整体叶片盘的四轴联动数控加工

0 引言

　　 某型号发动机是我国自行设计和研制的，其中有许多零件为复杂曲面零件，例如整体叶片盘和离心叶轮，而它的第三级叶片盘是其中最复杂的一个。对于它的加工，关键在于‘已的叶片利面及型面之问流道的加工。叶片型面和流道的加.〔需要四轴以上的数控机床，它的加工精度取决于驱动加工的数控程序(NC程序)以及加工用的刀具的性能和质量。该零件一直使用仿形出来的数控加工程序。在四轴联动数控铣床上进行加工结果是，加工出来的零件表面质最差，叶片型而的轮廓度总是达不到设计的要求。我们也曲经试图利用先进的计算机软件(CAD/CAM软件)来完成该项工作，购买厂UG18.0软件，但是经过多次实验，都没有达到预定的目标，在试验加工过程中总是出现干涉间题卜所以UG18.0也不能解决该零件的四轴联动加工程序编制问题。

　　 以前，该型号发动机的叶片盘、从第一级叶片盘到第三级叶片盘，其数控加工程序都是由研究所提供原件，然后装夹在车间的双轴靠模铣床(DT2)上，利用机床的仿形功能，通过仿形头沿着母体(研究所提供的原件)的型面，在一定的人为控制下仿制而成。

　　 在模板或原件的基础上,应用仿形头(仿形头要求与加工时用的刀其的形状和结构一致)，山仿形头所走的轨迹(坐标点)，即是加工零件时刀具的轨迹(刀位点)。在仿形过程中，为了避免仿形头与相邻叶片的千涉、必须设定合适的控制参数，然后，将仿形头所走的坐标点储存在机床的硬盘里，并以文件的格式存在，这样就获得了加工零件所需的数控程序。但要得到高质量的数控加工程序，需要具备以下条件:

　　 1)要求仿形川的原件(模板或母体)的质量很高。如果所提供的毋体本身就有一定的缺陷，这样山它遗传下来的后代不可避免地会产生一些先天性的毛病。比如母体的表面质量粗糙，表面凹凸不平。又如，母体的各界面的形状本来就没有达到设计的要求，经仿形后，加工出来的零件母体的形状遗传到子体身上。

　　 2)要求仿形过程中严格控制仿形头的步距。如果仿形头仿形步距较大，加工出来的表面质最也比较粗糙。

　　 3)箭要有性能好的刀具，刀具的耐磨性能对叶片叶型的精度影响很大。

　　 如果以上几个方面都达不到，再加f机床和环境的影响，在仿形过，没有严格控制仿形的质景，仿形出的程序很粗糙.所以山仿形程序加工的叶片盘的表面很粗糙，而且各截面的轮廓度也达礴福到设计要求。

　　 综上所述，仿形永远也达不到原件的水平。仿形程序一旦确定，如果在加工过程中出现质录问题，也无法通过调锥程序来解决。为了满足现代产品日新月异的需要和达到设计要求，可采川世界领先的CAD/CAM软件，如UG18.0。

1 第三级叶片盘数控加工分析

　　 在三类叶片盘中，第三级叶片盘是最复杂的一种，其零件模型如图1所示。叶片之间的流道很窄，最窄处仅有6.0mm。这样，要求加工时用的刀具直径比较小，给加工带来很大的困难。同时，叶片盘的材料为难加工的钦合金。叶片盘的叶片型面由一系列确定的截面构成，设计给定各截面上的一系列点的坐标，通过这些坐标点依次做出各截面线，再通过各截面线生成举升曲面。该曲面为不规则曲面，并且曲面从上到下扭曲，且扭曲没有一定的规律。这样的曲面加工只能用铣刀用点接触的方式加工，即在加工过程中，刀具与零件面只有一点接触。刀具到位点之间的距离直接影响叶片表面的粗糙程度。

　　 叶片盘叶形的加工步骤分为粗加工和精加工。粗加工选用切削性能好的玉米铣刀，去除大部分的加工余量。由于叶片的扭曲，玉米铣刀能摆动的角度很小，因此粗加工不能保证叶片的余量均匀。为了保证精加工的余量比较均匀，需要进行半精加工。半精加工用小直径锥铣刀。为了避免刀具在加工过程中产生干涉，有效地增大刀具的摆动角度，我们在精加工叶形时，选用鼓形铣刀，最后用锥铣刀加工流道底部和清根。