五轴叶轮加工步骤
基于PowerMILL的涡轮增压叶轮五轴加工初探
２ 叶轮五轴铣削加工编程基本设置（基于 ＰｏｗｅｒＭＩＬＬ 软件）
２．１ 铣削模型的处理
在 PowerMILL 自动编程软件中，要使用针对整体叶轮的加 工模块，首先需要了解其对叶轮加工的一些定义。
1）轮毂 ：指叶轮轮毂曲面。这个曲面是将叶片根部的曲 线旋转 360° 得到的。
2）套 ：指叶轮的包裹曲面。这个曲面是将叶片顶部的曲 线旋转 360°得到的。
注意 ：不同的 CAM 软件（例如 HyperMILL），对加工特征 的定义不一定相同。
２．２ 叶轮的五轴铣削加工编程过程
２．２．１ 导入加工模型
启动 PowerMILL 软件后，输入加工模型。 加工模型导入后，单击普通阴影模式，再单击轴测图模式。 观察导入的模型，可以发现曲面有 2 种颜色，一面是蓝色，另 一面是棕红色。蓝色说明这个曲面方向朝外，将来刀轴的方向 是正确的。如果输入的模型是整个实体，系统判断正反面一般 没有问题。但输入多个曲面，则有可能判断不对。按下键盘上 的“Shift”键，用鼠标选择棕红色的曲面后，再单击右键，在 弹出的右键菜单中，选择“反向已选”，这个曲面的加工方向 就正确了。如果棕红色曲面多，可重复多次这个操作。
根据叶轮的几何结构特征和使用要求，现在的基本加工 工艺流程是 ：1）在锻铝材料上先车削加工回转体的基本形状。 （数控车床完成本工序）；2）粗加工流道部分（五轴加工中心完 成本工序）；3）精加工流道部分（五轴加工中心完成本工序）； 4）叶片精加工（五轴加工中心完成本工序）
与前面章节的五轴编程加工不同，PowerMILL 的叶轮五轴 编程加工，只需要提供上述曲面的模型即可，并不需要提供整 个叶轮的实体模型。
6）分流叶片 ：在 PowerMILL 里，分流叶片为左翼叶片和 右翼叶片之间较小叶片的两侧曲面。这个需要在设计完成后的 叶片上提取该曲面。如果叶轮没有分流叶片，可以不提供这个 曲面。
基于UG NX的整体叶轮五轴数控加工
1 前言叶轮是压缩机、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，主要有美国叶轮制造公司NREC推出的专用软件包：MAX-5，MAX-AB；瑞士Starrag生产的数控机床所带的整体叶轮加工模块，还有Hypermill等专用叶轮加工软件。
此外，一些通用的软件如：UG、CATIA、PRO/E、 MasterCAM等也能用于整体叶轮的加工。
本文选用UG NX4.0对整体叶轮进行加工轨迹规划。
2 加工工艺及装备分析2.1 加工工艺流程规划叶轮的一般构成形式是若干组叶片均匀分布在轮毂上，相邻两个叶片间构成流道，叶片与轮毂的连接处有一个过渡圆角，使叶片与轮毂之间光滑连接。
叶片曲面为直纹面或自由曲面。
整体叶轮的几何形状比较复杂，一般流道较狭窄且叶片扭曲程度大，容易发生干涉碰撞。
因此主要难点在于流道和叶片的加工，刀具空间、刀尖点位和刀轴方位要精确控制，才能加工到其几何形状的每个角落，并使刀具合理摆动，避免发生干涉碰撞。
叶轮加工首先由最初的毛坯——棒料、铸造件或者锻压件采用车床进行外轮廓的车削加工，得到叶轮回转体的基本形状。
通过对叶轮结构和加工工艺的分析，叶轮加工主要由粗加工叶片间流道（叶轮开粗）、流道曲面的半精加工、叶片精加工、流道精加工和倒圆部分的清根加工等工序组成。
2.2 刀具选择刀具刚性和几何形状是叶轮加工刀具选择的主要因素，在流道尺寸允许的情况下尽可能采用大直径的刀具。
五轴加工巅峰竞技，欧美日各尽洪荒之力展示叶轮叶片加工绝技
五轴加工巅峰竞技，欧美日各尽洪荒之力展示叶轮叶片加工绝技叶轮叶片，是航空发动机、汽轮机等装置核心的部件。
叶轮既指装有动叶的轮盘，又指轮盘与安装其上的转动叶片的总称。
在航空发动机中的涡轮叶片处于温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位，而被称为第一关键零件。
由于其复杂的曲面结构，以及近乎苛刻的应用环境，使得叶轮叶片成为最为典型的难加工结构件。
叶轮叶片加工，素有“五轴加工的巅峰竞技场”之说，可见其在机加工技术上的典型代表作用，其先进的加工方案，深受国内外技术达人们的关注与追捧。
针对航空航天叶轮叶片加工难题，今天小编也是尽了洪荒之力为大家搜罗了来自欧美日五个国家的先进解决方案，分别从软件设计制作模组、航空叶片加工、耐高温刀具加工工艺、刀具夹紧系统、切削液五个方面进行了精彩讲解，供大家共同学习，共同进步。
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Cimatron E 五轴加工教程
