文 献 综 述

叶轮是透平机械中的关键部位，其质量对整机的工作性能和效率有着直接的影响，因此其被称为此类机械的”心脏”部件。而作为叶轮关键部位的叶片，更是起了举足轻重的作用。叶片具有结构复杂、品种多样、数量大、对航空发动机性能影响大、设计制造周期长的特点，其制造周期工作量约占整台发动机的工作量的三分之一，而且在航空发动机的制造中各类叶片所占比重约为30%。不仅在航空航天上，叶片类零件在水电、船舶行业中也有着广泛的用途，因此，发动机叶片的设计、制造技术水平对提高发动机的性能、缩短研制周期和降低制造费用具有重要的作用。

现如今叶片类零件常见的加工工艺主要有数控加工、电解加工、精密锻造或铸造等。它们各有优劣。其中，电解加工加工表面易形成钝化膜，会造成加工困难从而影响表面质量，同时在加工叶片型面较大、形状复杂的叶片时，电解加工过程中的电解液的流场容易分布不均从而造成加工表面的流痕。而叶片精密锻造会造成模具局部收缩和模具的的弹性形变，对锻件的尺寸精度有较大影响，同时由于叶片多在高温下进行锻造，锻后叶片冷却过程金属收缩也会影响叶片精度。叶片的精密铸造也是如此，叶片的铸件在铸造过程中会产生收缩缺陷。相较而言，数控加工技术则具有环保、通用性好、加工精度高、使用工装少、经济效益好等优点，因此，叶片的数控加工技术应用越来越普遍，正逐渐成为了叶片加工的主流加工方法。

数控加工根据刀具与叶片的接触方式，又可分为两种：点铣法和侧铣法。点铣法是指刀具在切削过程中刀刃与被加工曲面始终保持一点相切，由点汇成线，由线组成面。侧铣法是指在切削过程中刀具的侧刃始终保持与被加工曲面接触，利用铣刀刀刃的母线在加工中形成的包络面来逼近曲面成形。两种方法相比较，侧铣拥有以下优势：

（1）侧铣法主要适用于直纹面型叶片，比起点铣法，侧铣法显著改善了叶片的表面粗糙度，提高了叶片的加工效率，对于一些非重要的用途的铝材叶片加工时间更是以分钟来计算，同时，在发展过程中，侧铣加工也解决了用侧铣加工不可展直纹面的误差问题。

（2）利用侧铣法加工，可以避免刀具与工件接触区集中于一点，从而减缓刀具磨损，大大降低了生产成本和表面粗糙度。

总之，叶片侧铣数控加工正在不断发展，凭借它加工精度高、通用性好、加工效率高等优势，正在成为叶片加工的主流方式。

本课题主要是了解叶片侧铣加工刀轨生成算法的研究现状，学习西门子NX系统的编程方式 ，选择一种典型的侧铣加工刀轨生成算法，利用NX软件的二次开发功能，通过编程对其进行实现与验证。

文献[1]基于刀具包络面的双参数球族包络表示,本文提出无须构造包络面而直接计算该有向距离的方法,并推导出其关于刀轴轨迹面形状控制参数的一阶梯度表达式,以定量刻画刀具路径的改变对加工曲面法向误差的影响。在此基础上构造基于导数信息的刀具包络面向设计曲面的离散点云的最佳一致逼近算法,并应用序列线性规划算法来求解该约束优化问题,实现圆锥刀五轴侧铣加工刀具路径的整体优化,并通过实例表明该方法能够显著提高加工精度。

文献[2]对于非可展直纹面叶片的侧铣加工，一般将刀具包络面与设计曲面之间的极差转换变为设计曲面等距面与刀轴轨迹面之间的极差，然后对刀轴轨迹面进行优化从而使它最大限度的逼近设计曲面。本文以此方法为基础，应用环形刀具对直纹面叶片进行侧铣加工刀位优化，并同时对环形刀刀位规划误差进行分析，应用三点偏置优化法确定环形刀初始刀位，然后通过动态逐点偏置确定最优刀轴矢量，生成优化到位轨迹。