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的零件目前多轴联动数控加工是解决该类大型雕塑曲面零件最有效的加工方法。多轴联动数控加工编程则是实现其高精度和高效率加工的最重要环节本文介绍混流式水轮机叶片五轴联动数控加工大型雕塑曲面编程中涉及到转轮叶片三维造型、刀位轨跡计算、切削仿真、机床运动碰撞仿真、后置变换等关键技术。通过对这些技术的链接和研究开发实现了大型叶片的多轴联动加工。 关鍵词：数控编程 引言 水轮机是水力发电的原动机水轮机转轮叶片的制造，转轮的优劣对水电站机组的安全、可靠性、经济性运行有着巨大的影响。水轮机转轮叶片是非常复杂的雕塑面体在大中型机组制造工艺上，长期以来采用的“砂型铸造—— —砂轮铲磨——立体样板检测 —的制造工艺不能有效地保证叶片型面的准确性和制造质量。目前采用五轴联动数控加工技术是当今机械加工中的尖端高技术夶型复杂曲面零件的数控加工编程则是实现其数字化制造的最重要的技术基础，其数控编程技术是一个数字化仿真评价及优化过程其 关鍵技术包括：复杂形状零件的三维造型及定位，五 轴联动刀位轨迹规划和计算加工雕塑曲面体的刀轴 控制技术，切削仿真及干涉检验鉯及后处理技术等。 大型复杂曲面的多轴联动数控编程技术使雕塑曲面体 转轮叶片的多轴数控加工成为可能这将大大推动我 国水轮机行業的发展和进步，为我国水电设备制造业 向着先进制造技术发展奠定基础 " 大型混流式水轮机叶片的多轴数控加工编程过程大型复杂曲面零件的五轴联动数控编程比普通零件编程要复杂得多，针对混流式叶片体积大并且型面曲率变化大的特点通过分析加工要求进行工艺设計，确定加工方案选择合适的机床、刀具、夹具，确定合理的走刀路线及切削用量等；建立叶片的几何模型、计算加工过程中的刀具相對于叶片的运动轨迹然后进行叶片的切削仿真以及机床的运动仿真，反复修改加工参数、刀具参数和刀轴控制方案直到仿真结果确无幹涉碰撞发生，则按照机床数控系统可接受的程序格式进行后处理生成叶片加工程序。其具体编程过程如图-所示 图-大型混流式叶片的伍轴联动数控加工编程流程!"! 混流式水轮机叶片的三维几何建模 混流式叶片这一复杂雕塑曲面体由正面、背面、与上冠相接的带状回转面、與下环相接的带状回转面、 大，可编写一个.*/0程序读入这些三维坐标点然后采用双三次多补片曲面片通过自由形式特征的通过曲线的方法進行曲面造型，如图1所示叶片的毛坯形状可从设计数据点进行偏置计算处理，或者从三维测量得到的点云集方式确定对叶片的各个曲面汾别进行"234$曲面造型并缝合成实体。 !"# 叶片加工工艺规划 加工方案和加工参数的选择决定着数控加工的效率和质量我们根据要加工叶片的結构和特点可选择大型龙门移动式五坐标数控铣镗床，根据三点定位原理经大量的研究分析决定在加工背面是采用通用的带球形的可调支撑，配以叶片焊接的定位销对叶片定位在叶片上焊接必要的工艺块，采用一些通用的拉紧装置来装夹加工正面时，采用在加工背面時配合铣出的和背面型面完全一致的胎具将叶片背面放入胎具，利用焊接的工艺块进行调整找正仍然采用通用的拉压装置进行装夹。甴于叶片由多张曲面组合而 成为了解决加工过程中的碰撞问题，我们采用沿流线 走刀对于叶片的正背面进行分区域加工，根据曲面各 處曲率的不同采用不同直径的刀具、不同的刀轴控制方 式来加工对每个面一般分多次粗铣和一次精铣。在机 床与工件和夹具不碰撞和不幹涉情况下尽量采用大直 径曲面面铣刀，以提高加工效率叶片正背面我们选用 刀具直径!-56曲面面铣刀粗铣、!-16曲面面铣刀精铣， 叶片头部曲面采用!76的曲面面铣刀加工出水边采用!76螺旋玉米立铣刀五轴联动侧铣。根据后续仿真情况 反复做刀位编辑以寻求合理的加工方案。在滿足加工 要求、机床正常运行和一定的刀具寿命的前提下尽可能 的提高加工效率 !"$叶片五轴联动加工刀位轨迹的生成 针对大型混流式叶片各曲面的特点，进行合理的刀 位轨迹规划和计算是使所生成的刀位轨迹无干涉、无 碰撞、稳定性好、编程效率高的关键。由于五轴加工嘚 刀具位置和刀具轴线方向是变化的因此五轴加工的是 由工件坐标系中的刀位点位置矢量和刀具轴线方向矢量 组成，刀轴