识别的程序，这个过程就是后处理。

　　对于大多数CAD/CAM软件来说，都带有自己的后处理程序，但这些后处理程序一般是通用的，并不能满足所有机床的需要，特别是类似DMU50V这种斜双转台的五轴加工中心（见图3），就有必要制作适合自身的专用后处理程序。

    图3 DMU50V结构示意图

　　后处理制作对技术人员综合能力要求很高，对于DMU50V这种斜双转台的五轴加工中心来说，可使用NX5.0软件的Post-builder工具和TCL(Tool Command Language)语言来制作其专用后处理程序。

    在使用TCL语言制作后处理时的技术要点是在proc PB_CMD_init_pivot_offsets 文件后应加入如下程序：