五轴加工教程之阳早格格创做－－Cimatron China技能工程师胡志林使用5轴航空铣创造劣化涡轮叶片刀路轨迹正在该教程中将训练以下真质：1、为叶片创造没有戴搞涉查看的下粗度粗加工，刀轴沿直里法矢目标2、落矮层间赶快跳刀下度3、节造刀路轨迹使其正在没有克没有及真止倒扣加工的机床上运止4、建改切削仄里赢得沿叶片轴背越收光逆的切削纹理5、使用鸿沟样条线赢得比简朴切削仄里越收光逆的刀路轨迹6、应用起初面加进叶片顶端7、应用切背进退刀切削8、使用自动搞涉查看简略刀尖大概切削涡轮叶片轴的位子9、使用自动搞涉查看使刀具正在搞涉涡轮叶片的场合倾斜10、应用搞涉查看正在尖角处来处多余搞涉11、使用笔式追踪刀路没有戴刀尖搞涉查看赢得更光逆的刀路训练1–创造粗加工路径加载叶片并导进Improt.elt到NC文档，查看物体的直里目标，切换直里法背背中的是乌色直里.加进办法：分解－直里目标大概工具条上的.注释：为了使改变对付模型灵验，导进的数据该当战本初文档排除联系，为了反转某些里的法背，请使用“脚动模式”建改直里目标.创造5X TP.创造所有直里的整件并定义毛坯为所有直里偏偏移1mm.创造主选项为5X航空铣步调.正在步调树坐中使用以下的树坐:采用刀具按钮依照以下图示定义新的刀具确认之后，加进5X航空铣刀路轨迹对付话框.正在直里路径页里，采用“等下”按钮而后采用“导动直里”按钮，切换到采用导动直里图标.通用的整件直里采用功能灵验，采用绿色的直里并退出（MMB）中断采用，返回界里.采用确认，保存估计刀路，刀路隐现如下图：不妨瞅出退刀下度非常下，咱们期视落矮赶快抬刀下度，编写步调请采用连刀页里树坐赶快抬刀下度为54mm.刀路隐现如下：保存上头的步调.训练2–粗加工角度节造包管正在某些机床上举止非倒扣切削一些机床轴正在一定角度的范畴内转动，没有克没有及举止倒扣加工，咱们将通过角度节造查看正在5AxMSurf内的角度输出.注释：一些机床倾斜角度为45度，那些机床普遍没有克没有及超出90度（比圆DMU70V,大概DMU80P...)创造一个新的步调，刀轴统造选项按以下页里树坐：激活正在XZ仄里内的角度范畴树坐为0到180度，正在YZ仄里内树坐共样的角度.刀轴目标没有会与Z轴超出90度，挨启疑息框瞅察线框模拟，注意到K>=0.保存并创造新的步调.训练3-建改加工仄里的角度咱们期视建改刀路一边正在刀尖使用齐切削，果此仄止于刀路轨迹的仄里与之联系的坐标系必须与直里最下鸿沟直线仄里沉合.注释：您期视最大极限的正在所有整件赢得统一的刀路缩小跳刀角度，正在多轴加工一个非常小的角度皆能引起机床轴非常大的疏通.正在下图中不妨瞅出新旧刀路轨迹辨别：新步调所有的刀路皆仄止于叶片顶部直里，果此第一层切削真足盘绕叶片切削.保存并创造新的步调.训练4-创造仿型刀路以上刀路轨迹抬刀较多，为了赢得更少的退刀咱们当前需要的是刀具末究正在上鸿沟战下鸿沟的刀路.不妨通过二种要领定义，直线大概直里，二种要领得出的截止分歧，咱们将演示二种要领，最先是通过直线.注释：仿型刀路正在没有准则形状的整件加工中是最罕睹战广大应用的加工战术，挨启直里路径页里，改变仄止切削为根据二条直线仿型加工.挨启直里路径页里改变正在XY仄里内的铣削角度战正在Z背铣削角度，树坐角度如下图所示：采用启动直里上表面为第一导线，底部直线为第二导线，改变单背切削办法为单背切削办法.下图中不妨瞅出新的刀路轨迹与之前的没有共：正在下个训练中咱们将教习何如应用起初面，以及使用进退刀圆弧走刀与消进退刀痕迹.训练5-为启关表面采用起初面并应用圆弧进退刀咱们将建改刀路轨迹以便正在顶端爆收沉复的切削，果此根据坐标系建坐的仄止于刀路轨迹的仄里必须为直里顶部仄里的鸿沟直线.注释：对付于涡轮叶片的加工最佳是正在叶片顶部采与小圆弧进退刀而没有是大的直里区，那样会更佳的举止扔光 .编写上个步调，采用直里路径，采用起初面如下图.刀路轨迹爆收变更，刀路起初面从鸿沟处启初，侧背步距也从采用的鸿沟启初.更佳的加工战术是应用圆弧进退刀，为了达到此脚段，再次编写上个步调，咱们切换到连刀页里，那里咱们应用进刀宏指令切进整件，使用退刀宏指令离启整件.刀路轨迹如下：上图的进、退刀轨迹本来没有太理念，咱们那里改变切背圆弧为笔直切背半径，将改变圆弧角度为90度.刀路轨迹如下所示：当前咱们将应用进、退刀圆弧到所有层里，由于层间步距该当小于间隙的宏指令疏通，咱们那里树坐300%对付于止间的大疏通以及止间的小疏通咱们皆采用应用宏，所以每个小于300%步距（3倍的1mm＝3mm）的疏通将会真止挨断进退刀圆弧.如果咱们小心瞅察刀路会创造刀具与底部直里搞涉了.下个训练咱们将处理那些搞涉，保存并创造新的刀路轨迹.训练6-自动搞涉查看那里有歉富的5轴搞涉查看战术，咱们不妨定义4种分歧的直里几许，定义分歧的偏偏移值，举止下粗度的预防搞涉估计.