基于UG的整体叶轮五轴高速切削CAD/CAM+NC代码+DAT文件(7)
4.3 整体叶轮的制造难点
为了满足整体叶轮在透平机械设备旋转时需要良好的空气动力学性能，整体叶轮大多数均采用了较大的扭转角，其叶片根部采用变化的圆角等结构特性，同时整体叶轮的叶片又十分薄。这些结构因素都对整体叶轮的的数控加工提出了更高的需求，整体叶轮的制造难点大致如下:
1.相邻两叶片最小间距较小，如果在刀具半径较小情况下，同时由于加工刀具的刚性比较差，容易出现刀具折断，叶片折弯等现象，因此控制每次刀具的切削深度、切削余量是极其关键的问题。
2.整体叶轮两相邻叶片间的加工流道相对比较窄，但是其叶片的总长度相对比较长，而且大多数叶片曲面为扭曲直纹面，同时叶片曲面的相对刚度比较低，因此在薄壁类零部件中，整体叶轮的案例十分典型。其变形、折断以及干涉等现象在数控加工过程中很容易发生，使得整体叶轮的五轴高速铣削加工难度大大增加。
3.另外，整体叶轮的叶片曲面为自由曲面，具有流道比较狭窄、叶片曲面扭曲比较严重等结构特性。在五轴高速铣削加工过程中，有些整体叶轮由于有副叶片，为了避免干涉现象，要分段加工叶片曲面。同时，在整体叶轮的数控加工过程中，整体叶轮的叶片曲面时除了与刀具和被加工叶片之间发生干涉外，加工刀具还极易与相邻叶片发生干涉现象，因此保证加工过程的顺利进行，加工质量符合技术要求也有很大的困难。
因此，为了加工符合技术要求的整体叶轮，必须综合全面地考虑此整体叶轮的薄壁叶片、细小刀具半径、较大扭转角度等结构特点，从而规划出一套合理的五轴高速铣削加工工艺方案。
4.4 整体叶轮的加工工艺方案规划
4.4.1 整体叶轮加工阶段的划分
在本课题中，整体叶轮的高速铣削加工主要可以划分为叶片、流道、圆角三部分完成。
在高速铣削加工过程中，两相邻叶片曲面之间有大量的毛坯材料需要铣削去除。由于三大部分的表面加工要求各有不同，因此在划分加工阶段时要遵循一个统一的加工工艺原则，即工序集成、基准先行、先主后次、先粗后精、先面后孔以及分面加工。在这个原则下划分的加工工艺阶段才能满足整体叶轮的技术要求。
依据上述加工工艺原则，可以将整体叶轮的高速铣削加工大致划分为两个阶段:粗加工和精加工。粗加工的目的是尽快铣削切除整体叶轮各个表面中大量的多余毛坯材料，从而加工出整体叶轮的过渡毛坯以及整体叶轮的基本模型。而精加工阶段的目的是获得技术要求中的表面质量和加工精度均符合要求的整体叶轮模型。
（1）相邻叶片间流道面的粗加工
本课题粗加工采用插铣法。插铣法(plunge milling)又称为Z轴铣削法，用于深壁粗加工或半精加工，是实现高切除率金属切削最有效的加工方法之一。对于难加工材料的曲面加工、切槽加工以及刀具悬伸长度较大的加工，插铣法的加工效率远远高于常规的端面铣削法。事实上，在需要快速切除大量金属材料时，采用插铣法可使加工时间缩短一半以上。插铣时，由于铣刀的进给方向为刀轴方向，刀具的主要受力方向也是刀轴方向。所以此种加工方法对刀具抗弯折刚性的要求低，适于切深大、余量大而刀具直径相对较小（长径比大，大直径刀具使用受限制）情况下工件的粗加工。使用此加工方法粗加工，工件材料的去除率高，所以加工效率也很高，且可避免机床的振动损伤。然而，此方法并不适于工件的精加工。因精加工时材料去除率要求并不高，而表面粗糙度却要求很高，刀具受力也不大，而进给速度很快，刀具路径很密。如用这种方法，效率反而很低。