离心压缩机广泛应用于航空航天、石油化工、天然气等行业中,是国家基础工业的核心设备。叶轮是离心压缩机的核心部件,其中半开式整体叶轮的加工具有代表性。半开式整体叶轮加工效率低是目前的普遍现状。五轴插铣叶轮流道是目前效率较高的加工方法,但是五轴插铣中的顶刀现象很少有人讨论。本文研究了半开式整体叶轮流道五轴插铣加工的轨迹规划问题,给出了一种“双列开槽”的五轴插铣加工轨迹规划方法,能够精简刀轴数量,提高加工效率;构建了叶轮五轴插铣加工的顶刀识别模型,提出了一种叶轮流道五轴插铣加工的顶刀排除方法,能够对已有叶轮流道五轴插铣加工轨迹进行顶刀现象排除,通过仿真和实际加工验证方法的有效性。本论文主要内容如下:(1)给出了构建半开式整体叶轮模型的思路。介绍了建模过程中用到的数学工具:B样条曲线的反算和插值、直纹面叶片以及回转矩阵,对建模过程中用到的方法和原理进行了推导和分析。构建了半开式整体叶轮的参数化模型。(2)基于“双列开槽”五轴插铣工艺对叶轮流道进行加工轨迹规划。根据流道宽度划分加工区域,确定插铣刀具直径,通过直纹面叶片向流道内法向偏置获得偏置直纹面,将得到的偏置直纹面母线族作为刀具轴线,采用刀具沿其轴线抬刀后逐步逼近轮毂面的方法获得刀位点。获得了叶轮流道无干涉的五轴插铣加工轨迹。编写了能够自动对叶轮流道进行五轴插铣加工轨迹规划的程序,并能生成加工软件识别的APT刀位文件。(3)针对五轴插铣加工中的顶刀问题,分析插铣顶刀现象产生的原因。通过分析相邻两次插铣刀具底部圆相对位置关系来判断加工轨迹是否发生顶刀现象,建立了五轴插铣加工顶刀的识别模型。编写了叶轮五轴插铣顶刀识别程序,能够读取APT刀位文件判断出顶刀现象发生的位置。(4)研究叶轮五轴插铣加工的顶刀排除问题,提出了一种叶轮五轴插铣顶刀现象的排除方法,通过调整刀具轴线和刀位点来排除顶刀现象。编写了叶轮五轴插铣顶刀排除程序,能够读取APT刀位文件并对其进行顶刀现象的排除,获得了叶轮流道五轴插铣加工的无顶刀刀具轨迹。(5)将叶轮流道五轴插铣加工的无顶刀刀具轨迹用于仿真及实际加工,分析加工完毕后的叶轮流道底部刀纹面,证实了叶轮五轴插铣顶刀识别模型及排除方法的有效性。