使用傳統的CAM加工策略加工葉輪，是一個非常復雜的工程。hyperMILL針對開式及閉式葉輪的加工均提供了專業的加工模組，能夠幫助用戶輕松完成這一任務。即使是加工經驗不豐富的用戶，也可以在較短時間內經過簡單設置編制出利用常規編程策略較難完成的零件NC程序。本文將分兩部分介紹hyperMILL的開式及閉式葉輪加工模塊。

　　一、hyperMILL的開式葉輪CAM解決方案

　　開式葉輪在結構上主要包括主葉片、副葉片和流道面等幾個關鍵部分，如圖1所示。葉片則由吸力面、壓力面、前緣及后緣組成，如圖2所示。

　　在hyperMILL開式葉輪加工模組應用中，首先定義出葉輪特征。

　　(1)在特征選項卡下單擊右鍵新建葉輪特征，如圖3所示。

　　(2)在彈出的特征定義對話框內，定義葉輪特征，如圖4所示。

　　葉片骨架曲線只有在葉片面比較碎等個別情況下才需指定，裁剪曲線只有在采用刀具側刃加工方案時才需定義，如圖5所示。

　　在hyperMILL開式葉輪加工模組中提供了各種加工策略，下面將各個工法的功能及其特性進行介紹，如圖6所示。

　　1.葉輪粗加工

　　葉輪粗加工工法主要用于對葉輪進行開粗工作。在此開粗工法中提供了多樣化的開粗策略，并支持多次開粗以提高加工效率，每次的加工范圍可自行設置，如圖7所示。 同時，該策略還支持四軸方式開粗，在軸的控制方面也可以進行一些人為設置。當然，在生成程序過程中，自動避讓可對這些參數進行調整，如圖8所示。

　　2.葉輪流道精加工

　　葉輪流道精加工工法主要用來對葉輪的流道面進行精加工操作。工法中多樣化的精加工策略，可以為任務提供不同的優化軌跡分布和刀具傾角計算的方法。同樣，該策略也支持前面提到的四軸及人為設置刀具傾擺等功能，如圖9 所示。

　　3.葉輪點加工

　　葉輪點加工是對葉片曲面用刀具點接觸法，以連續的、螺旋形的圓周動作進行加工。在這個工法中，提供了多樣化的加工模式和進給策略以適應不同的任務情況，如為減少相鄰葉片震動的型腔模式。 同樣，該策略也支持前面提到的四軸及人為設置刀具傾擺等功能，如圖10所示。

　　4.葉輪側刃加工

　　該策略使用刀具側刃對葉片面進行加工。需要說明的是，該策略不僅適用于葉片面為直紋面的情形，只要刀具側刃與葉片曲面擬合結果在可以接受的范圍內則可使用該策略，刀具側刃與葉片吸力面及壓力面擬合的偏差將在工單報告中顯示， 如圖11所示。

　　5.葉輪圓角加工

　　該策略用于加工葉片和流道面間的圓角。圓角加工用于產生可變的圓角或除去剩下的殘余材料，可以讓我們在葉片和流道面的加工中可以選擇更有效的刀具。同時，該策略也支持四軸及人為設置刀具傾擺等功能，如圖12所示。

　　6.葉輪邊緣加工

　　該策略用于對葉片的前緣和后緣單獨進行加工，如圖13所示。

　　同時，hyperMILL的葉輪模塊也支持葉輪的插銑加工及檢測程序的編制。

　　從上面對各個工法的介紹可以看出，根據任務的不同，hyperMILL葉輪專業模組為葉輪的加工提供了兩套解決方案。

　　◎當使用刀具側刃對葉片曲面進行加工的偏差在可以接受的范圍內時，則整體流程為：葉輪開粗→(主、副)葉片側刃精加工→葉輪流道精加工→(主、副) 葉片邊緣加工→(主、副)葉片圓角加工(視情況而定)。

　　◎當使用刀具側刃對葉片曲面進行加 工的偏差超出任務許可范圍時，加工的整 體流程為：葉輪開粗→(主、副)葉片點加工→葉輪流道精加工→(主、副)葉片圓角加工(視情況而定)。

　　下面以一個實例展示hyperMILL開式 葉輪模塊的應用，如圖14所示。

　　(1)定義葉輪特征，如圖15所示。

　　(2)利用相應工具檢查葉身的情況，判斷所應采用的加工策略，如圖16所示。

　　首先用斑馬條紋反射可知葉身面并非直紋面，通過編制刀具側加工工法可知刀具側擬合結果不可接受，故該葉輪的葉身需要用點加工方式進行擬合。

　　為提高加工效率，該葉輪定制大小兩把錐形球刀組合開粗，且小的那把錐形球刀圓角與葉身與流道面所呈圓角對應，這樣在進行葉身點加工時可直接將該圓角擬合出來，如圖17所示。

　　◎第一次開粗。在“新建帶有特征的工單”中選擇葉輪粗加工，設置各種參數后計算工單，如圖18所示。

　　◎第二次開粗。復制粘貼工單，設置各種參數后計算工單(注意與第一次開粗的銜接)，如圖19所示。

圖19

　　◎主葉片點加工。復制粘貼工單并將工單替換為葉輪點加工，設置各種參數后計算工單，如圖20所示。

　　◎副葉片點加工。復制粘貼工單并將參數更改為副葉片點加工，設置各種參數后計算工單，如圖21所示。

　　◎流道精加工。復制粘貼工單并將工單替換為葉輪流道精加工，設置各種參數后計算工單，如圖22所示。

　　二、hyperMILL的閉式葉輪CAM解決方案

　　目前，閉式葉輪在中國的發展也是勢在必行，它最大的優點在于同軸度高，裝配后的轉速可更高，能夠避免因焊接等后續工藝造成的試車失敗。就目前常規CAM的運用，難點在于對程式的軸擺動控制， 因此在編程時耗時多，路徑之間的相互連接也完全根據工程師的經驗進行判斷，更不可能實現工藝傳承。另外的問題在于5 軸機床的選型，很多閉式葉輪的加工非常規的5軸機床能夠勝任，它需要較大的擺動軸角度，有時甚至超過140°，這無疑對加工的夾具也提出了考驗。

　　hyperMILL的5軸閉式葉輪應用是在開式葉輪的基礎上定義更加細致的幾何特征，其中最重要的一個參數在于定義“停止曲面”，即讓系統了解刀具朝向兩個不同開口方向加工進程中的深度區。

　　對于銑削策略的控制，均由下列參數進行，如圖23所示。

　　將參數設定好之后，即可加載于之前開式葉輪定義的特征中進行工法的運算，也就是說“閉式葉輪專業參數特征”可用于葉輪的任意工法中，以實現閉式葉輪的開粗、點加工、流道加工以及清角等加工，如圖24所示。

　　三、總結

　　hyperMILL在智能化特征運用上，為操作者提供了捷徑。葉輪加工的難點不僅在于生成刀具路徑，更重要的是要提高機床加工效率，這就需要對機床整個結構的深層次理解，如機床各軸的運動極限以及軸擺動的物理性能等。從觀察者的角度來說，就是避免軸與軸之間不必要的來回回轉，這些都需要軟件本身在運算時，將這些實際的物理值考慮到工法的計算當中去。