注释：自动搞涉查看是最要害的挑拨之一，3轴加工咱们只消沿Z轴退刀便不妨包管没有交触到所有搞涉里，正在5轴咱们不妨定义退刀，移走刀路大概者倾斜刀轴，为了预防搞涉请挨启搞涉查看页里，采用忽略搞涉面战术并查看刀尖位子，采用所有粉色战蓝色的里为查看直里.爆收的刀路如下图所示，所有刀尖搞涉的场合通过搞涉统造被简略，该要领为处理搞涉的基础要领，由于刀具的一些位子被简略，切削会中断，咱们将正在之后的训练中处理该问题.您将瞅到刀尖没有再有搞涉，搞涉查看简朴的来除了刀尖的搞涉面位，但是正在刀轴仍旧有搞涉历程，为了加工更多的启动直里简略搞涉面没有是最佳的要领，那里咱们采用其余的预防搞涉的要领 . 挨启搞涉查看页采用第二项搞涉选项，刀柄统造采用“使用最大角度倾斜刀具”并使用侧倾角为+-90，大概咱们期视只通过粉色的直里举止刀轴搞涉查看，所以只采用查看直里#2 ，查看直里上的结余毛坯该当稍大于公好比圆0.05，查看页里应如下.保存并估计瞅察TP截止.训练7-加工圆角为了加工圆角咱们创造仄止于直里的刀路轨迹并举止搞涉查看，挨启直里路径页里采用仄止于直里，采用简朴直里表面蓝色的直里并采用绿色的直里为导动直里，采用“与决于切削数量.”正在工具页里采用“根据刀具核心举止估计”.注释：使用5X航空铣削估计直里基础交触面，您大概期视把刀心从简朴直里鸿沟普及3mm以赢得所需圆角，正在直里路径、下档页中采用3mm.刀路轨迹如下：。
五轴加工实例
五轴加工实例
以某航空器零部件制造为例，探讨五轴机床在碳纤维复材制品加工中的应用。
该零部件具有复杂的三维曲面和严格的力学性能要求。
首先，分析零部件结构和性能要求，确定采用碳纤维复合材料制作。
然后，按照以下步骤进行加工：
1. 准备毛坯：采用预浸料叠层法制备碳纤维复合材料毛坯，严格控制层数和叠层顺序。
2. 定位安装：将毛坯放置在五轴机床的工作台上，使用专用夹具进行定位和固定。
3. 加工处理：根据航空器零部件的曲面特征，采用五轴联动的方式进行高效加工。
同时，合理设定切削参数，确保加工质量和效率。
4. 测量检查：加工完成后，对零部件进行尺寸精度和表面质量的测量检查。
采用非接触式测量技术，如激光跟踪仪等，以提高测量精度和效率。
经过检测，本次加工的碳纤维复材制品符合设计要求，具有良好的性能表现。
基于五轴联动加工技术的叶轮加工方法分析
ＤＯＩ：１０．１９３９２／ｊ．ｃｎｋｉ．１６７１ ７３４１．２０２０１９１２０基于五轴联动加工技术的叶轮加工方法分析钟国成桂林航天工业学院 广西桂林 ５４１０００摘 要：叶轮是动力机械中不可缺少的重要部件，已经被广泛应用于汽车制造、航空航天等多个领域。
由于叶轮本身的结构复杂性较强，应用传统加工技术困难性大，性价比不高。
五轴联动加工技术可有效避免刀具干涉，提升表面质量，增强加工精度，性价比高，目前已经逐渐取代传统加工技术。
本文主要讨论了基于五轴联动加工技术的叶轮加工思路与具体加工方法，以供参考。
关键词：五轴联动加工技术；叶轮加工；方法 所谓五轴联动加工技术，简单来说就是一种在ＣＮＣ控制下五个坐标轴协调运动加工零件的加工技术，它以计算机网络技术作为主要的技术支撑。
随着加工技术的持续发展，虚拟仿真技术逐渐被应用于五轴联动加工中，给后者加工质量与精度的提升产生了重大的积极影响。
基于五轴联动加工技术加工叶轮，为避免刀具干涉、碰撞，先在仿真环境中构建叶轮模型，经多次试验后确定切削参数，并对其进行验证，再将参数录入五轴联动数控机床，叶轮一次成型。
这不仅能提升叶轮加工质量与精度，也能减少加工叶轮的必要时间，同时做到资源的有效节约。
那么，基于五轴联动加工技术的叶轮加工具体方法是什么样的呢？以下就是笔者对此的分析与论述。
一、基于五轴联动加工技术的叶轮加工思路（一）工艺流程叶轮加工主要是加工叶片与流道，由于叶片通常为扭曲状，而流道则很狭窄，所以加工中常有干涉、过切、碰刀现象。
为了实现对这些现象的有效规避，并保证加工精度，选择分阶段济钢。
第一阶段，叶片、流道粗加工，主要采用五轴曲线加工法，对于流道，先进行结构分割后再加工；第二阶段，叶片精加工与清根处理，主要采用五轴侧铣方式；第三阶段，流道精加工，主要采用五轴限制面加工法。
（二）五轴加工刀具路径规划（１）粗加工刀具。
第一阶段粗加工从流道深度延伸的方向进行分层加工，合理连接每层的刀具路径，使之构成整体加工路径。
基于UG NX的复杂曲面叶轮五轴数控加工技术
基于UG NX的复杂曲面叶轮五轴数控加工技术前言作为动力机械的关键部件，整体式叶轮广泛应用于航天航空等领域，其加工技术一直是制造业中的一个重要课题。
从整体式叶轮的几何结构和工艺过程可以看出[1]，加工整体式叶轮时加工轨迹规划的约束条件比较多，相邻的叶片之间空间较小，加工时极易产生碰撞干涉，自动生成无干涉加工轨迹比较困难。
