五軸數(shù)控加工技術(shù)充分利用刀具的最佳切削點(diǎn)或通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化刀軸矢量角來(lái)進(jìn)行切削，從而獲得更高的切削效率和更好的表面質(zhì)量。CAM技術(shù)是五軸數(shù)控?cái)?shù)控加工中關(guān)鍵技術(shù)之一，以CAM技術(shù)數(shù)控加工高復(fù)雜性零件，解決普通三軸數(shù)控機(jī)床所不能解決或解決不好的數(shù)控加工難題。

　　1. 整體葉輪五軸切削數(shù)控加工工藝分析與規(guī)劃

　　葉輪是流體壓縮機(jī)中的核心零件，流體壓縮機(jī)的作用是將外界共給的機(jī)械功連續(xù)不斷的使流體壓縮并傳輸出去。流體經(jīng)進(jìn)流道管進(jìn)入工作輪，因受到葉片的作用力而使壓力升高，速度增加，因此對(duì)葉輪的要求有：一是流體流過(guò)葉輪的損失要小，即流體流過(guò)葉輪的效率要高；二是葉輪形式能使整機(jī)性能曲線(xiàn)的穩(wěn)定工況區(qū)及高效區(qū)范圍拓寬。工作輪如圖1 所示，包括流道面、吸力曲面，壓力曲面和包裹面等。

　　1.1. 整體葉輪葉片結(jié)構(gòu)工藝分析

　　本文試制的整體葉輪有12 片葉片，葉輪直徑為D=200mm，葉輪高度H=125mm，輪轂直徑D1=60mm，葉片厚度最薄處t=1.2mm，相鄰葉片問(wèn)最小問(wèn)距為 lmin=16.65mm。由于葉輪氣動(dòng)性的需要常數(shù)控加工為變圓角過(guò)渡，圓角最小處僅有2mm。材料選定為L(zhǎng)D30(6061) 鋁合金。可以分析出葉輪加攻難點(diǎn)為：

　　1.1.1. 葉片之間有大量的材料需要去除。為了式葉輪滿(mǎn)足氣動(dòng)性的要求，葉片常采用大扭角、根部變圓角的結(jié)構(gòu)，這是普通三軸數(shù)控加工無(wú)法完成的。

　　1.1.2. 流道變窄，葉片相對(duì)較長(zhǎng)，葉片屬于薄壁類(lèi)零件，剛度低，數(shù)控加工過(guò)程中極易變形。

　　1.1.3. 相鄰葉片空間極小，在清角精數(shù)控加工時(shí)刀具直徑小，刀具及極易折斷；葉片采用大扭轉(zhuǎn)角，扭曲嚴(yán)重，數(shù)控加工過(guò)程中極易出現(xiàn)干涉，數(shù)控加工難度大。

　　1.2. 葉輪數(shù)控加工工藝過(guò)程

　　在五軸加工中心">數(shù)控加工中心上，通過(guò)人工干預(yù)復(fù)合可以實(shí)現(xiàn)車(chē)銑一體化數(shù)控加工，故數(shù)控加工毛坯選用棒料，根據(jù)工件幾何尺寸要求，毛坯棒料直徑為210mm。長(zhǎng)180mm。根據(jù)圖紙要求，遵循保證數(shù)控加工效率和數(shù)控加工精度原則，把葉輪數(shù)控加工劃分為車(chē)削和五軸數(shù)控加工兩個(gè)階段，本文主要以五軸數(shù)控加工為主，車(chē)削不在贅述。五軸數(shù)控加工主有以下幾道工序：

　　1.2.1. 葉輪粗?jǐn)?shù)控加工：對(duì)葉輪進(jìn)行開(kāi)粗，使用大刀具快速除去葉片之間的多余材料，為下一步數(shù)控加工做準(zhǔn)備。

