葉片是汽輪機(jī)、航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)等的核心部件之一。葉片型面為空間曲面，形狀復(fù)雜，葉根圓角由多個(gè)變直徑的圓弧組成，有的葉身中部還帶有阻尼臺(tái)。國內(nèi)目前加工葉片主要采用以下設(shè)備和方法。

　?。?）三軸機(jī)床 用來加工形狀相對(duì)簡單的葉片，先銑削葉片一面，然后翻面裝夾，再銑削另一面。此方法往往需要多次的翻面，是一種低效率的加工方法，但是該方法應(yīng)用較早，積累了大量的經(jīng)驗(yàn)，目前國內(nèi)還在用。

　?。?）配A 軸的四軸機(jī)床 無需手動(dòng)翻面，效率有所提高。

　　（3）五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心 當(dāng)葉片有阻尼臺(tái)或者加工兩端有干涉時(shí)，用五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心采用螺旋加工法來加工葉片，無論從加工質(zhì)量還是加工效率方面均有質(zhì)的飛躍。

　　目前，葉片的形狀越來越復(fù)雜，三軸、四軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床已難以加工，同時(shí)市場(chǎng)對(duì)葉片的需求量巨大，葉片加工能力嚴(yán)重不足。國外五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心，不但購買、維修價(jià)格昂貴而且購買受限。

　　五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心的發(fā)展現(xiàn)狀

　　五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心是專門用來加工汽輪機(jī)、航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)等葉片和其他窄長型具有空間復(fù)雜曲面零件的機(jī)床。該類型機(jī)床由X 、Y 、Z 、A 和B 軸組成，A 軸為葉片的回轉(zhuǎn)軸，B 軸為刀具擺動(dòng)軸，3個(gè)直線軸X 、Y 、Z 的布置類似立式加工中心的布置形式，但相對(duì)立式加工中心Y 、Z 軸行程短一些，X 軸行程長一些，如果想滿足長葉片的加工，X 軸行程就需更長。

　　國內(nèi)五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心起步較晚，生產(chǎn)該類型機(jī)床的有北京機(jī)電院高科技股份有限公司、新瑞機(jī)床（集團(tuán)）有限公司和四川長征機(jī)床集團(tuán)有限公司等。目前，國內(nèi)的航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)廠、汽輪機(jī)廠以及葉片專業(yè)生產(chǎn)廠，使用的大多是進(jìn)口五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心，葉片的精加工市場(chǎng)完全被國外機(jī)床廠家所壟斷。

　　國外生產(chǎn)五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心的廠家比較知名的有瑞士的斯達(dá)拉格—?？疲⊿tarragHeckert）、利吉特（L i e c h t i）、威力銘—馬黛爾（W i l l e m i nMacodel），意大利的法拉利（C.B.Ferrari），德國的哈繆爾（Hamuel）等。

　　五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心機(jī)床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　如果以B 軸與刀具主軸的聯(lián)接形式來劃分，可把國內(nèi)外的五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心分為以下幾類：（1） 以Starrag Heckert為代表的B 軸回轉(zhuǎn)中心與刀具主軸的回轉(zhuǎn)中心成45° Starrag Heckert是專業(yè)生產(chǎn)五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心廠家中最知名的，其機(jī)床規(guī)格齊全，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)鮮明（見圖1）：B 軸的回轉(zhuǎn)中心與刀具主軸成45°，同時(shí)刀具主軸的刀尖處在B 軸的回轉(zhuǎn)中心上。這樣可消除多余的X 、Z 軸插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，提高工件的表面加工質(zhì)量；同時(shí)，由切削力產(chǎn)生的扭矩也不會(huì)被傳輸?shù)紹 軸。直線軸X 、Z 通過工件移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，直線軸Y通過刀具移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。

　?。?）以C.B.Ferrari、Liechti等為代表的B軸回轉(zhuǎn)中心與刀具主軸的回轉(zhuǎn)中心成90B軸的回轉(zhuǎn)中心與刀具主軸的回轉(zhuǎn)中心成90°，可以有兩種方案：方案一，B軸回轉(zhuǎn)中心基本與刀具主軸的重心重合；方案二，B 軸回轉(zhuǎn)中心偏離刀具主軸重心，而與刀尖部位基本重合。

　　 方案一的優(yōu)點(diǎn)是刀具主軸的重心基本在其擺動(dòng)中心上，擺動(dòng)時(shí)比較平衡，機(jī)械設(shè)計(jì)比較簡單；缺點(diǎn)是B軸每轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，X 、Z 軸都要進(jìn)行插補(bǔ)。理論上，插補(bǔ)是可以的，但實(shí)際上B 軸擺動(dòng)角度必然會(huì)有誤差，相應(yīng)X 、Z 軸的插補(bǔ)也會(huì)有誤差。B 軸擺動(dòng)角度的誤差越大，帶來刀尖位置的誤差越大，這就要求B 軸擺動(dòng)的角度非常準(zhǔn)確，給制造帶來一定困難。另外，在葉片加工中，B 軸擺動(dòng)頻繁，X 、Z 軸的插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)也是隨時(shí)在進(jìn)行的，相對(duì)于方案二，這些是多余的運(yùn)動(dòng)。