因此在加工叶轮的过程中不仅要保证叶片表面的加工轨迹能够满足几何准确性的要求，而且由于叶片的厚度有所限制，所以还要在实际加工中注意轨迹规划以保持加工的质量[1]。
目前，我国大多数生产也轮的厂家多数采用国外大型CAD/CAM软件，如UG NX、CATIA、MasterCAM等。
本文选用目前流行且功能强大的UG NX3.0对复杂曲面整体叶轮进行加工轨迹规划。
1 整体叶轮数控加工工艺流程规划根据叶轮的几何结构特征和使用要求（如图1），其基本加工工艺流程为：1）在锻压铝材上车削加工回转体的基本形状；2）开粗加工流道部分；3）半精加工流道部分；4）叶片精加工；5）对倒圆部分进行清根。
图1. 叶轮的基本几何特征1.1 刀具的选择为提高加工效率，在进行流道开粗和流道半精加工过程中尽可能选用大直径球头铣刀，但是也要注意使刀具直径2R1min小于两叶片间最小距离L1min，L1min的大小可以根据UG NX 3.0软件的分析（Analysis）功能测得。
R1min<L1min/2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R2min大于流道和叶片相接部分的最大倒圆半径rmax。
R2min>rmax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R3min小于流道和叶片相接部分的最小倒圆半径rmin。
R3min<rmin1.2 驱动方法选择本文将基于UG NX 3.0重点介绍流道开粗、流道半精加工、叶片精加工和倒圆部分清根的加工轨迹规划方法。
Cimatron E 五轴加工教程
五轴加工教程－－Cimatron China技术工程师胡志林使用5轴航空铣创建优化涡轮叶片刀路轨迹在该教程中将练习以下容：1、为叶片创建不带干涉检查的高精度精加工，刀轴沿曲面法矢方向2、降低层间快速跳刀高度3、限制刀路轨迹使其在不能实现倒扣加工的机床上运行4、修改切削平面获得沿叶片轴向更加光顺的切削纹理5、使用边界样条线获得比单纯切削平面更加光顺的刀路轨迹6、应用起始点进入叶片顶端7、应用切向进退刀切削8、使用自动干涉检查删除刀尖可能切削涡轮叶片轴的位置9、使用自动干涉检查使刀具在干涉涡轮叶片的地方倾斜10、应用干涉检查在尖角处去处多余干涉11、使用笔式跟踪刀路不带刀尖干涉检查获得更光顺的刀路练习1–创建精加工路径加载叶片并导入Improt.elt到NC文档，检查物体的曲面方向，切换曲面法向向外的是黑色曲面。
进入方式：分析－曲面方向或工具条上的。
注释：为了使改变对模型有效，导入的数据应该和原始文档解除关联，为了反转某些面的法向，请使用“手动模式”修改曲面方向。
创建5X TP.创建所有曲面的零件并定义毛坯为所有曲面偏移1mm。
创建主选项为5X航空铣程序。
在程序设置中使用以下的设置:选择刀具按钮按照以下图示定义新的刀具确认之后，进入5X航空铣刀路轨迹对话框。
在曲面路径页面，选择“等高”按钮然后选择“导动曲面”按钮，切换到选择导动曲面图标。
通用的零件曲面选择功能有效，选择绿色的曲面并退出（MMB）结束选择，返回界面。
选择确认，保存计算刀路，刀路显示如下图：可以看出退刀高度非常高，我们希望降低快速抬刀高度，编辑程序请选择连刀页面设置快速抬刀高度为54mm。
刀路显示如下：保存上面的程序。
练习2–精加工角度限制保障在某些机床上进行非倒扣切削一些机床轴在一定角度的围旋转，不能进行倒扣加工，我们将通过角度限制检查在5AxMSurf的角度输出。
注释：一些机床倾斜角度为45度，这些机床一般不能超过90度（例如DMU70V,或DMU80P...)创建一个新的程序，刀轴控制选项按以下页面设置：激活在XZ平面的角度围设置为0到180度，在YZ平面设置同样的角度。
压气机叶轮五轴联动数控加工技术
压气机 叶轮一般有两种类 型， 即整体轮 和分体轮 。 这两种 叶轮 主要 区别是在结构方面 ，其 中整体轮顾名思义就是 整体 式压气机 叶轮 ，分体轮则是由导风轮 和叶轮二者相组合而成 的。这 两种 叶轮各有优势 ， 整体轮气动． 胜能较好 ， 效率高但是 加工成本大而且维修 困难 ， 分体论 的特点与其相反 。 整体轮的 页面造 型又 可分为直纹面和 自由曲面， 目前 以直纹面应用最 广， 下 面就这两种页面造 型来进行分析 ：
压气机叶轮广泛应 用在汽车 、 船舶 、 航空 、 石油 、 医疗 、 化 工等领域 ， 他是各种涡轮增 压引擎以及推进动力装 置的关键 部位 。压气 机叶轮叶型的设计是在结合空气动力学 、流体力 学 以及工程力学 的基 础上经过复杂 的科 学计算设计 出来 的 ，
基于五轴联动数控机床的叶轮零件加工
- 89 -工 程 技 术航空发动机叶轮对于加工有着严格的要求。
