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现在的很多发动机都追求高性能、低能耗发动机需求量的增加，采用涡轮增压器的发动机越来越多，叶轮的生产方式也在发生改变，用铸造方法加工叶轮铝壳体的传统方式逐渐被铣削加工所取代。
叶轮整体结构复杂，叶片扭曲大，数控机床加工时极易出现干涉碰撞，尤其采用环绕叶片进给时，由于刀具要通过叶片流道，很容易与相邻的叶片发生碰撞，特别是加工到叶片根部的时候。▲五轴叶轮加工示例https://www.zhihu.com/video/1167744583017668608
而闭式叶轮由于只能采取两次装夹分别加工的方式，其干涉碰撞情况反而不如开式整体叶轮严重。因此，在刀具轨迹计算中，刀杆矢量的生成其平滑处理是实现无干涉高效加工的关键和难点。
如果采用传统的CAM加工策略，需要反复测试不同的加工方位，耗费大量的时间进行调整，既费时又难以保证精度，针对开式及闭式叶轮的加工需考虑不同的加工模组。
1、叶轮加工夹具的选择
数控机床加工叶轮时，为了保证加工精度， 必须使叶轮在机床上占据一个正确的位置（即定位），然后将其压紧夹牢，使其在正确位置上保持不变。加工叶轮时采用心轴定位（见图2）。
1.螺母 2.垫圈 3.心轴
2、刀具选择
为提高加工效率，在进行流道粗加工和流道半精加工过程中尽可能选用大直径球头铣刀，但刀具直径必须小于两叶片间最小距离。在叶片精加工过程中，应在保证不过切的前提下尽可能选择大直径球头刀，即保证刀具半径大于流道和叶片相接部分的最大倒圆半径。图3 圆鼻刀图4 球刀
在对流道和相邻叶片的交接部分进行清根时，选择的刀具半径小于流道和叶片相接部分的最小倒圆半径。本次选择的刀具分别为直径25mm圆鼻刀、直径12mm球刀和直径8mm锥度球刀。图5 锥度球刀
3、叶轮粗加工
对叶轮进行粗加工，选择粗加工刀具，设置刀路参数进行刀路设计，加工采用圆鼻铣刀，从中心向外缘两边叶片扩槽，扩槽加工要保证叶形留有一定的精加工余量（见图6，采用流线铣削，从导入侧进刀，横向进给，平行双向加工）。通常情况下，扩槽加工与精铣轮毂表面一次加工完成。图6 叶轮粗加工
由于此叶轮槽道窄、叶片高、扭曲严重，加工编程需要根据驱动面来决定切削区域，因此需要分两部分来加工。选择驱动面为轮毂面，进行扩槽，此时不能加工到轮毂表面，还需进一步扩槽加工及叶片粗加工。选择驱动面为叶片表面的偏置面，在叶片粗加工的同时，进一步扩槽（见图7）。图7（a）轮毂面扩槽（b）叶片粗加工（c）进一步扩槽
其规格为：圆鼻刀直径25mm，半锥角2°，此步选用的主轴转速8000r/min，进给速度2000mm/min。
4、叶轮流道精加工
对叶轮流道面进行精加工（见图8），选择流道加工刀具，进行参数设置，设计合适的刀具路径，在均匀余量下进行精加工，可以保证良好的表面加工质量，采用球头铣刀精加工，且叶片最深处为45mm。图8 叶轮流道精加工
考虑到干涉，转子精加工刀具采用直径12mm的球头棒铣刀，加工时主轴转速为10 000r/min，进给速度5000mm/min。
5、叶轮边缘加工
对叶轮边缘面进行精加工（见图9），选择加工刀具，进行参数设置，设计合适的刀具路径，最大圆角在靠近尾缘30%处。变圆角可以通过一次进给加工完成，这时刀具球头部分最大为变圆角的最小半径。图9 叶轮边缘面精加工
选择直径8mm的球头锥度刀具，加工时的主轴转速为10000r/min，进给速度为4000mm/min。和叶片、轮毂的精加工一样，以上程序都要经过分度、旋转，加工完全的轮毂或叶片再执行下一个程序，保证应力均匀释放，减少加工变形误差。
通过hyperMILL后处理，生成NC加工程序，后置处理（POST）编写是多轴加工中极其重要的一个环节。五轴编程常采用RTCP来进行编程，RTCP功能对机床运动精度和数控编程难度进行了简化。对于其他传统的数控系统而言，一个或多个转动坐标的运动会引起刀具中心的位移，而对于SIEMENS数控系统 （当 RTCP选件起作用时），是坐标旋转中心的位移，保持刀具中心始终处于同一个位置。在这种情况下，可以直接编程刀具中心轨迹，而不需考虑转轴中心，这个转轴中心独立于编程，是在执行程序前由显示终端输入的，与程序无关。通过计算机编程或通过选件被记录的三坐标程序，可以通过RTCP逻辑，以五坐标方式执行。图10 机床加工叶轮
为了进一步验证方案的可行性，将程序分别传入立式铣车复合加工中心，对叶轮模型在实际机床上进行加工。粗加工去除了大部分材料，但叶轮表面比较粗糙，余量不均匀，所以在精加工前需要进行半精加工，精加工完成后，叶轮表面质量良好，实体尺寸参数和原始设计参数吻合，对比效率、精度及表面质量都达到了理想的效果。图11 立式车铣复合加工中心加工叶轮
在经过研究整体叶轮的加工方法后，通过优化合适的刀具路径，设计合理的夹具方案，加上为五轴机床提供正确的加工程序，可以提升叶轮的整体加工水平。
关于叶轮加工，夹具还分享过“五轴加工中心叶轮改进方案”，从采用气缸推动杠杆臂从零件上方压紧方式加工的原方案：
改进为了可自由选择刀具和加工路径、通用性强可灵活换型的夹具方案：
上述用于五轴加工中心小型叶轮加工解决方案由夹具侠专家团提供设计，专为此类高加工要求设计。当然如果是更简单的加工需求，也会有对应的方案。
若您关于叶轮加工还有更多想要咨询了解的内容，可以点击下方链接了解：
https://www.wjx.top/m/43705930.aspx
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