离心压气机叶轮高精度五轴数控加工技术研究

二、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

　　机床运动中产生的误差即为机床误差，主要变现为机床的热变形与几何误差，伺服系统、插补器的跟随误差等。以下将要分下下其中的插补误差：从理论上说，当刀具在两个相连的刀位间工作时，刀心走的应该是直线，如果刀具的刀轴方向没变，只有三轴联动，那么此时刀心的运动路径为同一根的直线，如果刀轴方向改变了，即便控制系统已经对其做了线性插补，不过上刀心与工件运动路线不是直线，期间也会产生插补误差。

　　2.2工艺误差

　　这种误差也叫让刀误差，即在切削时，零件或刀具在切削力的影响下发生变形，使之出现加工误差，这种变形氛围零件变形与刀具变形两种。加工叶轮时，由于两片叶中间的通道较窄、很深，因此建议用细长型的刀具，刚度适中，否则的话加工时会发生变形，导致刀具前后端产生让刀量差异，这种现象带来的结果是，叶片的根部型值被改变。此外，因叶轮叶片不够厚，加工处理时极易变形，影响了叶轮的加工精度，实际加工型值跟理论编程也会不一样。

　　2.3侧铣加工误差

　　由于此叶轮的叶片曲面是不可展直纹面，其端点位置的两法矢不同，与可展直纹面的加工方式也会不一样。鉴于此，使用侧铣加工很容易产生过切现象，两法矢与刀具半径间夹角会影响其过切量。从几何理论角度分析，可展直纹面在侧铣加工时，应选择圆柱铣刀，其接触线为直线，如果是不可展直纹面，它的接触线则为曲线，加工时也容易发生过切的现象。

　　2.4其它加工误差

　　其他形式的加工误差，如工件装夹时，同轴度误差及三维建模时出现的曲面模型逼近误差等。

三、离心压气机的叶轮五轴数控的加工试验

　　3.1叶轮数控加工工艺

　　随着三元流技术与计算机技术的普及，叶轮的叶片形状变得更复杂，要做好这一工作，我们需要进行五坐标数控加工。下面就拿315mm 直径的分流长短叶片离心压气机的叶轮进行分析，它的数控加工工艺主要分为：

　　3.1.1粗加工叶轮：分区、分层粗铣相邻叶片间的流道。

　　3.1.2精加工与清根加工叶轮：叶型的清根加工与精加工都发生在同一次加工过程中，主要有短叶片吸力面、短叶片压力面、长叶片吸力面、长叶片压力面精加工及轮毂曲面的精加工。

　　3.2压气机叶轮的三维建模

　　在叶轮的数控程序中，顺着曲面模型来生成刀具的路线，对典型零件的叶轮进行曲面建模，而后根据教算法与曲面等距，计算出叶轮刀位数据。对叶轮零件进行曲面建模时，应做到从点到线再到面，而后确定几何建模过程。1.在利用旋转曲面的基础上形成叶片曲面外的表面。2利用样条曲线命令，使之生成直纹曲面的叶片准线。3.运用直纹曲面命令，使之生成使叶片曲面。4.运用阵列命令，使之生成其它叶片，保持叶轮曲面模型的完整性。通过上面的几何建模过程，及绘制叶轮曲面模型，加工仿真叶轮时要运用零件实体模型，来进行曲面模型建模，通过布尔运算与曲面缝合等步骤，使之最后生成叶轮的实体模型。

　　3.3叶轮数控加工的计算机仿真

　　要保证叶轮数控的加工质量，就应合理选择生成刀具的轨迹。数控加工复杂零件时，运用编程工具生成的加工程序，所用的刀具与工件必须相对独分离，走刀线路是不是合理等情况，很多编程人员都会始料不及。零件加工过程要运用刀位仿真的方式，检查刀位轨迹的合理性。在仿真前应先处理文件，刀位的格式要求应同文件相同。

　　3.4机床试切的加工试验

　　要验证刀具轨迹的生成算法与后处理算法是否准确，我们可通过建立石蜡模型来测试。首先，合理选择加工坐标系。由于压气机的叶轮跟回转轴对称有关，因此叶轮装夹位置为C轴回转轴与叶轮回转轴同轴。由此可见，我们要只需先编写流道加工程序，让后调整C轴转角度数的设置，这样就可将其他流道加工出来。编程时，要选择叶轮回转轴与Z轴同轴的坐标系。刀位文件的后处理，如果刀具路径正确，即可对刀位文件进行后处理，然后得到数控程序。再试切验证叶轮短叶片和与它相邻长叶片数控程序。

结语

　　数控加工是五轴数控加工重要的研究方向，本文分析五轴数控加工技术并结合机床试切的加工试验，说明该测量利于保证和提高叶面质量及加工精度，还能发挥出五轴数控机床加工的性能。