由于航空发动机叶轮需要在高温下长时间的工作，因此航空发动机叶轮所使用的材料无论是在硬度还是耐磨性等方面都有着极高的性能，在使用五轴加工中心来对航空发动机叶轮进行机械加工的过程中需要结合航空发动机叶轮的特点完成对于航空发动机叶轮的建模，并结合航空发动机叶轮的材料特性来合理地选用刀具和加工进给量，确保航空发动机叶轮的加工质量与加工效率。
１ 航空发动机叶轮加工难度分析航空发动机叶轮是典型的自由曲面零件，铸造成型后修光是传统的叶轮生产采用的方法。
随着设计理论的变化和性能的改变，叶轮工作面要平滑，当叶轮的表面粗糙度较高时，容易造成叶轮的动平衡性能变差，偏心易坏，航空发动机叶轮形状变得更为复杂，将为航空发动机叶轮的制造带来极大的难度。
传统的航空发动机叶轮的加工所采用的磨削加工的方式不但使工人的劳动强度增大，生产周期长且航空发动机叶轮的生产效率较低。
由于叶轮的工作转速越来越高，航空发动机叶轮采用新型的高强度材料，这使得航空发动机叶轮更难加工。
因此人们必须考虑采用其他方法来加工叶轮。
五轴加工中心是一种高精度的空间几何加工设备，同时五轴联动数控加工技术是先进制造技术的重要组成部分和基础技术之一，将五轴加工中心应用于航空发动机叶轮的加工中将极大地提高航空发动机叶轮的加工效率和加工精度，对于航空发动机叶轮复杂的空间结构节也能够更好地控制几何加工精度。
将我国的五轴加工中心广泛应用于航空、航天以及军工等领域中对于提高相关设备的加工质量有着极为重要的意义。
五轴联动数控加工技术的发展水平不仅仅是一 个机械制造企业发展水平的重要标志，更是一个国家机械制造工业发展水平的标志 之一。
２ 航空发动机叶轮数控加工工艺分析航空发动机叶轮在工艺编制的过程中首先应当结合叶轮自身特点和实际零件相关加工常用处理方法，按粗精加工工序划分航空发动机叶轮的加工流程，按照下述工序来完成对于航空发动机叶轮的加工：工件工艺卡的编制—基于五轴联动数控机床的叶轮零件加工赵 晨1，2（1.沈阳建筑大学，辽宁 沈阳 110168；2.沈阳工程学院，辽宁 沈阳 110136）摘 要：航空发动机是飞机的动力核心，其是工业设计、制造的集大成之作。
五轴叶轮加工步骤
五轴叶轮加工一、实体造型（附件：叶轮.Z3）：二、叶轮粗加工：1、叶轮实体制作完成后，在空白处点击右键选择进入CAM加工。
2、添加坯料---配料分两部分，a为整体柸料，用于整体加工。
b为局部柸料，用于局部测试用。
a、整体柸料制作及添加过程；点击退出，再点击新建对象。
文件名输入“毛坯”---确定。
⑴只添加与实体轴向、颈项相等的圆柱体即可。
⑵改变圆柱面属性，使其变为半透明状，便于测试时观察。
属性---面---调节透明度---用鼠标框选坯料实体---确定。
b、局部柸料制作及添加过程；点击退出，再点击选择复制叶轮文件，在用粘贴新对象。
用右键点击新建对象选择“重命名”重新设置文件名称。
双击进入编辑。
⑴先导入叶轮实体，再做一个大于叶片间距的立方体；⑵选择修剪实体对坯料进行修剪。
⑶再选择修剪实体对坯料进行修剪。
⑷选择修剪实体对坯料圆边进行修剪。
⑸利用直纹面选择图中黄色线段生成修剪曲面。
⑹选择修剪实体通过修剪面修剪柸料。
⑺用删除剩余残面。
⑻点击再选择隐藏实体。
⑼利用直纹面选择图中黄色线段生成修剪曲面。
⑽点击显示所有实体。
⑾选择分割实体。
⑿选择删除切割下来的实体。
⒀先选择中的“造型”选项，在选择合并图中两部分。
⒁再用删除叶轮实体，只剩下局部毛坯。
⒂局部毛坯属性，使其变为半透明状，便于测试时观察。
属性内选择面---调节透明度---用鼠标框选坯料实体---确定⒃选择面偏移来拉伸实体。
（偏移-1）自此坯料全部制作完成。
3、点击退出后，双击进入“加工方案”。
4、右键点击选择“插入”。
把之前制作好的两个柸料导入进来。
5、右键点击选择再选择，实体将转变成毛坯。
6、局部坯料转变过程同上。
7、点击选择---快速铣削---粗加工工序---二维偏移粗加工。
8、确定加工工序后选择刀具，并设置刀具参数。
如果新建工艺可以直接点击此处来设置刀具参数，如果已有刀具可以点击此处，在“刀具列表”内选择已有刀具。
如果要是添加新刀具用右键点击选择“管理”就可以添加新刀具。
叶轮叶片加工
多叶片复杂曲面零件的设计与五轴模拟加工1.1 加工任务整体叶轮的零件视图如图1所示图1 叶轮零件针对本零件，本例中将进行叶轮底部圆弧面的加工。
此工件的毛坯为圆棒料，材料牌号为钛合金TC4.采用专用的夹具将其底面固定安装在机床C轴上。
本例中我们将完成叶轮圆弧底面的精加工。
1.2 加工工艺方案通常情况下，在大部分制造场合，单片叶轮的叶片多采用锻造方式做成毛坯，整体式叶轮类零件的毛坯多采用铸造的方式形成，然后采用3～5轴数控机床进行半精加工或精加工，特殊情况下可能还采用人工抛光的方法，形成最后的精加工。
