基于UG的整体叶轮五轴高速切削CAD/CAM+NC代码+DAT文件(8)
（2）叶片曲面的粗精加工
由于整体叶轮的叶片曲面是扭曲直纹面，叶片间的间隔距离非常小，而叶片的扭曲程度决定了加工时刀具轴的摆动范围，刀具轴必须在两相邻叶片之间的范围内摆动，刀具才不会与叶片发生干涉。同时这些叶片曲面都是关于整体叶轮的中心轴对称，因此选择其中一个叶片进行相关设置即可，为了达到叶片曲面的各项技术要求，比如其表面粗糙度、曲面均匀度等要求，将利用可变轴轮廓铣削的成形方法对叶片曲面进行粗、精加工。
可变轴轮廓铣是用于精加工由轮廓曲面形成的区域的加工方法。他可通过精确控制刀轴和投影矢量，使导轨沿着非常复杂的曲面的复杂轮廓移动。
通常来说，零件的粗加工相对于精加工来说，加工余量较大，铣削抵抗力较大。因此在对于粗加工的工序设置时，需要考虑刀具的强度、容屑的空间、排屑的空间等问题。然而，对于精加工需要考虑的重点则是铣削加工的表面质量和加工效率与成本。
（3）相邻叶片间流道面的精加工
相邻叶片间流道面的精加工需要考虑的是整体叶轮的轮毅和叶根精加工。这道工序是整体叶轮精加工的难点，由于相邻叶片间流道面的空间十分狭窄，在加工过程中容易发生叶片曲面折断和刀具干涉等现象。在此工序中，依然采用可变轴轮廓铣削的方法对相邻叶片间的流道面进行精加工。
4.4.2 整体叶轮的毛坯选择
通常来说，毛坯的质量将会影响到最后成品的质量。毛坯的选择是否合适，影响到成品的制造成本、周期、使用寿命以及工作性能等诸多因素。因此，如何正确地选择毛坯是机械制造与设计中需要考虑的首要问题。毛坯种类的选择不仅仅会影响到毛坯的制造费用，而且也与零件的机械加工质量和加工工艺方案有着密切的关系。
在整体叶轮在五轴高速铣削过程中，普遍存在容易发生干涉以及变形等一系列问题。因此，整体叶轮的毛坯材料通常要求具备高韧性、高强度、高的热稳定性、良好的塑性造型能力等特点。考虑到整体叶轮所需要材料的这些要求以及在五轴高速铣削加工中的生产成本。本文选用铝合金作为整体叶轮的毛坯材料。
从以上的分析可知，整体叶轮的毛坯材料对整个数控高速铣削加工过程中的成本、寿命以及成品的质量都有着十分密切的关系。通过查阅铝合金的相关文献以及对各种铝合金种类、用途和性能的介绍，选定铝合金LD30(6061)作为整体叶轮的毛坯材料，铝合金LD30在不同温度下弹性模量，屈服强度以及临界强度等性能指标，如图4.1所示。
铝合金LD30是可进行热处理并具有中等抗拉强度的强化合金，其含有铝，镁，硅等微量元素，具有质量轻、强度高、尺寸稳定性好等优良性能，可以通过适当调整铝合金中不同成分的含量，来适合不同整体叶轮高速铣削加工的需要。
图4.1 铝合金LD30在不同温度情况下的性能指标
4.4.3 整体叶轮的刀具选择
在数控加工过程中，刀具的选择十分重要。影响数控加工刀具的选择因素有以下几个:机床的类型、数控加工的方案、生产的性质、工件的尺寸与外形、工件加工精度、工件要求的表面粗糙度以及工件的材料。由于整体叶轮是高速高精度的数控加工，因此对于刀具的选择十分严格。根据切削刃的形状和其组合的不同，铣刀可分为:平底立铣刀、端铣刀、球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀以及鼓铣刀等，如图4.2所示。
图 4.2 铣刀的分类
在高速铣削数控加工过程中，选择数控加工刀具是一项重要的内容，不仅会影响加工的效率，而且将直接影响零件的加工工艺。因为数控机床主轴转速和范围远远高于普通机床，而且主轴输出功率又比较大，因此与传统加工方法相比较，对数控加工刀具就提出了更高的要求，这其中包括高强度、高精度、良好的韧性以及持久性等性能参数，同时还要求具有较高的尺寸稳定性，便于刀具的安装与拆卸。