随着数控加工日益普及，CAD/CAM软件也在不断地更新，而多轴加工数控编程一直是航空发动机叶片加工的关键技术。Mastercam作为一款高端CAD/CAM软件，在实际加工中有着广泛的应用，以下是以Mastercam在叶片的四轴联动加工中的实际应用，对其它曲面加工也有借鉴意义。
一、引言
数控加工是一种可编程的柔性加工方法。数控机床正向着高速、高精、高柔性、复合化的方向发展，其费用相对较高，故适用于精度高，形状复杂的零件的加工，而叶片零件公差带小，其型面多为复杂的空间曲面，需要制造专用的工装夹具，成批量生产要求精确复制，一直是数控加工的应用对象。
二、 四联动NC机床
四轴联动加工技术主要应用于加工具有较为复杂曲面的工件，与三轴联动加工相比，四轴联动加工可以加工出更高质量、更复杂的曲面，主要适用于飞机、模具、汽车等行业的特殊加工，目前已经普及国产四坐标机床。如下左图所示四坐标立式NC机床是在三个线性平动轴的基础上增加一旋转轴。其运动链如下图所示（图1）。
图1
三、叶片的结构特点
图2
从叶片的结构（图2）来看，其叶身型面部分为复杂的空间曲面，各部分的曲率、扭转变化较大，是典型的薄壁件。由于其为动力等装置的重要部件，工作条件较为恶劣，对零件本身的精度和质量提出的很高的要求。型面的加工质量直接影响其工作性能，从而可能影响整机的性能。叶片的材料要求有很高的质量—强度比，加工中难切削，切削抗力大，引起的变形也大。由于其截面形状，在叶盆和叶背方向上抵抗变形的能力也不同，进排边缘处又较薄，加工中的形变很复杂。对数控加工提出了很高的要求。在实际加工中，多采用以下的加工流程，如图3所示。
图3
四、叶片的CAD建模
Mastercam是美国CNC Software公司开发的一套CAD/CAM 软件，最早的版本为V3.0，可用于DOS。由于其诞生较早，兼具CAD软件和CAM软件的重要功能，发展至今无疑是CAD/CAM软件中的一枝奇葩，有很高的市场占有率。软件的CAD功能可以绘制2D和3D图形，构建自由曲面的功能更是远远胜于同类的CAD软件；软件的CAM功能方便直观，可以直接在点、线、曲面、实体上产生刀轨，其后置处理文件是一种用户回答式的自由修改文件，默认的后置处理文件Mpfan.pst与FANUC控制系统的NC机床无缝集成。
1、构建截面线
按设计给定数据绘制出各个平面上的截面线，叶盆和叶背上的型线均为自由曲线，进排气边缘为一段圆弧，将各曲线光滑过渡，并保证各段曲线的连续。根据给定的扭转角将各个平面上的曲线通过Xform—Rotate命令进行旋转，得到一组空间曲线，如下图所示（图4）。
图4
2、构建曲面
将所得到的截面线通过Create(创建)—Surface(曲面)—Loft（举升）操作，可以得到叶片的叶身型面，截面的数量将影响曲面的光顺性，调整各数据点的对齐方式，和曲面公差，得到如下图（图5）所示的三阶NUBS曲面。
图5
五、叶片的CAM加工
叶片型面加工可在三坐标、四坐标、五坐标数控机床上加工完成，所采用的刀具有球头刀、平底刀、牛鼻刀、环形刀、鼓形刀、锥形刀等，可根据曲面陡峭程度、机床主轴自由度、加工要求选择适合的刀具。
1、四坐标数控机床型面加工的优势
在以往的型面加工中多采用三坐标加工，其特征是加工轴线始终不变。
即平行于Z坐标轴。三坐标曲面加工是通过逐行走刀来完成加工的。刀具沿各切削行的运动，近似地包络加工曲面，行距是影响加工质量和效率的主要因素。
过大的行距将使表面残余过大，后续工序的工作量变大，过小的行距会使加工程序和时间的成倍增加。其中走刀方式和零件相对刀具的姿态是影响......More↓↓↓
