HyperMILL 在整体叶轮五轴数控加工中的应用技术

　　五轴数控加工技术充分利用刀具的最佳切削点或通过进一步优化刀轴矢量角来进行切削，从而获得更高的切削效率和更好的表面质量。CAM技术是五轴数控数控加工中关键技术之一，以CAM技术数控加工高复杂性零件，解决普通三轴数控机床所不能解决或解决不好的数控加工难题。

　　1. 整体叶轮五轴切削数控加工工艺分析与规划

图 1 整体叶轮结构图

　　叶轮是流体压缩机中的核心零件，流体压缩机的作用是将外界共给的机械功连续不断的使流体压缩并传输出去。流体经进流道管进入工作轮，因受到叶片的作用力而使压力升高，速度增加，因此对叶轮的要求有：一是流体流过叶轮的损失要小，即流体流过叶轮的效率要高；二是叶轮形式能使整机性能曲线的稳定工况区及高效区范围拓宽。工作轮如图1 所示，包括流道面、吸力曲面，压力曲面和包裹面等。

　　1.1. 整体叶轮叶片结构工艺分析

　　本文试制的整体叶轮有12 片叶片，叶轮直径为D=200mm，叶轮高度H=125mm，轮毂直径D1=60mm，叶片厚度最薄处t=1.2mm，相邻叶片问最小问距为 lmin=16.65mm。由于叶轮气动性的需要常数控加工为变圆角过渡，圆角最小处仅有2mm。材料选定为LD30(6061) 铝合金。可以分析出叶轮加攻难点为：

　　1.1.1. 叶片之间有大量的材料需要去除。为了式叶轮满足气动性的要求，叶片常采用大扭角、根部变圆角的结构，这是普通三轴数控加工无法完成的。

　　1.1.2. 流道变窄，叶片相对较长，叶片属于薄壁类零件，刚度低，数控加工过程中极易变形。

　　1.1.3. 相邻叶片空间极小，在清角精数控加工时刀具直径小，刀具及极易折断；叶片采用大扭转角，扭曲严重，数控加工过程中极易出现干涉，数控加工难度大。

　　1.2. 叶轮数控加工工艺过程

　　在五轴加工中心">数控加工中心上，通过人工干预复合可以实现车铣一体化数控加工，故数控加工毛坯选用棒料，根据工件几何尺寸要求，毛坯棒料直径为210mm。长180mm。根据图纸要求，遵循保证数控加工效率和数控加工精度原则，把叶轮数控加工划分为车削和五轴数控加工两个阶段，本文主要以五轴数控加工为主，车削不在赘述。五轴数控加工主有以下几道工序：

　　1.2.1. 叶轮粗数控加工：对叶轮进行开粗，使用大刀具快速除去叶片之间的多余材料，为下一步数控加工做准备。

　　1.2.2. 叶片半精数控加工：半精数控加工主要是为了平滑粗数控加工留下的粗糙表面，去除多余材料，生成数控加工余量比较均匀的表面，为精数控加工做准备。

　　1.2.3. 流道及叶片精数控加工：精数控加工主要为了获得要求的数控加工精度和表面质量。粗数控加工留下的流道面可以直接进行精数控加工。

　　1.3. 叶轮数控加工工艺参数确定根据以上工艺过程拟定工艺参数见表1 所示。

　　1.4. 数控加工设备及数控加工软件

　　本叶轮数控加工运用德玛吉机床厂生产的DMU-50 数控加工中心， 机床控制系统为HeidenhainiTNC 530，机床各参数如表2 所示。此机床系统功能强大，搭载了奔腾处理器，运算速度极快，同时支持高速数控加工。

　　在刀路计算方面采用了最先进的解决方案——HyperMILL，HyperMILL 具有专业的叶轮数控加工模块，轻松的实现了智能化操作，参数设置极其简单，同时配有完整的刀具干涉检查及干涉避让功能，极大地为用户缩短了程序开发时间。（见表２）