本例中，我们就介绍整体式叶轮在5轴数控机床上的精加工工作。
（1）刀具选择：R4的球头棒铣刀（或选用锥度球头铣刀）（2）加工坐标原点的设置：工件零点取在叶轮圆弧底面大圆140的圆心点上。
（3）加工设备：五轴联动数控机床。
1.3 编程操作(设置零件加工程序)在UG NX4软件系统中对此零件进行编程的操作步骤如下：1.建立刀具路径文件夹（1）单击菜单栏中的“文件”→“打开”命令，从UG NX4文件浏览器窗口选择“train11.prt”文件并单击“确定”按钮将其打开，如图2所示。
图2 在UG NX4 中进入造型文件的NX加工界面（2）选择加工环境1)单击（起始）图标，单击“加工”命令，弹出“加工环境”对话框。
如图3所示。
2）在“CAM进程配置”列表框中选择“mill→multi→axis”，结果如图4所示。
图3“加工环境”对话框图4选择多轴铣加工配制3）在“CAM设置”列表框中选择“mill→multi→axis”，单击“初始化”按钮，进入加工过程的创建界面，弹出如图5所示的“加工创建”工具栏。
2. 创建加工方法（1）单击“加工创建”工具栏中的（创建方法）工具，弹出“创建方法”对话框，如图11→6所示。
图5“加工创建”工具栏图 6“创建方法”对话框（2）在“类型”下拉列表框中选择“mill→multi→axis”（3）在“父级组”下拉列表框中选择“MILL→FINISH”。
五轴加工工作流程及基本原理
五轴加工工作流程及基本原理摘要：简洁扼要说明五轴加工流程，并对关键节点工作原理展开详细说明。
应用齐次变换法，对五轴CAM刀位数据及后处理机床各轴运动进行数据建模求解，该方法简便易于理解。
关键词：五轴加工；CAM；程序后处理；齐次变换引言目前越来越多领域对其产品的设计要求日益提高，除了传统航天航空、汽车轮船等领域经常用到大曲率的曲线表面，以达到较高的空流体力学性能，日常用品因功能外观要求，也开始使用越来越多的自由形状。
传统3轴加工仅可加工一个单凸曲线特征的表面，对复杂曲线变化的表面（深凹或低切）无能为力，此时需要使用5轴加工。
另外对形状尺寸公差要求严格的产品，也可采用5轴一次装夹进行多面加工，避免多次装夹导致精度损失。
成功的5轴加工取决于4个不同程度互相依赖的因素：●机床（床身结构刚性、主轴稳定性、传动系统精度等）●控制硬件（电机、反馈部件、驱动器等）●控制软件（数控系统运动、插补算法等）●工艺编程软件（刀具轨迹的生成和后处理）综述所述，在5轴加工中，机床、控制系统、刀具夹具等纯技术性能并非影响最终结果的唯一因素，结果的质量在很大程度上取决于支持整个工艺的设计工具（特别是CAM软件）的正确使用。
本文就第4点展开详细说明，对5轴加工工作流程及基本原理进行简介。
1.五轴加工工作流程简介如图1所示，五轴加工工作流程大致如下[1]：1）产品3D设计根据产品的功能及外观要求，利用CAD设计软件进行3D设计，CAD设计软件提供多种自由曲面造型，主要有Coons曲面、Bezier曲面、B样条曲面等，另外3D设计软件一般可与有限元分析软件、CAM软件进行结合对接，为产品设计优化、后续加工制造提供好的支持。
常用的CAD设计软件有：UG、Pro/E、SolidWorks等。
2）刀具位置文件生成输入产品的3D造型文件，利用CAM软件对刀具类型及参数、工艺方案、刀轴控制方式、刀具路径规则等进行设置，并计算生成刀具位置文件（该计算处理称为CAM的主处理）。
米克朗五轴机床加工叶轮
7.加工仿真
点击“仿真到末端”按钮实现加工过程的仿真。
4.添加夹具
在夹具节点上导入夹具模型文件，如图所示，发现夹具位置错误，通过“组合”— “配对”将夹具移动到正导入夹具模型文件，发现与夹具严重干涉，严重影响视野，故先将毛 坯抬高，再通过“组合”—“配对”将毛坯置于夹具上表面。
6.G代码偏置
新建一个坐标系Csys1作为工件坐标系，通过移动将坐标系原点设为毛坯底面圆心。 添加G代码偏置为程序零点偏置，从“tool”偏置到“Csys1”坐标系的原点。
机械系统设计
1.准备文件，设置工作目录
新建一个文件夹，在Vericut中设置工作目录为此文件夹，将项目所需要的文件 （机床文件、刀具库文件、机床控制系统文件、加工程序文件）添加进此文件 夹内，新建项目
2.配置机床等文件
将控制系统、刀具、数控程序等文件添加进对应节点
3.检查机床是否配置正确
通过手动数据输入，观察各个轴的运动情况，各个轴运动正确。手动输入T1M6换刀 指令，换刀点正确，机床配置正确。
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五轴叶轮加工一、实体造型（附件：叶轮.Z3）：二、叶轮粗加工：1、叶轮实体制作完成后，在空白处点击右键选择进入CAM加工。
