Φ70整体叶轮三维造型及五坐标数控加工+CAD图纸(3)
1.2 课题意义
叶轮是压缩机、透平机和泵等的核心部件，其加工质量的优劣对压缩机的性能有着决定性的影响 。20世纪80年代中期，在先进透平机械的结构设计中，出现了“三元整体叶轮”结构。三元叶轮是根据透平式流体机械内部流体的三
元真实流动状况而设计的，能大幅度地降低能耗 。整体式三元叶轮是指轮毂和叶片在同一毛坯上，具有结构紧凑、曲面误差小、强度高等优点。由于叶轮采取了整体式结构，而叶片的形状又是机械加工中较难加工的复杂形状曲面构成的，因此加工时轨迹规划的约束条件比较多，相邻叶片空间较小，加工时极易发生碰撞干涉，自动生成无干涉刀位轨迹较困难 。
目前国外一般应用整体叶轮的五坐标加工专用软件[1]，主要有美国NREC公司的MAX-5，MAX-AB叶轮加工专用软件，瑞士Starrag数控机床所带的整体叶轮加工模块，还有Hypermill等专用的叶轮加工软件。此外，一些通用的软件如：UG、CATIA、PRO/E等也可用于整体叶轮加工。目前，国内只有少数几家企业（如：西北工业大学等院校和航空航天系统一些发动机专业厂、专业所）可以加工整体叶轮，而且工艺水平距国际先进水平尚有很大差距。总体上我国叶轮加工领域的研究与应用同发达国家相比还有很大差距，很多企业的软、硬件都依靠进口，自主版权的软件在生产中未见推广应用，在窄槽道、小轮毂比等高性能叶轮制造技术方面尚未过关，因此研究高性能叶轮的加工技术势在必行。
概述整体叶轮将叶片和轮盘构成一个整体,而不是通常叶片与轮盘的机械连接,使零件数、构件体积和质量均有减少,同时还可以消除传统叶片、轮盘连接之间的气流逸流损失,避免叶片、轮盘机械连接之间的微动磨损、微观裂纹以及机械连接件的意外损坏等,从而使发动机工作效率、推重比、工作寿命和安全可靠性大大提高。在新型火箭发动机中,采用带冠整体叶轮还可以大大减小传统叶轮部件结构中叶尖与叶轮外环之间的逸流损失,叶轮效率由传统结构的50%提高到70%。由于上述突出优点,整体叶轮、带冠整体叶轮在先进、高推重比航空发动机及新型大推力火箭发动机中得到越来越多的应用[1～8]。如美国国防部于1988年开展的高性能叶轮发动机技术(IHPTET)计划中提出:到2020年,战斗机上发动机的叶轮都将采用整体叶轮结构[1～3],俄罗斯在新型、大推力火箭发动机上更特别重视采用带冠整体叶轮结构[3,7,8]。由于整体叶轮的复杂几何结构及材料难切削,使得其加工又成为世界级的技术难题。
2国内外研究现状
2.1 五轴联动数控机床
数控机床是科学技术的载体，它集计算机技术，网络技术，自动控制技术，自动检测技术和精密制造技术于一体，是各种精密机械部件，数控系统，伺服系统，可编程控制器等其他系统的几何。我们将可以同时参与查补的数控轴移动成为联动。联动轴数的多少通常用来衡量数控机床对曲面加工的能力。五轴联动数控机床适合多面体和带曲面的零件加工。高档的五轴联动数控一般由三个直线（X,Y,Z）轴和绕三个直线旋转的坐标轴(对应A,B,C)中的两个回转轴构成。五轴联动数控机床的结构有很多种。但按旋转轴的分布可以归于3种基本形式：双轴摆动铣头，双轴转台和单轴摆动铣头+单轴单轴转台等。这样五轴联动形式布局可分为三种：直线轴+双轴摆动铣头联动，三个直线轴+双轴转台联动和三个直线轴+单轴摆动铣头+单轴转台联动。
（1） 双轴摆动铣头
在轴前端是一个回转头，能环绕Z轴旋转，成为C轴，回转头上还有带可定义环绕X轴旋转的A轴或环绕Y轴旋转的B轴，旋转范围可达正负100°。这种结构类型就是两个回转轴都作用于刀具上，这种结构方式的特点是主轴加工非常灵活，工作太也可以设计得非常大，科技庞大的机身，巨大的发动机壳都可以在这类加工中心上加工。
下一篇：国内外五轴联动数控机床研究现状