整体叶轮是涡轮式发动机、涡轮增压发动机的核心部件。它在能源动力、航空航天、石油化工、冶金等行业中均有广泛的应用，是具有代表性的，且造型比较规范的、典型的通道类复杂零件。其型面的加工手段、加工精度和加工表面质量直接影响发动机的空气动力性能和机械效率，对发动机性能有决定性的影响。整体叶轮因其曲面的复杂性和加工精度高，使其成为典型的难加工零件。随着市场对涡轮发动机的需求越来越大，实现整体叶轮的高效加工也愈发必要。目前整体叶轮常见的材料有铝合金、钛合金、不锈钢等。叶轮加工的复杂性主要在于叶片的曲面造型很复杂，五轴数控铣削加工柔性好,加工效率高,适用广泛,是整体叶轮加工常用的方法之一。根据叶轮的曲面形状的不同，在数控机床上加工时通常采用两类方法,分别为点铣法和侧铣法。由于整体叶轮的形状比较复杂，叶片的扭曲大，加工极易发生干涉，因此其加工的难点在流道、叶片的粗、精加工。在整体叶轮的数控加工过程中，为了尽量减少由于刀具引起的过切和干涉，且在加工较窄流道时刀具仍能有较好的刚性。

为了使叶轮满足气动性的要求，叶片常采用大扭角、根部变圆角的结构，这给叶轮的加工提出了更高的要求。整体叶轮加工技术要求包括尺寸、形状、位置和表面粗糙度等几何方面的要求，也包括机械、物理和化学性能的要求。叶轮叶片必须具有良好的表面质量，精度一般集中在叶片表面轮毂的表面和叶根表面,表面粗糙度值应小于Ra0.8μm。为了满足上述要求，整体叶轮在加工过程中常会遇到以下几种问题：①整体叶轮流道较窄，叶片相对较长，刚度较低，属于薄壁类零件，加工过程极易变形。在加工过程中，由于自身结构和外部切削力的作用，流道的入口和叶片上端会产生震纹。为了保证整体叶轮的表面质量，需要刀具有足够刚性、合适的锋利程度还能有足够的排屑空间。②流道最窄处叶片深度远远超过刀具直径，相邻叶片空间极小，在清角加工时刀具直径较小，刀具容易折断。③整体叶轮曲面为自由曲面，流道窄，叶片扭曲比较严重，并且有明显的后仰趋势,加工时极易产生干涉，加工难度较大。有些叶轮由于有副叶片，为了避兔干涉，要分段加工曲面，因此，保证加工表面的一致性也有困难。④考虑到整体叶轮在实际工作中高速旋转，转速达10000-50000转，要防止震动并降低噪声，既要节约加工节拍，又要保证切削的平稳性和对称性。

要求

叶轮加工对加工工具的要求主要在：

1.避干涉性能好

2.刚性好，不振刀，不掉刀 

问题

在五轴加工中心上对叶轮进行铣削加工时，主要需要改善以下几个问题：

1.切削效率低，无法提高切削效率；

2.振刀，在加工过程中，由于动态切削受力不均，极易产生振刀现象；

3.掉刀，在加工过程中，会出现刀具被不知不觉拔出的现象，从而会造成过度铣削，导致零件报废。

目前在整体叶轮加工领域，热装刀柄以其显著的避干涉优势获得使用者青睐。然而因为热装刀柄自身结构过刚，无法减少或消除加工中产生的振动；且随着使用时间增加，刀柄本身夹持力会逐渐减小，因而产生掉刀现象使得零件质量无法合格。正是由于夹持的不稳定性，切削参数很难提高，切削效率受到桎梏。

思路

APC刀柄因其蜗杆驱动式机械结构而具有超强的夹持力以及优越的抗振性能。同时它的避干涉性能不输于热装刀柄。通过使用APC刀柄解决掉刀隐患，改善加工质量，同时提高加工效率，缩短加工时间，提高产能，是整体叶轮加工领域工艺优化的新思路。

夹持直径范围：

夹持直径范围：2-14mm或2-20mm

总长度 120 mm 

(以HSK63 + BT40为例,A为主轴端至刀柄前端)

可配置带销夹紧套，

绝对安全可靠4.5°极小锥度

精度高、阻尼性能好

理想的力矩传递

刀具内部冷却液压力高

100bar时依然100%无冷却液泄漏

可通过增加外部冷却设备以达到冲洗效果

实验对比

机      床：某国产五轴加工中心

刀      具：16mm硬质合金铣刀

冷却方式：外部冷却

工件材料：钛合金F300

热装刀柄 VS 蜗杆驱动式APC刀柄

用热缩刀柄夹持直径为16mm的硬质合金铣刀，在五轴加工中心上做动态铣削，冷却方式为外冷。一个标准产品九个叶片，每个叶片加工耗时约85分钟，九个叶片约加工765分钟，每加工三个叶片换一把铣刀。在设备及刀路状况完全不变的状况下，用APC刀柄去代替原本使用的热装刀柄，并且提高切削参数，以达到提高效率的目的。

使  用  效  果：

1. 使用APC刀柄以后，加工效率提高近38%，刀具损耗并无明显变化。

2. 使用APC刀柄以后，无掉刀现象发生。

3. 使用APC刀柄以后，在提高加工参数的状况下，振动也得到明显减弱。