一种用于柔性磨具的路径规划方法技术

本发明专利技术涉及数控加工技术领域，具体公开了一种用于柔性磨具的路径规划方法，其中，包括：根据待磨削叶片的几何形状以及柔性磨具的工艺参数获取待磨削叶片的初始磨削轨迹；根据所述柔性磨具的几何形状以及所述初始磨削轨迹获取柔性磨具的运动包络面；根据所述柔性磨具的运动包络面以及待磨削叶片的曲面离散点云数据计算柔性磨具与所述待磨削叶片之间的最小有向距离；根据所述柔性磨具的磨削特性以及所述最小有向距离求解所述柔性磨具的磨削去除量；对所述磨削去除量进行迭代优化，得到所述柔性磨具的磨削路径。本发明专利技术提供的用于柔性磨具的路径规划方法能够适用于柔性磨具。磨具的路径规划方法能够适用于柔性磨具。磨具的路径规划方法能够适用于柔性磨具。

【技术实现步骤摘要】
一种用于柔性磨具的路径规划方法


[0001]本专利技术涉及数控加工
，尤其涉及一种用于柔性磨具的路径规划方法。

技术介绍

[0002]叶片是航空发动机的重要零部件，其表面完整性和轮廓精度会直接影响航空发动机的性能。表面质量差的叶片在高温、高压、高速的环境下容易发生疲劳失效、变形或断裂，导致航空发动机性能降低，使用寿命短，甚至发生损坏。目前，国内外对航空发动机叶片多采用多轴数控铣削的加工方法，但在叶片表面会留下明显的铣削残留刀纹。因此，有必要采用磨削技术去除残留的铣刀痕迹，从而提高叶片的表面质量。精铣完后的叶片余量很小，刚性磨具并不适用，而百页轮材料去除率小，接触面积大，成本低，完全符合加工要求。然而，采用现有技术中的CAM(Computer Aided Manufacturing，计算机辅助制造)软件算法都是针对刚性刀具的，针对百叶轮等柔性磨具缺乏相应的磨削轨迹生成控制方法。
[0003]因此，如何提供一种适用于柔性磨具的路径规划控制方法成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种用于柔性磨具的路径规划方法，解决相关技术中存在的缺乏柔性磨具的路径规划方法的问题。
[0005]作为本专利技术的一个方面，提供一种用于柔性磨具的路径规划方法，其中，包括：
[0006]根据待磨削叶片的几何形状以及柔性磨具的工艺参数获取待磨削叶片的初始磨削轨迹；
[0007]根据所述柔性磨具的几何形状以及所述初始磨削轨迹获取柔性磨具的运动包络面；<br/>[0008]根据所述柔性磨具的运动包络面以及待磨削叶片的曲面离散点云数据计算柔性磨具与所述待磨削叶片之间的最小有向距离；
[0009]根据所述柔性磨具的磨削特性以及所述最小有向距离求解所述柔性磨具的磨削去除量；
[0010]对所述磨削去除量进行迭代优化，得到所述柔性磨具的磨削路径。
[0011]进一步地，还包括在所述根据所述柔性磨具的运动包络面以及待磨削叶片的曲面离散点云数据计算柔性磨具与所述待磨削叶片之间的最小有向距离的步骤前进行的：
[0012]根据所述待磨削叶片的几何形状获取待磨削叶片的曲面离散点云数据。
[0013]进一步地，所述根据所述柔性磨具的运动包络面以及待磨削叶片的曲面离散点云数据计算柔性磨具与所述待磨削叶片之间的最小有向距离，包括：
[0014]从所述待磨削叶片的曲面离散点云数据中选取一个离散点p，则在所述柔性磨具的运动包络面X(w)上至少存在一点q满足则离散点p与所述柔性磨具的运动包络面X(w)间的距离定义为d
p,X(w)
＝||p
‑
q||，点q为离散点p在所述柔性磨具的运动
包络面X(w)上的最近点；
[0015]当所述柔性磨具的运动包络面X(w)上存在离散点p的足点q时，离散点p到所述柔性磨具的运动包络面X(w)的最小有向距离为其中，表示离散点p位于所述柔性磨具的扫掠体外部，表示离散点p位于所述柔性磨具的扫掠体内部，表示离散点p位于所述柔性磨具的扫掠体包络面上。
[0016]进一步地，所述根据所述柔性磨具的磨削特性以及所述最小有向距离求解所述柔性磨具的磨削去除量，包括：
[0017]根据所述柔性磨具的磨削特性求解所述最小有向距离与实际磨削量的误差大小关系；
[0018]根据所述误差大小关系以及所述最小有向距离求解所述柔性磨具的磨削去除量。
[0019]进一步地，所述根据所述柔性磨具的磨削特性求解所述最小有向距离与实际磨削量的误差大小关系，包括：
[0020]获取根据所述柔性磨具的运动包络面与所述待磨削叶片的接触点；
[0021]计算所述接触点的曲率半径；
[0022]根据所述接触点的曲率半径确定所述柔性磨具的运动包络面的形状，其中所述形状包括凸面形状和凹面形状；
[0023]分别计算凸面形状和凹面形状下的所述柔性磨具的变形量与所述待磨削叶片的径向材料去除深度之间的关系。
[0024]进一步地，所述计算所述接触点的曲率半径，包括：
[0025]沿所述初始磨削轨迹方向的相邻点计算接触点的曲率半径。
[0026]进一步地，所述分别计算凸面形状和凹面形状下的所述柔性磨具的变形量与所述待磨削叶片的径向材料去除深度之间的关系，包括：
