轴流式叶轮的数控加工

3. 叶轮几何结构的特点
除了加工时间和精度之外，叶轮类零件所固有的一些特定的几何结构特点，也是加工编程时很难处理的地方。换句话说，并非任何软件都能很好地解决以下这些问题：
（1）长、短叶片
在许多场合，为了改善叶轮性能，叶轮往往设计成一系列长、短叶片组成。而正是这些短叶片处理，特别是短叶片进口边的处理，给编程人员提出了挑战。
（2）进、出口边修圆
当按直纹面成形法构造出了叶片的两个面，分别叫作压力面和吸力面，如何按设计人员的要求进行圆角过渡，如图9所示，图样要求的圆角可能是各种各样，有向外延伸的，也有内缩的，有多段圆弧构造的，也有椭圆形的。特别是缩进形边缘，将作如何处理呢？
（3）叶片根部变半径圆角
在叶轮进口处，为了减少阻塞损失，往往要求叶片根部圆角半径要小，而在叶片中部，为了改善叶片承受应力情况，又要求叶片根部圆角半径大，即从叶轮的进口到叶轮出口半径是变化的，而且两面变化规律不一样。
（4）不可避免的过切现象
对于不可展开的直纹面，由于直线元在与轮毂和轮盖相交点的法向不一样，如图10所示,如果简单地根据直线元来定义刀轴的话，必然会引起刀具切入叶片。这样加工出的叶片，即使保证了轮盖和轮毂处的厚度，叶片中间也削薄了，成了两面中凹的情况。而通用CAM软件却恰恰只能沿内、外子午线定义刀轴，叶片变形无法避免，而且随着叶片扭曲程度的增加，过切量变得非常大。
（5）进口边的处理
进口边不与轴线垂直时，其加工处理也是一般通用CAM软件很难处理的,如图11所示。

五、轴流式叶轮的数控加工
由于轴流式叶轮的几何特点，在叶片精加工时，只能采用点加工的方法，如图12所示。 同样，为了提高加工效率和改善加工质量，对CAM软件也有较高的要求。
首先，要求CAM软件具有强大的复杂曲面造型功能，以满足叶轮各局部造型设计要求。 其次，因为点加工容易引起与相邻叶片的干涉，而且在叶片相对较长时，也容易发生刀柄与零件的干涉现象，所以要求CAM软件5轴加工方式多，能够计算刀柄与零件的干涉。

六、加工模拟与仿真分析及优化
以前，大部分用户在用CAM软件编程后，为了验证程序的正确性，采用各种各样的试切方法，如走空刀，切削泡沫和木材等。这些试切方法费时费力，最危险的是，有些潜在问题和干涉现象不能发现。
当前在越来越激烈的竞争下，数控加工用户都采用在计算机上进行加工模拟验证分析及优化。这是因为：
1.由于不同的原因，如编程时选择加工方式不理想，后置处理程序有缺陷，或因为编程人员经验不足，最后的加工程序往往会有一些意想不到的问题出现。
2.希望在零件加工之前，对程序进行检查，以免不必要的浪费。
3.希望进行干涉检查，及时对必须修正的地方进行修正甚至重新编程，以保证向机床操作人员提供正确的加工程序。
4.希望知道干涉量有多大。希望能测量加工后的零件与设计图样要求之间的差别。
5.希望模拟零件装夹与加工中机床的真实运动情况，以避免机床部件与夹具和零件的碰撞