一种整体叶轮粗加工周向定切宽走刀路径的规划方法技术

本发明专利技术公开了一种整体叶轮粗加工周向定切宽走刀路径的规划方法，包括步骤：生成轴向切削刀路的刀路源文件，并解析各刀位点的位置坐标和刀轴矢量；根据轴向切宽δ等分轴向切削刀路；在轴向切削刀路上对应的等分刀位点之间插补周向切削刀路；计算各周向切削刀路的刀位点前倾角趋势，并以此确定进刀点和退刀点；插入各周向切削刀路的下刀点和抬刀点；在各相邻周向切削刀路之间插补连接刀路；按切削顺序连接轴向切削刀路和各周向切削刀路，获得完整的走刀路径。采用本发明专利技术的规划方法获得的整体叶轮粗加工走刀路径，避免了刀路冗余现象，有效切削率高，刀具多数时间保持正前倾角的切削状态，可有效地减小磨损、保护刀具。

【技术实现步骤摘要】
一种整体叶轮粗加工周向定切宽走刀路径的规划方法
本专利技术属于多轴联动数控加工领域，更具体地，涉及一种整体叶轮粗加工周向定切宽走刀路径的规划方法。
技术介绍
整体叶轮与装配结构的叶轮相比，具有结构简单、传热性能好、可靠性高及重量轻等优点，因而广泛应用于各种高性能航空发动机中，但由于其几何结构及叶片曲面形状较为复杂，加工难度较大，因而目前虽然能够采用多轴联动数控机床进行加工，但加工质量差、效率低、加工成本高，严重制约了整体叶轮的使用。整体叶轮的加工一般包括毛坯锻造、粗加工、精加工、抛光等阶段，其中粗加工阶段的材料去除量最大，约占材料总切削量的70％以上，因此整体叶轮的粗加工效率决定了整个叶轮的加工效率，其加工质量也直接影响后续精加工的加工质量和效率。因此，合理地设计粗加工方案，特别是合理规划粗加工走刀路径，对于快速去除粗加工余量、提高粗加工的加工效率和表面质量，乃至提高整体叶轮的加工效率和加工质量具有重要意义。同时在考虑提高粗加工效率时，也应将刀具的正确使用考虑在内，譬如尽可能避免刀具的负前倾角切削，保护刀具不致过早被磨损，以降低加工成本。目前，针对整体叶轮的粗加工策略，主要采用单向等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种整体叶轮粗加工周向定切宽走刀路径的规划方法，其特征在于包括下列步骤：(1)生成刀路源文件，根据流道深度和加工刀具确定流道切削层的层数M，再根据整体叶轮的几何形状和粗加工工艺参数，生成流道内各切削层上靠近叶片的两道轴向切削刀路的刀路源文件；(2)提取轴向切削刀路的刀位点信息，对步骤(1)所述的刀路源文件依次进行逐行读取和解析，提取各轴向切削刀路上的所有刀位点的位置坐标和刀轴矢量，以及提取各轴向切削刀路的有效切削进给率F和转速S，设定第m层第l道轴向切削刀路Dm_l的刀位点的个数为N，所述轴向切削刀路Dm_l上第n个刀位点的位置坐标记为xyzm_ln;]]>对应刀轴矢量记为ijkm_ln,]]...