2、添加坯料---配料分两部分，a为整体柸料，用于整体加工。
b为局部柸料，用于局部测试用。
a、整体柸料制作及添加过程；点击退出，再点击新建对象。
文件名输入“毛坯”---确定。
⑴只添加与实体轴向、颈项相等的圆柱体即可。
⑵改变圆柱面属性，使其变为半透明状，便于测试时观察。
属性---面---调节透明度---用鼠标框选坯料实体---确定。
b、局部柸料制作及添加过程；点击退出，再点击选择复制叶轮文件，在用粘贴新对象。
用右键点击新建对象选择“重命名”重新设置文件名称。
双击进入编辑。
⑴先导入叶轮实体，再做一个大于叶片间距的立方体；⑵选择修剪实体对坯料进行修剪。
⑶再选择修剪实体对坯料进行修剪。
⑷选择修剪实体对坯料圆边进行修剪。
⑸利用直纹面选择图中黄色线段生成修剪曲面。
⑹选择修剪实体通过修剪面修剪柸料。
⑺用删除剩余残面。
⑻点击再选择隐藏实体。
⑼利用直纹面选择图中黄色线段生成修剪曲面。
⑽点击显示所有实体。
⑾选择分割实体。
⑿选择删除切割下来的实体。
⒀先选择中的“造型”选项，在选择合并图中两部分。
⒁再用删除叶轮实体，只剩下局部毛坯。
⒂局部毛坯属性，使其变为半透明状，便于测试时观察。
属性内选择面---调节透明度---用鼠标框选坯料实体---确定⒃选择面偏移来拉伸实体。
（偏移-1）自此坯料全部制作完成。
3、点击退出后，双击进入“加工方案”。
4、右键点击选择“插入”。
把之前制作好的两个柸料导入进来。
5、右键点击选择再选择，实体将转变成毛坯。
6、局部坯料转变过程同上。
7、点击选择---快速铣削---粗加工工序---二维偏移粗加工。
8、确定加工工序后选择刀具，并设置刀具参数。
如果新建工艺可以直接点击此处来设置刀具参数，如果已有刀具可以点击此处，在“刀具列表”内选择已有刀具。
如果要是添加新刀具用右键点击选择“管理”就可以添加新刀具。
（刀具参数表）9、右键选择中“添加”选项，然后选择进行添加柸料。
10、右键选择中“添加”选项，然后选择添加实体；或者右键选择中“添加”选项，光标移至空白处点击鼠标中间，选择“实体”，再移动光标到实体上，按鼠标中间确定。
11、选择来设置加工参数。
12、设置好参数后点击来获取刀具轨迹。
13、点击为线框仿真。
14、选择开始仿真；前进；快进；停止；步进。
15、点击为实体仿真。
16、生成NC程序前要先设置机床参数，来选择后置系统。
17、点击选择数控系统。
18、再选择后选择来实现单把或全部刀具的添加。
19、选择把√打上。
按生成NC代码。
20、水平粗加工已经做好，下步开始旋转加工。
来给叶轮根部开粗。
21、在设置加工工序前要先加工建立局部坐标系。
点击点击22、点击红色按键，再在实体上选择建立坐标系的原点。
（如下图）23、点击黄色按键，再在实体上选择建立坐标系的X轴。
（如下图）24、点击黄色按键，可以直接输入数字，或用鼠标滚轮来调节Y轴。
（如下图）调节完确定即可。
25、点击，移动鼠标选择刚建立坐标系。
按“确认”生成局部坐标系。
26、创建完加工局部坐标系后就可以设计局部加工工序了。
点击选择---快速铣削---粗加工工序---二维偏移粗加工。
27、确定加工工序后选择刀具，并设置刀具参数。
如果新建工艺可以直接点击此处来设置刀具参数，如果已有刀具可以点击此处，在“刀具列表”内选择已有刀具。
如果要是添加新刀具用右键点击选择“管理”就可以添加新刀具28、右键点击选择在点击获得参考工序。
29、右键选择中“添加”选项，然后选择进行添加柸料。
30、右键选择中“添加”选项，然后选择添加实体；或者右键选择中“添加”选项，光标移至空白处点击鼠标中间，选择“实体”，再移动光标到实体上，按鼠标中间确定。
31、选择来设置加工参数。
32、其中要在中点击在列表内选择建立的坐标系。
33、设置好参数后点击来获取刀具轨迹。
34、点击为线框仿真；点击为实体仿真。
35、选择，切记如果要把所有工序的NC程序都输出的话，就只有把√打上。
按即可生成NC代码；如果要想生成单步工序的程序还需选择点击不想生成代码的工序再点击，然后选择把其中的√打上，然后在按就可以生成想要生成的单独的代码。
反之选择抑制的工序再点击就可取消抑制，实现多步工序同时输出NC代码。
36、检查此工序无误，就可通过矩阵加工来实现。
用右键点击要矩阵的工序选择生成矩阵工序。
37、点击矩阵工序中的，选择点击，移动光标到工件圆心处。
（如下图）38、点击移动光标选择中心正向方向。
然后设置和（因为叶片为8片，所以角间距为45副本数是8）39、设置好参数后点击就可以获取刀具轨迹了。
40、线框仿真，实体仿真和NC输出同上。
41、接下来要加工叶轮的圆口部分。
