复杂整体叶轮数控加工关键技术研究

杨国生

【摘要】复杂整体叶轮数控加工的关键技术是将普通加工技术与计算机相关技术有机结合在一起发展而来的。笔者在本研究中针对复杂整体叶轮数控加工的关键技术进行了具体的探讨。通过对复杂整体叶轮数控加工的概念及其发展和复杂整体叶轮数控加工的内容的阐述简单说明了复杂整体叶轮数控加工的内涵。另外还详细介绍了复杂整体叶轮数控加工的关键技术的内容及过程，还有复杂整体叶轮数控加工的关键技术中应注意的问题。

【关键词】复杂整体叶轮数控加工；关键技术；研究

前言

隨着科学技术的飞速发展，机械加工技术也与时俱进地更新换代，技术要求也逐渐变得严格。为了保证加工成品的合格率，必须调整工作里的每个细节。提高产品的精度避免成品不合格造成的负面影响。随着不规则形状零件对现代机械技术发展的挑战越来越高，加工技术的提高也急不可待。复杂整体叶轮数控加工技术取代传统加工技术成为主要加工技术也是时代发展的潮流。

1.复杂整体叶轮数控加工的内涵

1.1复杂整体叶轮数控加工的概念及其发展

复杂整体叶轮数控加工是指在机床上利用整体叶轮数控技术对零件进行加工的一个复杂的过程。复杂整体叶轮数控加工和非复杂整体叶轮数控加工的流程从整体上来说是大致相同的，但在技术上却大相径庭。采取数字信息控制和加工零件的复杂整体叶轮数控加工方法是针对零件种类多样、相同型号产量少、结构复杂、精度要求高等现实状况达到高效化和自动化加工的有效方法。复杂整体叶轮数控加工的发展方向是高速和高精度。上世纪50年代，MIT设计了APT。APT具有程序简洁，方法灵活等优势。但也有很多不足之处如对于复杂的几何形状，无法表达几何即视感[1]。为修正APT的不足，1978年，法国达索飞机公司开发了CATIA。这个系统有效的解决了几何形状复杂、难以表达即视感的缺陷。国内外从事整体叶轮数控加工的相关领域，针对实际生产加工中的各项关键技术进行了较为细致的研究，并且将诸多可行性成果投入到实践过程中，取得了极佳的生产效益。例如：通过分析了五坐标数控加工中非线性误差产生的原因，建立了适用于五坐标数控加工的非线性误差计算模型。再如，针对五坐标数控加工中刀轴矢量的转动会产生非线性误差及刀轴矢量受机床转动行程限制的问题，提出了满足允许加工误差的五坐标数控加工刀具轨迹计算方法。总之，这些针对复杂整体叶轮数控加工关键技术的研究内容，对与实践加工过程而言，值得借鉴并应用。

1.2复杂整体叶轮数控加工的内容

复杂整体叶轮数控加工的内容有挑选适宜在数控机床上加工的零件，对复杂整体叶轮数控加工方案进行确定；详细绘制所加工零件和叶轮的图纸；确定复杂整体叶轮数控加工的详细流程，如具体工作的分工、工作的前后顺序、加工器具、叶轮的选择与位置确定、与其他加工工作的衔接等；修正复杂整体叶轮数控加工的流程。确定复杂整体叶轮数控加工中的允许误差；指挥叶轮数控机床上一些技术部分工作等。