[0027]根据Hertz弹性接触理论确定磨削力与接触宽度的关系：
[0028][0029]根据Preston假设和待磨削叶片的几何形状分别得到凸面形状和凹面形状的径向材料去除率：
[0030][0031][0032]其中，H
m1
表示凸面形状下的径向材料去除率，H
m2
表示凹面形状下的径向材料去除
率；
[0033]根据材料去除恒定原则得到所述柔性磨具的径向材料去除深度：
[0034][0035]其中，a
p
表示所述柔性模具的径向材料去除深度，H
m
表示柔性磨具的运动包络面的形状，V表示所述柔性磨具的进给速度，dL表示所述柔性磨具在待剥削叶片上移动的单位距离。
[0036]进一步地，所述对所述磨削去除量进行迭代优化，得到所述柔性磨具的磨削路径，包括：
[0037]根据最大误差最小化方法对所述磨削去除量进行多次迭代计算，得到所述柔性磨具的磨削路径。
[0038]进一步地，所述根据最大误差最小化方法对所述磨削去除量进行多次迭代计算，得到所述柔性磨具的磨削路径，包括：
[0039]根据最大误差最小化方法的优化公式对所述柔性磨具与所述待磨削叶片之间的所有接触点的磨削去除量进行多次迭代计算，得到优化后的所述柔性磨具的磨削路径，其中所述最大误差最小化方法的优化公式为：
[0040][0041]其中，ξ表示松弛变量，表示最小有向距离。
[0042]进一步地，所述柔性磨具包括百页轮。
[0043]本专利技术提供的用于柔性磨具的路径规划方法，适用于柔性磨具，由于采用柔性磨具能够能够传统整体叶盘磨削中存在的叶片轮廓一致性差的问题，因此本专利技术通过柔性模具的特性和最大误差最小化方法对传统路径进行改进和优化，采用恒材料去除使加工过程中叶片受力均匀，从而提高了叶片的加工质量。另外，该方法能够有效控制去除量，减少磨削次数，从而减少加工时间。由于加工过程平稳，磨削力变化小，从而减小磨具磨损，延长磨具使用寿命。
附图说明
[0044]附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：
[0045]图1为本专利技术提供的用于柔性磨具的路径规划方法的流程图。
具体实施方式
[0046]需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。
[0047]为了使本领域技术人员更好地理解本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于柔性磨具的路径规划方法，其特征在于，包括：根据待磨削叶片的几何形状以及柔性磨具的工艺参数获取待磨削叶片的初始磨削轨迹；根据所述柔性磨具的几何形状以及所述初始磨削轨迹获取柔性磨具的运动包络面；根据所述柔性磨具的运动包络面以及待磨削叶片的曲面离散点云数据计算柔性磨具与所述待磨削叶片之间的最小有向距离；根据所述柔性磨具的磨削特性以及所述最小有向距离求解所述柔性磨具的磨削去除量；对所述磨削去除量进行迭代优化，得到所述柔性磨具的磨削路径。2.根据权利要求1所述的用于柔性磨具的路径规划方法，其特征在于，还包括在所述根据所述柔性磨具的运动包络面以及待磨削叶片的曲面离散点云数据计算柔性磨具与所述待磨削叶片之间的最小有向距离的步骤前进行的：根据所述待磨削叶片的几何形状获取待磨削叶片的曲面离散点云数据。3.根据权利要求1或2所述的用于柔性磨具的路径规划方法，其特征在于，所述根据所述柔性磨具的运动包络面以及待磨削叶片的曲面离散点云数据计算柔性磨具与所述待磨削叶片之间的最小有向距离，包括：从所述待磨削叶片的曲面离散点云数据中选取一个离散点p，则在所述柔性磨具的运动包络面X(w)上至少存在一点q满足则离散点p与所述柔性磨具的运动包络面X(w)间的距离定义为d
p,X(w)
＝||p
‑
q||，点q为离散点p在所述柔性磨具的运动包络面X(w)上的最近点；当所述柔性磨具的运动包络面X(w)上存在离散点p的足点q时，离散点p到所述柔性磨具的运动包络面X(w)的最小有向距离为其中，表示离散点p位于所述柔性磨具的扫掠体外部，表示离散点p位于所述柔性磨具的扫掠体内部，表示离散点p位于所述柔性磨具的扫掠体包络面上。4.根据权利要求1或2所述的用于柔性磨具的路径规划方法，其特征在于，所述根据所述柔性磨具的磨削特性以及所述最小有向距离求解所述柔性磨具的磨削去除量，包括：根据所述柔性磨具的磨削特性求解所述最小有向距离与实际磨削量的误差大小关系；根据所述误差大小关系以及所述最小有向距离求解所述柔性磨具的磨削去除量。5.根据权利要求4所述的用于柔性磨具的路径规划方法，其特征在于，所述根据所述柔性磨具的磨削特性求解所述最小有向距离与实际磨削量的误差大小关系，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈科延，代星，张旭，张小俭，鄢龙志，叶涛，浦栋麟，王琰，
申请(专利权)人：江苏集萃华科智能装备科技有限公司，
类型：发明
国别省市：