点击选择---5轴铣削--- 5轴分层切削。
42、确定加工工序后选择刀具，并设置刀具参数。
如果新建工艺可以直接点击此处来设置刀具参数，如果已有刀具可以点击此处，在“刀具列表”内选择已有刀具。
如果要是添加新刀具用右键点击选择“管理”就可以添加新刀具。
43、右键选择中“添加”选项，光标移至空白处点击鼠标中间，选择“曲面”，再移动光标到实体上选择（如图）曲面，按鼠标中间确定。
44、点击来设置加工参数。
45、点击用鼠标选取实体圆台边缘。
（如图）46、选取点击和用鼠标选取，或者直接输入数值（顶部：49.5底部：42）47、设置好参数后点击来获取刀具轨迹。
48、线框仿真，实体仿真和NC输出同上。
49、加工好凸圆要叶片顶部，点击选择---5轴铣削--- 5轴引导面等值线切削。
50、确定加工工序后选择刀具，并设置刀具参数。
如果新建工艺可以直接点击此处来设置刀具参数，如果已有刀具可以点击此处，在“刀具列表”内选择已有刀具。
如果要是添加新刀具用右键点击选择“管理”就可以添加新刀具。
51、右键选择中“添加”选项，光标移至空白处点击鼠标中间，选择“曲面”，再移动光标到实体上选择（如图）曲面，按鼠标中间确定。
52、选择来设置加工参数。
53、设置好参数后点击来获取刀具轨迹。
54、线框仿真，实体仿真和NC输出同上。
55、检查此工序无误，就可通过矩阵加工来实现。
用右键点击要矩阵的工序选择生成矩阵工序。
56、点击矩阵工序中的，选择点击，移动光标到工件圆心处。
（如下图）57、点击移动光标选择中心正向方向。
然后设置和（因为叶片为8片，所以角间距为45副本数是8）58、设置好参数后点击就可以获取刀具轨迹了。
59、线框仿真，实体仿真和NC输出同上。
60、下一步加工叶片，点击选择---5轴铣削--- 5轴侧刃切削。
61、确定加工工序后选择刀具，并设置刀具参数。
如果新建工艺可以直接点击此处来设置刀具参数，如果已有刀具可以点击此处，在“刀具列表”内选择已有刀具。
如果要是添加新刀具用右键点击选择“管理”就可以添加新刀具。
62、右键选择中“添加”选项，光标移至空白处点击鼠标中间，选择“曲面”，再移动光标到实体上选择（如图）曲面，按鼠标中间确定。
63、选择来设置加工参数。
64、设置好参数后点击来获取刀具轨迹。
65、线框仿真，实体仿真和NC输出同上。
66、检查此工序无误，就可通过矩阵加工来实现。
用右键点击要矩阵的工序选择生成矩阵工序。
67、点击矩阵工序中的，选择点击，移动光标到工件圆心处。
（如下图）68、点击移动光标选择中心正向方向。
然后设置和（因为叶片为8片，所以角间距为45副本数是8）69、设置好参数后点击就可以获取刀具轨迹了。
70、线框仿真，实体仿真和NC输出同上。
71、下一步做引导工序。
点击选择---5轴铣削--- 5轴侧刃切削。
72、确定加工工序后选择刀具，并设置刀具参数。
如果新建工艺可以直接点击此处来设置刀具参数，如果已有刀具可以点击此处，在“刀具列表”内选择已有刀具。
如果要是添加新刀具用右键点击选择“管理”就可以添加新刀具。
73、右键选择中“添加”选项，光标移至空白处点击鼠标中间，选择“曲面”，再移动光标到实体上选择（如图）曲面，按鼠标中间确定。
74、选择来设置加工参数。
75、设置好参数后点击来获取刀具轨迹。
76、线框仿真，实体仿真和NC输出同上。
77、下一步加工叶片间隙，点击选择---5轴铣削--- 5轴流线切削。
78、确定加工工序后选择刀具，并设置刀具参数。
如果新建工艺可以直接点击此处来设置刀具参数，如果已有刀具可以点击此处，在“刀具列表”内选择已有刀具。
如果要是添加新刀具用右键点击选择“管理”就可以添加新刀具。
79、右键选择中“添加”选项，光标移至空白处点击鼠标中间，选择“曲面”，再移动光标到实体上选择（如图）曲面，按鼠标中间确定。
80、右键点击选择在点击获得参考工序。
81、选择来设置加工参数。
82、设置好参数后点击来获取刀具轨迹。
83、线框仿真，实体仿真和NC输出同上。
84、检查此工序无误，就可通过矩阵加工来实现。
用右键点击要矩阵的工序选择生成矩阵工序。
85、点击矩阵工序中的，选择点击，移动光标到工件圆心处。
（如下图）86、点击移动光标选择中心正向方向。
然后设置和（因为叶片为8片，所以角间距为45副本数是8）87、设置好参数后点击就可以获取刀具轨迹了。
88、线框仿真，实体仿真和NC输出同上。
89、所有工序都设置完成后，如果想实现单独工序实体仿真，需选择，选择点击不想生成代码的工序再点击，选择点击只要报√打上，即可实现单独工序实体。
反之选择抑制的工序再点击就可取消抑制，实现多步工序实体仿真。
90、显示隐藏刀轨，可以双击工序来实现，或者右键点击工序选择来实现。