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加工特點及加工因素

葉片的葉身型面部分為復雜的空間曲面，各部分的曲率、扭轉變化較大，是典型的薄壁件。由于其為動力等裝置的重要部件，工作條件較為惡劣，對零件本身的精度和質量要求很高；型面的加工質量直接影響其工作性能，從而可能影響整機的性能；葉片的材料要求有很高的質量—強度比，加工中難切削，切削抗力大，引起的變形也大；由于其截面形狀，在葉盆和葉背方向上抵抗變形的能力也不同，進排邊緣處又較薄，加工中的形變很復雜；對數控加工提出了很高的要求，在實際加工中，多采用以下的加工流程，如圖3所示。以往的葉片加工中多采用三坐標加工，其特征是加工軸線始終不變，通過逐行走刀來完成加工，刀具沿各切削行的運動，近似地包絡加工總第174期曲面。由圖1分析如下：葉片截面形狀顯示，葉盆和葉背方向上寬度不同，進排邊緣處較薄。葉片的型面為復雜的空間曲面，公差帶小，各部分的曲率、扭轉變化較大，是典型的薄壁件。葉片的材質為鍛件，鍛件的型線部分與理輪值有差異，這樣低熔點合金澆出的型線墊塊不能與每一片葉片相吻合，加工中難切削，切削抗力大，引起的變形大。葉片在進行批量生產時要求精確復制，需要制造專用的工裝夾具進行生產。

加工應用

MasterCAM是美國CNCSoftware公司開發的一套基于微機平臺的CAD/CAM軟件，集設計與制造于一體。軟件的CAD功能可以繪制2D、3D圖形以及構建自由曲面；CAM功能可以直接在點、線、曲面、實體上產生刀軌，生成加工刀具路徑文件（稱為nci文件），用戶根據數控機床和數控系統的具體情況，可以對其數據庫進行修改和編譯，設置具體的切削參數、NC程序格式、輔助工藝指令、接口功能參數等，定制出適應某一數控機床的專用后置處理程序，稱為pst文件，能完成2~5軸數控加工，實現產品設計到加工制造的CAD/CAM一體化，廣泛應用于機械加工、模具制造、汽車工業和航天工業等領域。按設計給定數據繪制出葉片各個平面上的截面線，葉盆和葉背上的型線均為自由曲線，進排氣邊緣為一段圓弧，將各曲線光滑過渡，并保證各段曲線的連續。根據給定的扭轉角將各個平面上的曲線通過Xform—Rotate命令進行旋轉，得到一組空間曲線（如圖4所示）。將所得到的截面線創建得到葉片的葉身型面，調整各數據點的對齊方式和曲面公差，得到如圖5所示的三階NUBS曲面。葉片的型面為自由曲面，毛坯為模鍛件，需要進行半精加工和精加工，半精加工選用直徑為12mm的球刀加工，半精加工步距取1mm，精加工步距取0.3mm，余量為0.2mm，螺旋式走刀。精加工根據半精加工程序生成偏置面加工程序（如圖6所示）。3針對加工對象，計算刀具軌跡，生成NCI文件（刀具路徑文件），用戶根據數控機床和數控系統的具體情況，對其數據庫進行修改和編譯，定制出適應某一數控機床的專用后置處理程序。默認的MPFAN.PST是內定成適應FANUC控制器的通用格式，如FANUC-3M、FANUC-6M、FANUC0-M等。由于葉片型面程序量大，可以利用計算機與NC機床RS232接口通訊，通過Mastercam中的Commu-nications（通訊）功能，設置傳輸文件格式、串口、傳輸速率、奇偶校驗、數據位等與CNC控制器的參數一致，實現在線加工。

利用數控機床的四軸聯動加工技術，采用Mas-tercam加工軟件的CAM模塊，可以一次完成葉片型面的加工，大大減輕了后續拋光工序的工作量，提高了設備的利用率，更主要的是解決了同類零件批量生產中，加工質量難穩定和生產效率不高問題，取得了良好的經濟效益。

本文作者：蔣明工作單位：江蘇大學機電總廠