　　方案二的優(yōu)點(diǎn)顯而易見，由于刀尖位置基本在B 軸回轉(zhuǎn)中心上，或者離其很近，B 軸擺動(dòng)時(shí)刀尖位置基本不變，或者需要插補(bǔ)，插補(bǔ)的量也非常小。這樣，即使B 軸擺動(dòng)角度有些誤差，也不會(huì)影響刀尖的位置，或影響非常小。這無疑可以提高加工精度，降低對(duì)B 軸的要求，同時(shí)避免了X 、Z 軸頻繁的插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。但是由于刀具主軸的重心偏離B 軸擺動(dòng)中心較大，在B 軸擺動(dòng)時(shí)帶來偏心力矩的影響。當(dāng)然，可以將刀具主軸擺動(dòng)所產(chǎn)生的偏心力矩平衡掉，這給機(jī)械設(shè)計(jì)也帶來一些麻煩。

　　C.B.Ferrari在專業(yè)生產(chǎn)葉片加工機(jī)床的廠家中也是非常知名的。其機(jī)床規(guī)格齊全，長、短葉片均可加工，刀具通過立柱、滑板等部件實(shí)現(xiàn)X、Y、Z軸運(yùn)動(dòng)（見圖2）。

　　Liechti的五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心主要是加工長葉片的機(jī)床。其X L系列機(jī)床具有用弧形導(dǎo)軌引導(dǎo)的平衡刀具主軸擺動(dòng)所產(chǎn)生的偏心力矩機(jī)構(gòu)，刀具通過立柱、滑板等部件實(shí)現(xiàn)X 、Y 、Z 軸運(yùn)動(dòng)，立柱與水平面成20°傾角，有利于排屑和切削液的回收（見圖3）。

　　Willemin Macodel的五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心屬于小規(guī)格的機(jī)床。其床身為山形；B 軸軸線偏離刀具主軸中心，而與刀尖部位基本重合；刀具通過立柱、滑板等部件實(shí)現(xiàn)X 、Y 、Z 軸運(yùn)動(dòng)，其刀具主軸沒有平衡機(jī)構(gòu)（見圖4）。

　　北京機(jī)電院高科技股份有限公司是國內(nèi)第一家成功研制五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心的廠家，其X K H系列機(jī)床是刀具通過立柱、滑板等部件實(shí)現(xiàn)X 、Z 軸運(yùn)動(dòng)，工件實(shí)現(xiàn)Y 軸運(yùn)動(dòng)；B 軸軸線偏離刀具主軸中心，而與刀尖部位基本重合（見圖5 ） ；A 、B 軸可以采用力矩電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，也可以選配機(jī)械結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)。

　　新瑞機(jī)床（集團(tuán)）有限公司的V5X1800機(jī)床的滑板與水平面成15°，刀具通過立柱、滑板等部件實(shí)現(xiàn)X 、Y 、Z 軸運(yùn)動(dòng)，A 軸、副A 軸采用力矩電動(dòng)機(jī)同步驅(qū)動(dòng)，B 軸采用機(jī)械結(jié)構(gòu)，具有用弧形導(dǎo)軌引導(dǎo)的平衡刀具主軸擺動(dòng)所產(chǎn)生的偏心力矩機(jī)構(gòu)（見圖6）

　?。?）以H a m u e l、AgieCharmilles等為代表的其他結(jié)構(gòu) Hamuel公司的H S T M系列五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心采用45°斜床身，Y 、Z 軸運(yùn)動(dòng)通過刀具實(shí)現(xiàn)，X 軸運(yùn)動(dòng)通過工件實(shí)現(xiàn)，B 軸為“U”形結(jié)構(gòu)（見圖7）。

　　（4）以Starrag Heckert、Liechti和WilleminMacodel等為代表的多主軸葉片加工中心 多主軸葉片加工中心可以一次同時(shí)加工多個(gè)葉片，在機(jī)床成本、占地面積等因素增加有限的條件下提高加工效率。

　　Starrag Heckert的NX系列是多主軸的五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心，一次可以同時(shí)加工4個(gè)葉片，生產(chǎn)效率大幅提高（見圖8）

　　Liechti公司有帶雙A 軸、雙刀具主軸結(jié)構(gòu)的五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心g-mill 550 twin，一次可以同時(shí)加工２個(gè)葉片（見圖9）。

　　Willemin Macodel的W-408TB、W-508TB屬于小規(guī)格的葉片加工中心，最大加工長度僅為262m m ，刀具主軸轉(zhuǎn)速30 000r/m i n，采用雙刀具主軸結(jié)構(gòu)（見圖10）。

　?。?）以瑞典Neos Robotics、哈量集團(tuán)為代表的并聯(lián)葉片加工中心 Neos Robotics公司以其并聯(lián)機(jī)床而知名，其公司的Tricept型、Exechon型并聯(lián)機(jī)床占有70%以上相關(guān)市場(chǎng)。在航空領(lǐng)域的葉片加工中有較廣泛應(yīng)用。國內(nèi)的哈量集團(tuán)已開發(fā)出了L I N K S-H L5001A、L I N K S-E X E700并聯(lián)機(jī)床用于葉片等具有復(fù)雜曲面零件的加工。

　　由于葉片質(zhì)量相對(duì)較輕，五軸聯(lián)動(dòng)葉片加工中心還可以按工件和刀具主軸的運(yùn)動(dòng)方式的不同進(jìn)行劃分。比如有的機(jī)床是刀具主軸通過立柱、滑板等部件實(shí)現(xiàn)X 、Y 、Z 軸運(yùn)動(dòng)；有的是刀具主軸實(shí)現(xiàn)X 、Z 軸運(yùn)動(dòng)，工件實(shí)現(xiàn)Y軸運(yùn)動(dòng)；還有的是刀具主軸只實(shí)現(xiàn)Y 軸運(yùn)動(dòng)，而工件實(shí)現(xiàn)X 、Z 軸運(yùn)動(dòng)。