VERICUTΦ200整体叶轮三维造型及五坐标数控加工
随着设计理论和技术的提高，社会对产品多样化的要求日益强烈，产品更新越来越快、多品种、中小批量生产的比重明显增加，此外强烈的市场竞争要求产品研制生产周期越来越短，传统的加工设备和制造方法已经难于适应于这种多样化、柔性化与复杂形状零件的高效高质量加工要求。因此，近几十年来，能有效解决复杂、精密、小批多变零件加工问题的复杂曲面加工的数控机床和相应的数控加工技术得到了迅速发展和广泛应用，使制造技术发生了根本的变化。三坐标联动铣床是指X、Y、Z三个方向联动，因此可以加工出三文曲面形体。20世纪60年代，国外在航空工业生产中把两个旋转运动引入数控机床，采用五坐标数控铣床加工零件。五坐标铣床除了X、Y、Z三个方向的直线运动外，再加上铣刀或工件绕X、Y、Z中的两个轴线摆动或旋转。五坐标联动数控是数控技术中难度最大的，应用范围最广的技术之一，它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工。目前，较多采用三坐标联动、五坐标联动的数控加工方法来完成复杂曲面的加工。飞机盒航空发动机的复杂结构叶轮、船用螺旋桨等都是五坐标加工的典型例子。论文网
数控加工技术中除了机床制造的硬件技术以外，还有一项重要技术就是数控加工编程技术，它直接影响到数控机床加工的精度和效率。MIT与美国各飞机公司合作，研制了第一代数控机床加工自动编程工具APT语言，它是对工件、刀具的几何形状及刀具相对于工件的运动等进行定义时所用的一种接近于英语的符号语言。随后，世界各国还发展了各有特色和专业性更强的APT衍生语言。我国机械工业部自动化研究所、航空工艺研究以及飞机工厂等先后开发了PCL、SKC-2、SKC-3、CAM-251、飞龙97、飞龙81、C-SURF、AD80、NC87、ATP/GI、CAMS、CADS等加工编程和曲面造型/加工系统，完成了多种飞机型号的全机外形定义和关键零件加工。目前应用较为广泛的CAD/CAM通用系统共有Pro/Engineering、UG、CATIA、Master CAM、Solid Works、I-DEAS等等。一些先进的多坐标数控机床生产厂商及专业叶轮加工工厂都推出了专用于叶轮的数控加工软件包。我国尚缺乏在这种专用于叶轮的数控加工的编程软件，国内少数工厂已经认识到专用软件的优越性、意欲引进、但国外索价昂贵。所以开发中国产权的叶轮数控加工软件迫在眉睫。
叶轮零件是具有代表性且造型比较典型的通道类复杂零件，它在能源动力、航空航天、石油化工、冶金等行业中均有广泛应用，如航空发动机上的整体叶轮、坦克发动机增压器扇叶、水泵及压缩机叶轮等。这类零件的设计涉及到空气动力学、流体力学等多个学科，曲面加工手段、加工精度和加工表面质量对其性能参数都有很大影响。传统的整体叶轮生产一般采用铸造成型后修光的方法，但是随着设计理论的发展，整体叶轮类零件工作面形状日趋复杂，模具制造的难度比较大，工艺过程复杂，制造成本高，叶片精度难以保证，而且叶片的表面光洁度差，容易造成应力集中，产生气蚀，叶轮的动平衡性能差。