刘 江 郭志平 贺向新 苗淑静

(①内蒙古工业大学能源与动力工程学院，内蒙古 呼和浩特 010051； ②内蒙古工业大学机械工程学院，内蒙古 呼和浩特 010051)

轴流式微涡轮气动主轴作为微机床的核心部件在微加工中应用广泛[1-4]。微涡轮作为轴流式微涡轮气动主轴的关键零件，其特征尺寸属于介观尺度，具有结构复杂、加工精度高、加工难度大等特点[5-6]。国内外对微涡轮的加工展开了深入的研究，其加工工艺主要分为3类：第一类是MEMS微加工技术，如美国麻省理工学院[7-8]设计的微型涡轮发动机转子直径为4.2 mm的径流涡轮，栅距仅为0.225 mm，新加坡研究机构[9-10]设计的涡轮发动机转子直径为8.4 mm，叶片厚度为0.74 mm，都是采用硅微刻蚀技术加工。该技术适合批量化生产，生产成本较低，但叶片只能为2D等截面；第二类是基于电化学或电腐蚀原理发展起来的加工方法，如等离子加工、激光加工和电火花加工等[11-12]。比利时天主教鲁汶大学研制的微型涡轮发动机，采用轴流喷嘴和转子，直径为10 mm，采用电火花加工而成[13]。该类方法可以加工较小的零件，但加工效率较低，虽然可以通过三维电极来加工，但电极本身尺度为微尺度，加工难度较大，所以该类方法批量化生产的效率较低；第三类加工方法是微切削技术。Liu kun[13]等选用直径为1 mm的球头铣刀，在通用五轴加工中心完成了外径为20 mm的离心涡轮加工。日本东北大学选用球头铣刀在五轴精密加工中心实现了微涡轮的加工[14-15]，取得了较好的效果。微切削……