PowerMILL在某企业航空发动机整体叶轮数控编程上的运用

     本文根据作者在某研究所使用Delcam PowerMILL 7.0对叶轮进行加工轨迹规划，作为透平机械的关键部件，整体式叶轮广泛应用于航天航空等领域，其加工技术一直是透平制造业中的一个重要课题。 本文根据作者在某研究所使用PowerMILL7.0对叶轮进行加工整体介绍，所有工艺规划及程序都是符合实际加工的，其基本加工工艺流程介绍如下（机床是Hermle_C600U_SRT450，控制系统为Heidenhain TNC53）:

1.毛坯的准备：材料为锻铝件，车削加工回转体的基本形状，叶冠外形已¾­车好如下毛坯，这样可以减少在数控加工中的时间；

4. 粗加工流道部分：

1     采用3+2定位五轴加工，尽量减少联动轴数，提高加工的稳定性。采用三维区域清除策略，粗加工留余量0.5mm ，下切为３mm,主轴转速 8000r/min，进给速度为：1200mm/min。采用赛车道加工，光顺余量，下切方式为螺旋，充分发挥高速加工的效率；

2     在流道较Õ­的地方，采用3+2定位五轴加工，可能不方便，可考虑采用五轴联动方式加工，好处是可以给后续的加工可以留下更均匀的余量，缺点是联动时切削不如定位五轴稳定，尤其是加工比较硬的材料，而且刀具悬伸较长，又采用了锥度球头刀，这种情况下，切削状态的变化较大，刚性不好，很容易断刀，因此尽量采用定位五轴加工。

5. 粗加工叶片，采用SWARF加工方式，余量0.5mm ，下切为2mm,主轴转速 8000r/min，进给速度为：1000mm/min。选取要加工的叶片，PowerMILL自动判断刀轴方向，自动避让旁边的叶片干涉。

6. 进行合理的人工时效，可做去应力时效处理，350℃±20,之所以要采取做时效处理，主要是通过改变工件内部的显微组织，或者改变工件表面的化学成分，赋予或改善工件的使用性能，以改善工件的内在质量。

7. 二次粗加工，半精加工流道部分，五轴联动加工，留余量0.2mm,给精加工留更均匀的余量，保证后续加工切削稳定，在此加工中，采用曲面投影策略．最好采用单行切削方向，刀轴方向用自曲线．

8. 半精加工叶片，五轴联动加工，用SWARF加工方式，刀轴为自动判断，留余量0.15mm,给精加工留更均匀的余量，保证后续加工切削稳定。

9. 精加工流道，五轴联动加工，采用曲面投影方式，在做曲面投影时，要注意曲面的¾­纬线的分布，要考虑曲面的投影质量，这将直接影响到刀具路径的质量，从而最终影响到加工结果的表面质量。

10. 精加工叶片，五轴联动加工，在做叶片精加工时，可以采用SWARF加工方式，也可以采用曲面投影的方式，在本例中，由来叶片的曲面是用直纹面构成的，用SWARF加工方式就比较方便。在有些不规则的曲面时，用曲面投影的方式则更好。

11. 由于叶片根部是3R，所以我们可能根据实际情况增加精加工清根程序，PowerMILL清根的策略有十多种，在本例中，由于精加工采用的是R3球头刀，因此在清根时我们可以采用R2全锥３度的锥度球铣刀清根．

12. 在所有的程序完成好后，我们可以先做一个机床仿真，检查编制的程序是否有过切，碰撞的情况，把所有可能会出现的意外情况杜绝在上机加工之前，从而保证人员，设备的安全，PowerMILL软件自带机床仿真，无须你去购买其他的仿真软件，从而为企业节省大量的资金
13.在检查确认程序完全，就要考虑NC程序输出了，在出程序的时候，需要有针对该机床的专业后置文件，PowerMILL的后置文件开发也非常快捷、方便、安全，下面就是利用PowerMILL的专业后置文件出的程序:

难点分析和解决

1）薄壁问题解决：

由于叶片很薄，在半精加工和精加工时尽量采用逐层切削的方式，甚至可以先加工叶尖位置，保证叶尖加工时叶片还有足够的强度，然后再对叶片进行加工。关于如何保证加工时叶片始终有足够的强度：如果两个相邻叶片之间有足够的空间，在加工过程中可以考虑留阶梯状余量，比如把叶片等分成3段，上段留0.5mm余量，中段留1mm余量，下段留1.5mm余量，这样可以保证对叶片上部进行加工时，底部始终有足够的强度进行支持， 虽然这样将大大加大编程的复杂程度和编程时间，但对加工的质量应该可以起到提高的作用。

2）根部加工安全问题：

    PowerMILL通过曲线的刀轴控制方式，可以保证在清根时，刀具路径顺着叶片根部进行加工。可以提供零件的过切检查、刀柄刀杆的碰撞检查，以及机床的加工仿真和碰撞检查功能，保证加工过程的安全性。

数控加工的趋势

随着数控加工技术的不断发展，5轴和高速加工必将成为主流，现在，越来越多的厂家采用5轴机床进行产品,模具类的加工，这一方面可以提高加工效率，减少生产时间；另一方面可以提高叶片的加工质量，大量减少钳工的工作量。而高速5轴机床能否发挥它的应有效益，CAM软件的选择非常重要，有众多的CAM加工软件中，Delcam PowerMILL在五轴及高速铣削加工中做得更专业．

（英国Delcam（中国）有限公司）

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