2.复杂整体叶轮数控加工的关键技术

2.1复杂整体叶轮数控加工的关键技术内容

复杂整体叶轮数控加工的关键技术的内容就是明确零件的什么部位需要进行复杂整体叶轮数控加工，经过什么流程，如何确定这些流程的前后顺序等等。通常在复杂整体叶轮数控加工时确定零件加工的工作步骤有如下几种方法：按所使用的工作器具确定。为了减少切换工作器具次数，节省时间，可以采取将同一种工作器具集中使用的方法来确定工作步骤。在一个工序中使用同一个工作器具的全所有步骤率先集中，统一完成后然后再使用第二种工作器具进行该种工作器具所要加工的所有步骤，以此类推。平面孔系零件一般使用点位、直线操控数控机床来加工，制定加工的工作步骤时，着重于控制加工精度、成品率和加工所需时间。旋转体类零件通常使用数控车床或磨床加工。在车床上加工时，一般加工成品冗余多，使用粗加工方法。数控车床上用到低强度加工器具加工细小凹槽的情况很频繁，因此适于斜向进刀，一般不要崩刃。平面轮廓零件一般使用数控机床加工。方法上应该着重把控切入与切出的方向。使用直线和圆弧插补功能的数控机床在加工不规则零件的曲线轮廓时，一定要用最短的直线段或圆弧段来无限逼近零件轮廓，让零件的误差在合格的基础上加工的直线段或弧段的数量最少为最佳方案[2]。立体轮廓零件：某些形状的零件被加工时，由于零件的形状和表面质量等多方面问题致使零件强度较差。机床的插补方法可以解决这一难题。在加工飞机大梁直纹曲面时，如果加工机床是三轴联动便只能使用效率较低的球头铣刀；如果机床是四轴联动，则可以使用效率比球头铣刀高的圆柱铣刀铣削。

2.2复杂整体叶轮数控加工的关键技术过程

复杂整体叶轮数控加工的关键技术的一般过程要经过阅读零件，技术分析，制定技术，数控编程，程序传输。复杂整体叶轮数控加工之前应该绘制好零件的加工设计图稿。在数控机床上加工零件时，应该先按照之前绘制好的零件图稿来分析零件的结构、材质、几何形状、大小和精度要求，并采用分析结果作为确定零件复杂整体叶轮数控加工技术过程的基础。确定复杂整体叶轮数控加工技术过程，要先详细了解零件复杂整体叶轮数控加工的内容和原则；之后再设计加工过程，挑选机床和加工零件所需的器具，确定零件的加工位置和装夹，确定复杂整体叶轮数控加工中工作的步骤和顺序，确定每个工作步骤中具体的工作器具的使用方法及切割大小；还需要填写复杂整体叶轮数控加工的技术文件、加工程序及程序校验等。通过实际的操作经验总结，单纯的按照之前设定的复杂整体叶轮数控加工程序来实际操作加工零件依然存在很多缺陷。因为人力工作可能对程序的具体步骤和原理不够明确，对编程人员的本意理解也不是很透彻，通常需要编程人员在零件加工时对加工人员进行现场的指导，这种情况对于零件数量较少的加工状况还能勉强正常工作，但对于时间长、数量大的生产情况，就会生出很多问题。所以，编程人员对复杂整体叶轮数控加工程序比较复杂和不易理解的部分进行适当的补充和说明的作用是不可小觑的，尤其是要针对那些需要长时间和大批量生产零件的复杂整体叶轮数控加工程序特别关键。

2.4复杂整体叶轮数控加工的关键技术中应注意的问题

在复杂整体叶轮数控加工的关键技术中一定要注意并且预防工作所使用的叶轮在工作中和零件等出现不必要的摩擦，所以一定要明确的强调工作人员复杂整体叶轮数控加工的关键技术编程中的加工器具的加工路线，使加工人员在加工前就都清楚明了的知道加工路线[2]。与此同时还应该设置好固定紧叶轮的位置，如此便可以减少不必要的问题出现。除此之外，对于某些程序问题需要调整程序及加工叶轮路线和位置时必须事先告知操作人员，以防出现不必要的问题。

结语

本研究的意义在于让读者对目前为止最前沿的复杂整体叶轮数控加工的关键技术有一个全面性的掌握。由于我国目前复杂整体叶轮数控加工的关键技术处于飞速发展阶段，关于复杂整体叶轮数控加工的关键技术引进速度非常迅猛，却缺乏对复杂整体叶轮数控加工关键技术操作完全了解和掌握的人才，因此加快对复杂整体叶轮数控加工关键技术的了解和学习，加大这方面人才的培养力度也急不可待。

参考文献

[1]中国机床工具工业协会行业发展部.CIMT2001巡礼[J].世界制造技术与装备市场，2012，12（3）：18-20.

[2]梁训王.机床技术发展的新动向[J].世界制造技术与装备市场，2013，11（3）：21-28.