1引言
随着当代科技发展，在大型飞机制造过程中钦合金风扇叶片的应用越来越多，但是其切削加工时仍存在效率低下、曲面复杂、厚度很薄等问题。整体叶盘式结构的应用可使航空发动机推重比、工作效率、寿命及可靠性大大提高，在航空发动机上获得了日益广泛的应用，但是对加工技术和装备却有很高的要求。本文主要针对钦合金叶轮叶片的造型方式，数控加工工艺、仿真以及后置处理等方面。
2钦合金加工特性
2. 1切削力大
在切削加工过程中，金属材料的强度和硬度越高，切削时所需切削力越大。然而当切削力越大，刀具的磨损也就越快，因此，钦合金材料的可加工性特别差。
2. 2切削温度高
由于钦合金材料切削加工过程中，切削位置的温度非常高，可达到1100-1 200℃之间，切削区域的超高温度容易把刀尖快速熔化或粘结，从而加速刀具的磨损。
3曲面造型方法
3. 1中性面叶顶曲线和叶根曲线的构造方法
通过曲线反算法构造样条曲线。一般有3个步骤:曲线两端的边界条件确定;对插值曲线的控制点进行反算;插值曲线节点矢量的确定。
4数控加工关键工艺控制
4. 1工艺解决叶片难加工、易变形途径
4.1.1填充辅料
粗加工结束后，回填辅料，以克服精加工过程中叶片产生的形变。经常用的填充材料主要有树脂、石蜡、低熔点合金等，由于石蜡收缩率大、低熔点合金容易造成污染，所以它们的使用会受到限制。
4. 1. 2加工余量确定
根据经验，粗加工余量一般在2-4 mm之间。其次，粗开槽后的余量一定要均匀，避免叶片上的余量有突然变化，否则精加工时在余量突变处由于叶片变形不一致，产生过渡痕迹，影响表面质量。
4. 1. 3应用高速切削方式
加工时运用高转速(10 000 r/min)、慢进给(0. 05 mm)、多行程的切削方式，进而降低切削力对零件加工产生的影响。为了让加工精度和表面质量更高，我们采用高速切削的加工方式。
4. 2铣削方式
加工时采用型腔铣，但用顺铣的走刀方式进行。加工时考虑工艺性，还要运用分层加工，特殊的加工曲面可能还要用到台阶式来回铣削等方法。为避免形成氧化皮、磨损刀具，切削过程中刀具不能停顿，切削结束后应立即退刀。
4. 3编程控制
4. 3. 1进刀方式
进刀方式采用圆弧进刀，这样能使切入更加平稳，减小了叶轮、叶片对刀具的冲击力。在精加工过程中，避免在轮廓处停刀，如此能减小切削力突然变化，尽量不要因为弹性变形而在工件上留下刀痕。
4. 3. 2走刀路径
加工钦合金风扇叶片时，对加工精度来说走刀路径的影响很大。为了利于定位，具有定位功能的表面尽可能采用由内向外的铣削方式。
5多轴联动数控加工仿真
5. 1叶片数控加工仿真的流程
5.1.1构建叶片加工仿真环境
数控加工仿真技术就是将叶片的真实加工过程映射在虚拟加工环境中进行。首先对要采用的数控机床、零件毛坯、夹具及加工刀具等真实的加工环境进行映射，从而构造出仿真加工环境。其中包括:建立刀具模型，.建立夹具模型，建立毛坯模型。操作具体步骤:以机床中相关部件的实际尺寸，利用UG模块的各种标准设计特征的生成和编辑、各种曲线生成、扫掠实体、旋转实体、布尔运算等工具建立机床各部件的实体模型，然后导入VERICUT仿真软件，建立刀具库，在仿真软件中新建用户文件，设置所用CNC系统，建立机床运动模型，添加各部件的几何模型，并准确定位，最后设置机床参数。在仿真叶片加工的整个过程中，修正加工中可能存在的各种问题，我们要根据实际加工机床或加工中心的具体运行状况在计算机上进行与之对应的模拟仿真。
5. 1. 2加工过程的仿真计算
仿真计算是加工仿真过程的核心，其计算结果就是评估NC程序是否正确的依据。
5. 1. 3碰撞干涉检验
仿真过程的干涉和过切检验是指加工过程中刀具与工件、夹具、工作台等机床部件之间发生的干涉。因为仿真过程中是三维实体造型，所以干涉检验实质上就是判断各模型部件的三维实体在运动过程中是否相交。
5. 2叶片多轴联动数控加工仿真环境的构建
叶片机床模拟加工对仿真结果来说是至关重要的，所以必须对数控机床各部件进行参数化实体建模，然后按照各部件之间的装配关系进行装配，按照几何约束条件定义各轴的运动副性质和方向，从而得到五轴联动数控机床的三维实体模型。通过软件模拟加工环境、刀具路径与材料切削过程，从而检验并优化加工程序，使机床代码有效、安全和快速地进行检验，可以降低成本，同时提高效率和质量。
5. 3加工刀具建模
在数控加工叶片时，针对叶片各加工面的特点以及加工工序的不同，必须采用不同规格、不同种类的多种刀具，如能适应五轴加工的高速球铣刀。
6后置处理
对于风扇叶片这种具有不规则形状的零件，加工程序很大，我们采取自动编程。
在前置处理过程中，利用物体之间相对运动的原理，把计算刀具轨迹的步骤全部放在工件坐标系中进行，这样不仅使得处理过程普通化，同时也简化了系统软件。待前置处理完成之后，再进行系统的后置处理，将前置处理的结果与机床的加工数据相结合，得出机床的加工参数，并对加工参数进行优化，最后得出完整的加工程序。
7结论
通过深入的学习和研究探讨钦合金风扇叶轮叶片的数控加工技术，对国内外优秀同行业的技术和经验进行借鉴并吸收，我们在技术研究及加工应用方面，同与之相关的各个领域相比较，取得了多项突破和创新，尤其是在典型零件的研制加工方面;在进行数控加工时，刀具和切削参数的选择、加工工艺的优化、加工标准的完善、加工变形分析控制等方面的技术都取得了较大幅度的提升，在这些非常关键的技术上的突破，不但提高了整个钦合金风扇叶轮的制造水平，同时，也为航空航天发动机科研进度、生产效率、优质交付等方面奠定了坚实的基础。
