材料的硬度和加工的精度有很高的技术要求，叶片的工作条件复杂，除因高速旋转和气流作用而承受较高的静应力和动应力外，还要承受高温、高压、腐蚀和冲蚀作用，一般是由不锈钢锻件构成，在数控加工时材料比较难切削。
hyperMILL软件是德国OPEN MIND公司开发的一款集成化NC编程CAM软件，它完全整合在hyperCAD和Pro/EWildfire中，向用户提供完整的集成化CAD/CAM解决方案。
hyperMILL的最大优势表现在5轴联动方面，5轴联动被广泛应于汽车、工具、模具、机械以及航空航天等领域，比如航空叶轮、叶片和结构件的铣削。现在很多机床和控制器都可以适应5轴铣削要求，然而在软件方面多采取定位加工方式（3+2），需要进行繁杂的优化，很少有CAM系统能提供专业可靠的5轴联动解决方案。
二、叶片的加工刀路轨迹的关键点
针对叶片在空间上的变截面扭曲结构，通过hypercad构造锻件毛胚体，使用hyperMILL的“3D任意毛胚粗加工”的子模块，设定切削区域和加工参数，可以对叶片锻件毛胚体生成理想的3+2轴刀路轨迹，使用这种铣削方法主要是解决加工效率和加工刚度的问题。
叶片程序包中含有许多可以简化加工定义和大幅缩短编程时间的自动化功能，其中包括用于铣削过渡半径的滚动球功能、用于自动设置精加工循环最佳起始位置的最佳配合功能，以及用于避免刀面与凹面碰撞的自动引导角校正功能。
1.叶片锻件的高效粗加工
由于叶片的3+2轴加工属于定轴加工铣削范畴，铣削加工时只有加工中心的 X、Y和Z这3个直线轴同时联动，对于机床的2个旋转轴 A、B轴采取固定刀轴矢量方向，然后通过机床代码M指令锁死2个旋转轴，这样在铣削加工过程中，定轴铣削的加工周期对比同样采取5轴联动的方法，可以节省1倍的加工时间，而此时数控机床的刚性处于最强的状态，这样对于减少刀具的切削振动延长机床的寿命有很大好处。
使用hyperMILL的“3D任意毛胚粗加工”铣削功能子模块，在叶片的轴向方向上生成往复的刀路轨迹，可以减少刀具“空走”的刀路数量，缩短加工时间，而且在加工过程中毛胚体处于余量均匀的状态，切削时的受力状态也处于恒定的范围，这样可以显著降低切削振动带来的影响。叶片锻件的粗加工刀路轨迹，如图1所示。
2.叶片的精加工刀路轨迹规划
对于叶片表面的精加工铣削，需要在加工中心上进行多轴联动加工，我们使用hyperMILL的“5轴叶片顶部铣削功能”子模块，可以生成围绕叶片表面的多轴连续运动的刀路轨迹，可以使用带CVD或PVD涂层的柳叶刀片和球头的硬质合金铣刀，设置合理的步距和余量，其直接影响到叶片表面的粗糙度和光洁度。叶片的精加工刀路轨迹，如图2所示。
3.叶片根部的刀路轨迹规划
叶片的根部铣削一直是叶片加工的重点和难点，需要考虑如何避免数控刀具与夹具以及主轴头之间发生碰撞和干涉，通过hyperMILL软件的3D加工策略，可以通过软件内部的刀路计算来避免发生碰撞现象。
对于叶根区域，通常情况下我们生成3+2轴铣削的刀路轨迹即可，如果发现刀轴矢量角度不合适，我们使用hyperMILL软件的专利技术，“再加工”策略可以实现新的刀轴矢量轨迹，它的原理是在原有刀路轨迹的基础上生成新的刀轴矢量，即3轴的刀路轨迹转换为数控加工中心的5轴刀路轨迹，从而达到精确铣削的目的。
叶片根部铣削精加工，如图3所示。hyperMILL的“再加工”策略，如图4所示。精加工后的轴流叶片和装配后的压气机转子，如图5所示。
三、结语
本文通过使用hyperMILL软件加工轴流压缩机的动叶片为例，介绍了叶片在5轴联动数控机床上铣削的加工方法，通过生成高质量的CAM刀路轨迹，解决了加工效率低和叶片表面粗糙度差的问题，为同类产品的加工刀路轨迹设计提供了参考方法。
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