　　1.2.2. 葉片半精數(shù)控加工：半精數(shù)控加工主要是為了平滑粗?jǐn)?shù)控加工留下的粗糙表面，去除多余材料，生成數(shù)控加工余量比較均勻的表面，為精數(shù)控加工做準(zhǔn)備。

　　1.2.3. 流道及葉片精數(shù)控加工：精數(shù)控加工主要為了獲得要求的數(shù)控加工精度和表面質(zhì)量。粗?jǐn)?shù)控加工留下的流道面可以直接進(jìn)行精數(shù)控加工。

　　1.3. 葉輪數(shù)控加工工藝參數(shù)確定根據(jù)以上工藝過(guò)程擬定工藝參數(shù)。

　　1.4. 數(shù)控加工設(shè)備及數(shù)控加工軟件

　　本葉輪數(shù)控加工運(yùn)用德瑪吉機(jī)床廠(chǎng)生產(chǎn)的DMU-50 數(shù)控加工中心， 機(jī)床控制系統(tǒng)為HeidenhainiTNC 530，機(jī)床各參數(shù)如表2 所示。此機(jī)床系統(tǒng)功能強(qiáng)大，搭載了奔騰處理器，運(yùn)算速度極快，同時(shí)支持高速數(shù)控加工。

　　在刀路計(jì)算方面采用了最先進(jìn)的解決方案HyperMILL，HyperMILL 具有專(zhuān)業(yè)的葉輪數(shù)控加工模塊，輕松的實(shí)現(xiàn)了智能化操作，參數(shù)設(shè)置極其簡(jiǎn)單，同時(shí)配有完整的刀具干涉檢查及干涉避讓功能，極大地為用戶(hù)縮短了程序開(kāi)發(fā)時(shí)間。（見(jiàn)表２）

2. 葉輪五軸數(shù)控加工

　　2.1. 葉輪五軸數(shù)控加工刀具軌跡生成

　　此葉輪五軸數(shù)控加工部分的刀路在HyperMILL軟件中編寫(xiě)生成，在Solidworks 中建好模型后轉(zhuǎn)入HyperMILL 數(shù)控加工環(huán)境， 通過(guò)對(duì)數(shù)控加工參數(shù)、數(shù)控加工工法、刀具等參數(shù)的設(shè)定，可以由HyperMILL 自動(dòng)生成刀具軌跡。

　　2.2. 后處理數(shù)控?cái)?shù)控加工程序

　　在HyperMILL 中運(yùn)算生成的刀具路徑包含了加工工藝和加工參數(shù)等所有信息，但不能被機(jī)床直接調(diào)用，因此需要專(zhuān)用的后處理工具將刀路文件后處理成機(jī)床能識(shí)別的數(shù)控代碼，根據(jù)Heidenhain iTNC 530 數(shù)控系統(tǒng)的個(gè)指令參數(shù)，在Hyperpost 后處理構(gòu)造器中建立DMU-50專(zhuān)用后處理工具，并將刀路文件轉(zhuǎn)換成機(jī)床代碼。

　　2.3. 仿真數(shù)控加工檢驗(yàn)

　　現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)過(guò)程中必須要保證后處理生成的數(shù)控程序是完全符合要求的，因此在數(shù)控加工前需對(duì)程序進(jìn)行校驗(yàn)，本文基于VERICUT 仿真檢驗(yàn)功能，構(gòu)造了DMU-50 機(jī)床數(shù)控加工模型，利用數(shù)控代碼成功驅(qū)動(dòng)機(jī)床完成葉輪零件的數(shù)控加工。

3. 結(jié)語(yǔ)

　　葉輪作為流體壓縮機(jī)的核心零件， 其工作環(huán)境壓力極高，因此對(duì)制造水平要求也非常高。葉輪的制造質(zhì)量直接決定其工作性能，為了要制造出復(fù)合要求的葉輪，不僅要有良好的制造設(shè)備，更要有合理的制造方法和良好的制造工藝作保證。