【技术特征摘要】
1.一种整体叶轮粗加工周向定切宽走刀路径的规划方法，其特征在于包括下列步骤：(1)生成刀路源文件，根据流道深度和加工刀具确定流道切削层的层数M，再根据整体叶轮的几何形状和粗加工工艺参数，生成流道内各切削层上靠近叶片的两道轴向切削刀路的刀路源文件；(2)提取轴向切削刀路的刀位点信息，对步骤(1)所述的刀路源文件依次进行逐行读取和解析，提取各轴向切削刀路上的所有刀位点的位置坐标和刀轴矢量，以及提取各轴向切削刀路的有效切削进给率F和转速S，设定第m层第l道轴向切削刀路Dm_l的刀位点的个数为N，所述轴向切削刀路Dm_l上第n个刀位点的位置坐标记为对应刀轴矢量记为其中，m∈[1,M]，l∈[1,2]，n∈[1,N]；(3)等分轴向切削刀路，根据整体叶轮材料和加工刀具确定轴向切宽δ，将各轴向切削刀路按照轴向切宽δ均分成多段，并获取各等分刀位点的位置坐标和刀轴矢量，设定第m层第l道轴向切削刀路Dm_l上的等分刀位点数为P，其中，第m层第l道第t个等分刀位点的位置坐标记为对应刀轴矢量记为其中，m∈[1,M]，l∈[1,2]，t∈[1,P]；(4)形成周向切削刀路，在每切削层的两道轴向切削刀路的对应的两个等分刀位点之间插补周向切削刀路，采用圆弧插补法得到周向切削刀路的刀位点的位置坐标，采用线性插值法得到周向切削刀路的刀位点的刀轴矢量，并设置各周向切削刀路的有效切削进给率为F，转速为S，设定在各周向切削刀路上插入Q个刀位点；(5)确定周向切削刀路的进刀点和退刀点，设定第m切削层上的第t个周向切削刀路的起点为终点为计算周向切削刀路上的各刀位点的前倾角，再计算得到各刀位点的前倾角之和，当周向切削刀路的各刀位点的前倾角之和大于或者等于0时，则起点为进刀点，终点为退刀点，当周向切削刀路的各刀位点的前倾角之和小于0时，则起点为退刀点，终点为进刀点；其中，设定第m切削层上第t个周向切削刀路上第u个刀位点的位置坐标为对应的刀轴矢量为所述周向切削刀路上第u+1个刀位点的位置坐标为对应的刀轴矢量为则所述周向切削刀路上第u个刀位点的的前倾角按照下述计算公式得到：(6)确定周向切削刀路的下刀点和抬刀点，根据步骤(5)确定的各周向切削刀路上的进刀点和退刀点，插入相应的下刀点和抬刀点，以及对应的刀轴矢量，并设置下刀过程和抬刀过程的进给率为机床快速进给率F0；(7)形成连接刀路，在相邻周向切削刀路的抬刀点和下刀点之间插补连接刀路，采用圆弧插补法得到连接刀路的刀位点的位置坐标，采用线性插值法得到连接刀路的刀位点的刀轴矢量，并设置连接刀路的进给率为机床快速进给率F0；(8)形成走刀路径，分切削层连接所有刀路，每切削层的刀路连接顺序为首先是两道轴向切削刀路，然后是各周向切削刀路，所述各周向切削刀路按走刀方向通过连接刀路依次首尾连接成连续的走刀路径，完成各切削层内的所有刀路连接后，获得完整的整体叶轮粗加工周向定切宽走刀路径。2.如权利要求1所述的一种整体叶轮粗加工周向定切宽走刀路径的规划方法，其特征在于所述步骤(3)还包括下列子步骤：(3-1)设定各轴向切削刀路的第一个刀位点[xyz]1为第一个等分刀位点，计算所述第一个刀位点的Z向坐标值z1与第2～N个刀位点的Z向坐标值z2～zN的差值的绝对值，依次记为Δz1_2、Δz1_3、…Δz1_N，分别比较Δz1_2、Δz1_3、…Δz1_N与轴向切宽δ的大小，取最接近δ的Δz1_s，s∈[2,N]，对应的刀位点即为第二个等分刀位点[xyz]s；(3-2)同理，计算第s个刀位点的Z向坐标值zs与第s+1～N个刀位点的Z向坐标值zs+1～zN的差值的绝对值，依次记为Δzs_s+1、Δzs_s+2、…Δzs_N，分别比较Δzs_s+1、Δzs_s+2、…Δzs_N与轴向切宽δ的大小，取最接近δ的Δzs_r，r∈[s+1,N]，对应的刀位点即为第三个等分刀位点[xyz]r，如此依次计算，直至获得所述轴向切削刀路上所有的等分刀...

【专利技术属性】
技术研发人员：严思杰，鄢龙志，代星，丁汉，唐祥武，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42