浅析离心压气机叶轮高精度五轴数控技术

1 离心压气机的叶轮五轴数控加工工艺分析

　　1.1 加工顺序

　　1.1.1 粗加工流道：首先，因为流道中间很窄，而出口和进口部位很宽，因此，为提升加工的效率，在粗加工时可将流道分为三段，并在宽处和窄处分别使用直径较大和较小的刀。其次，因为流道深度很大，所以在铣削时要分若干层来进行，并且对每层切削的深度进行控制。

　　1.1.2 精加工叶片曲面：为使加工质量得到保证，一定要对刀具切削特点加以考虑，加工时采用顺铣方式。

　　1.1.3 精加工轮毂曲面：从入口进刀，按照由下至上的形式把流道按照流线方向进行加工。根据图纸要求将轨迹之间的最大残留高度的最大轨迹数得出。

　　1.2 加工方式及其刀具

　　1.2.1 加工方式。对叶轮不同曲面采用不同加工形式，对直纹面叶片使用侧铣加工，对轮毂曲面使用端铣加工。

　　1.2.2 加工刀具。在进行叶轮数控加工时可采用多种刀具，运用较多的则为圆锥球头铣刀、圆环面立铣刀、圆柱平底立铣刀、圆柱球头铣刀，为使加工效率得到提升，也可使用一些特殊的铣刀对其加工。与此同时，根据被加工叶轮材料的不同，需使用不同的刀片材料，通常情况下这些刀片材料由硬质合金、高速钢等材料制造而来。除此之外，对刀具参数进行合理选择也非常重要。为使加工效率以及刀具刚度得到提升，可按照叶片流道大小的不同尽可能选取直径大的粗加工铣刀。为使加工精度和刀具刚度得到提升，在对流道与叶片进行精加工时，可采取直径相对小的球头锥度立铣刀。

　　1.3 路径生成方式叶轮加工绝大多数时间都是被轮

　　毂曲面粗加工占据了的，所以，对刀具路径的生成形式进行合理设计，对提高叶轮加工效率的意义是重大的。粗加工轮毂曲面时，可使用不同刀具路径生成形式。其中就包括外援等距生成形式、轮毂等距生成形式、等参数生成形式。等参数形式下的刀具路径在加工时切削连续，但其加工效率低。另两种形式加工效率则要高些，并且切削路径的长度也比较短。

2 离心压气机的叶轮五轴数控的加工误差分析

　　2.1 机床误差

　　在机床运动中所形成的误差便是机床误差，就包括机床的热变形和几何误差，以及伺服系统、插补器的跟随误差等。下面就插补误差进行简要介绍：依照理论而言，当刀具在相邻两刀位间运动时，刀心需走一条直线，假如不改变刀具的刀轴方向，而只有三轴联动，这时刀心所走过的直线为同一条，但如若改变刀轴方向，那么此时尽管控制系统是进行的线性插补，但事实上刀心与工件所走的是曲线而非直线，于是便形成插补误差。

　　2.2 工艺误差

　　此项误差主要是指让刀误差，它是在切削时，零件或刀具受到切削力而产生变形，最终导致加工误差的形成，此变形包含零件变形和刀具变形。在加工叶轮时，因为两片叶中间有宽度很小的通道，并且深度又很大，所以采用的刀具必须属于细长型的，并且刚度还不能太大，不然极容易在加工时出现变形，进而造成刀具前后端出现让刀量差异，它的最终结果便是导致叶片的根部型值产生改变。除此之外，由于叶轮叶片很薄，在进行加工处理时容易产生形变，进而对叶轮加工精度产生影响，导致实际加工型值与理论编程不一致。