叶轮五轴加工的工艺分析及加工难度

叶轮叶盘作为动力机械的关键部件，广泛应用于航空、航天等领域。叶轮叶片的型面非常复杂，对发动机性能影响大，设计研制周期长，制造工作量大，其叶轮五轴加工技术一直被视为制造业中的重要课题。传统加工工艺采取分体加工方案，即叶片与轮毂分别采用不同的毛坯，分别加工成形后将叶片焊接在轮毂上。该方案不仅费时费力，而且难以保证叶轮的各项性能指标及精度要求。

如今随着高速铣削技术、多轴尤其是五轴加工数控机床及CAM技术的不断发展，应用五轴联动加工数控机床进行叶轮五轴加工，既可以保证刀具的球头部分对工件进行准确的切削，又可以利用其转动轴工作以避免刀具的刀体或刀杆部分与工件其他部分发生干涉或过切，充分满足了叶轮零件生产的要求。

1.叶轮五轴加工的工艺分析：

目前，叶轮的结构可分为轮毂曲面以及叶片曲面2部分，叶片包含包覆曲面、压力曲面和吸力曲面，叶轮轮毂曲面由叶片中性面根部曲线和叶片中性面顶部曲线绕Z轴转而成；经过旋转轴Z的设计基准面为子午面；中性面是处于叶片压力面和吸力面中间位置的曲面。

从叶轮的结构特点可以看出，五轴加工叶轮时刀具轨迹规划的约束条件较多，相邻叶片空间较小，加工时极易产生碰撞干涉，自动生成无干涉刀位轨迹较困难。

2.叶轮五轴加工的难度如下所述：

a.叶轮五轴加工流道变窄，叶片相对较长，刚度较低，属于薄壁类零件，在CNC数控加工过程中极易变形。

b.流道最窄处叶片深度超过刀具直径的9倍以上，相邻叶片空间极窄，在清角加工时刀具直径较小，刀具容易折断，切削深度的控制也是在五轴CNC加工的关键技术。

c.叶轮曲面为自由曲面（包含小叶片、窄流道），叶片扭曲比较严重，加工时极易产生干涉。

星凯科技是从事五轴加工等高精度零件机加工高新技术企业。尤其是五轴机加工，广泛应用于各类高新精密行业，如机器人零件，无人机零件，航空零件，自动化设备零件，所有工件可根据客户需求定制，欢迎随时来访来电0755-33653582，www.5axismfg.cn。