曹利新，李文志

（大连理工大学机械工程系，辽宁大连 116024）

0 引言

叶轮作为透平机械的核心部件，在航空、航天、船舶、化工等各个领域里起着至关重要的作用[1]。整体叶轮最大的特点就是采用单一的毛坯件经过叶轮流道的开槽加工、半精加工、叶片精加工等一系列工序最终成型，保证了整体叶轮良好的气动性能。作为加工叶轮的第一步，叶轮流道的粗加工需要去除至少70%的余量，而且为了后续半精加工和精加工的表面质量，在粗加工阶段需要保证效率的同时，对零件表面的加工质量也有一定要求。

为此，诸多学者都做了大量研究。马晓嘉等[2]针对每一层的分层曲面提出了三角形走刀和之字形走刀的刀位规划方法；张伟等[3]将叶轮流道分为上下两部分，针对每一部分采用先钻孔后铣削的加工策略进行加工；于源等[4]将叶轮流道划分为多个不同区域，采用不同直径的刀具进行铣削。

但是上述的研究都存在以下三点问题：一是都没有充分考虑到分层曲面的曲率变化；二是在实际规划刀位时，都采用球头柱刀模型，而相对于球头柱刀，平底刀在粗加工阶段更能展现良好的切削效率；三是没有将刀位规划和刀具干涉结合起来，给出的刀轴矢量确定方法有失准确性。

为了解决上述问题，本文将结合回转曲面性质，在叶轮建模的基础上，提出了等切深均匀分层的加工策略，针对其中的某一层分析其曲面的曲率特性和几何形状，研究当采用平底刀对叶轮流道进行粗加工时，加工边界的确定方法、高效的刀位规划方法和刀轴矢量优化方法。……