基于NX6.0的整体叶轮的多轴加工技术

    作为动力机械的关键部件，整体式叶轮广泛应用于航天航空等领域，其加工技术一直是制造业中的一个重要课题。叶轮的加工质量直接影响整机的动力性能和机械效率，数控加工是目前国内外广泛采用的加工整体三元叶轮的方法。

    整体叶轮的加工难点主要表现在：

    1）三元整体叶轮的形状复杂，其叶片多为非可展扭曲直纹面；

    2）整体叶轮相邻叶片的空间较小，而且在径向上设有半径的减小通道越来越窄，因此加工叶轮叶片曲面时除了刀具与被加工叶片之间发生干涉外，刀具极易与相邻叶片发生干涉；

    3）刀位规划时的约束条件多，自动生成无干涉刀位轨迹较困难。国外一般应用整体叶轮的五坐标加工专用软件，如美国NREC公司的MAX25，MAX2AB叶轮加工专用软件等。目前，我国大多数生产叶轮的厂家多数采用国外大型CAD／CAM软件，如NX、CATIA、MASTERCAM等来加工整体叶轮。本文选用NX6.0对复杂曲面整体叶轮进行加工仿真研究。

1 整体叶轮数控加工工艺

    根据叶轮的几何结构特征和使用要求（如图1），其基本加工工艺流程为：①在锻压铝材上车削加T回转体的基本形状；②外型整体粗加工；③流道粗加工；④叶片精加T；⑤对底部倒圆进行清根。

图1 叶轮几何结构特征
 

2 机床准备

    机床用的是从德国DMG公司引进的一台全闭环五轴联动数控加工中心DMU－100T，采用主轴摆动＋圆工作台旋转结构。行程参数为：X轴1080IT／ITI，Y轴719MM，Z轴710MM，／3轴（主轴摆动）103°，C轴（工作台旋转）360°。该机床具有转速高、联动结构稳定性高、在轴联动技术成熟的特点。

3 刀具的选择

    为提高加工效率，存进行流道开粗和流道半精加工过程中尽可能选用大直径球头铣刀。但是也要注意使刀具直径小于叶片间最小距离；在叶片精加工过过程中，应在保证不过切的前提下尽可能选择大直径球头刀，即保证刀具半径大于流道和叶片的交接部分的最大倒圆半径。在对流道和相邻叶片的交接部分进行清根时，选择的刀具半径小于流通和叶片相接部分的最小倒圆半径。

4 数控编程