整体叶轮的五轴数控编程的关键技术

0 引言

　叶轮类零件主要是由光滑复杂曲面构成，叶片壁很薄并且是扭曲的，由于其形状复杂，相邻叶片之问空间狭小，加工难度很大，必须采用多轴的方法才能实现加工。五轴联动数控机床对CAM软件的要求非常高，UG软件除了提供强大的三轴加工外，还提供了比较成熟的多轴加工模块，是一款非常适合进行五轴联动加工编程的数控软件之一。

　　整体式叶轮的加工是指轮廓和叶片在同一毛坯体上进行的整体加工，而不采用叶片加工成形后焊接在轮廓上的工艺方法，所以在加工中有很大的难度。下面以整体叶轮加工为例，讲述五轴数控编程中的一些的关键技术。

1 整体叶轮加工工艺分析

　　对零件进行工艺分析是编写加工程序之前的必备工作，分析工艺时必须充分了解零件加工的工艺特点，合理编写加工程序，以制造出符合要求的零件。叶轮零件五轴加工程序编制流程如下。

　　1.1 叶轮零件毛坯的装夹定位

　　叶轮零件的毛坯可以用数控车床车削成型，毛坯形状如图1所示。叶轮中间的圆孔用于加工时的装夹定位，在加工时，将毛坯放人与之配合的圆柱上，再用螺母压紧毛坯便可以实现零件的装夹定位。再通过压板螺栓将圆柱和叶轮一起固定在工作台上。如图7所示。

　　1.2采用的五轴数控机床类型

　　五轴机床共有三种，包括五轴带双转台，五轴双摆头和五轴带一转台一摆头机床。本例选用带一摆头和一转台的五轴数控铣床，除了X，Y，Z三个轴外，还加上绕Y轴旋转的B轴，绕z轴旋转的C轴。如图8所示。

图8选用的五轴数控机床示意图

1.3 叶轮加工刀具选择

　　由于叶轮叶片之间的间隔距离小，而且叶片是扭曲的，这就决定了加工流道时刀杆必须在两叶片之间的范围内不断的摆动，刀具才不会与叶片发生干涉。加工时刀杆的摆动决定了粗加工和精加工刀具都要采用球刀。采用球刀底刃加工叶轮流道，利用球刀的侧刃加工叶轮的叶轮叶片。刀具材料可根据加工要求和叶轮材科做相应选择。