复杂整体叶轮数控加工关键技术研究

　　在现实生活中，人们偶尔可以观察到整体叶轮装置，例如：在发动机的内部构造中。在实际成产领域，整体叶轮是航空发动机及各类透平机械的关键部件。随着发动机性能检测标准的逐渐提升，整体叶轮的形状也日趋复杂。从目前的生产状况来看，整体叶轮的形态特点为：叶片薄，扭曲大，叶片间隔小等等。可见，这样的制造标准给整体叶轮装置的加工过程增加了困难。与此同时，国内相关领域对于复杂整体叶轮数控加工关键技术的研究也在进行，以期将研究成果应用在实践过程之中，改善数控加工的能效。在诸多的研究内容当中，五坐标数控铣削加工柔性好，加工效率高，适用广泛，是复杂整体叶轮加工过程中较为常用的手段之一。

1 国内外相关领域对复杂整体叶轮数控加工关键技术的研究分析

　　1.1 浅析整体叶轮数控加工技术沿革

　　复杂整体叶轮数控加工关键技术的实施是在各项传统加工技术基础上开发而来。传统的整体叶轮数控加工技术有刀具轨迹规划技术等，这些技术的应用在一段时间内能够提升部件加工的效率。但随着整体叶轮装置生产标准的不断改革，随之而来的是日趋严格的生产质量管理，以及日益复杂的部件加工设计方案，使得整体叶轮数控加工技术不得不进行升级，以便于适应现代加工市场的变化趋势。

　　1.2 有关复杂整体叶轮数控加工关键技术的研究

　　国内外从事整体叶轮数控加工的相关领域，针对实际生产加工中的各项关键技术进行了较为细致的研究，并且将诸多可行性成果投入到实践过程中，取得了极佳的生产效益。例如：通过分析了五坐标数控加工中非线性误差产生的原因，建立了适用于五坐标数控加工的非线性误差计算模型。再如，针对五坐标数控加工中刀轴矢量的转动会产生非线性误差及刀轴矢量受机床转动行程限制的问题，提出了满足允许加工误差的五坐标数控加工刀具轨迹计算方法。通过以往实践经验的积累，针对刀轴矢量计算过程的繁杂性，提出了一种五坐标数控编程过程中刀轴矢量平滑处理方法。总之，这些针对复杂整体叶轮数控加工关键技术的研究内容，对与实践加工过程而言，值得借鉴并应用。

2 复杂整体叶轮数控加工过程中的关键技术

　　2.1 整体叶轮数控加工中针对刀具轨道的规划技术

　　在传统的数控加工过程中，对刀具轨道的规划是依照部件几何形态及曲面参数来做具体实施，如此规划刀具轨道所加工出来的部件与被裁剪叶片的匹配度较低。究其原因在于，叶根处出现了干涉，致使刀具与加工部件之间出现碰撞，促使空行程现象的发生，进而影响了部件的加工效果。在这种情况下，通过参数映射的方式对叶片及刀具干涉状况进行改善。实践表明，重新规划后的刀具轨迹避免了空行程，与此同时，由于刀具轨迹与叶片的流线方向保持一致，则改善了部件的加工质量。所以，整体叶轮数控加工中针对刀具轨道的规划技术的实施将有可能提升加工零件本身的实际性能。

　　2.2 针对整体叶轮前后边缘圆角的处理技术

　　在实践过程中，复杂整体叶轮数控加工过程中的诸多作业环节的有序运行都需要相应的先进技术来做支撑。目前，各项技术仍在动态的变化当中，即在原有技术应用的基础上进行技术升级与改革，以便于满足日臻严格的生产加工标准的要求。在针对整体叶轮前后边缘圆角进行技术处理的过程中，则需采用弦截法来计算刀具的作业轨迹，该技术方法的计算量相对较小，误差概率较低。

　　2.3 刀轴矢量生成的改造技术

　　由于在整体叶轮数控加工中的叶轮构造较为复杂，叶片的几何形态较为扭曲，在执行数控加工的过程中易发生干涉情况，即刀具与叶片间出现碰撞，特别是当采用环绕叶片设计刀具轨迹时，就很容易发生此类现象。所以，在这种情况下，针对刀轴矢量生成的改造技术的作用就发挥出来。该技术的机理较为简单，实质上是将线性插值的计算方法运动到刀轴轨迹的设计之中。通过实践应用过程可知，通过设置刀具的关键落点位置及采用刀轴矢量进行插值，则可以令加工部件与刀具之间避免碰撞，进而防治干涉现象的发生，提高加工的质量。

3 结束语

　　通过对复杂整体叶轮数控加工过程的了解，结合被加工部件的几何特征，将复杂整体叶轮数控加工关键技术的优势突显出来。经过复杂整体叶轮数控加工关键技术处理后的加工部件的误差率较低，绝大多数加工部件都能符合既定设计要求。可见，复杂整体叶轮数控加工关键技术在实践过程中的应用具备一定的可行性，尤其是针对刀具轨道的规划技术的实际应用，能够提升复杂整体叶轮数控加工的效率及作业质量。