【技术实现步骤摘要】
技术介绍
1、离心压缩机广泛应用于航空航天、石油化工、天然气、汽车等行业中，是一种典型的基础工业核心设备。半开式叶轮作为离心压缩机的核心部件，其加工工艺的优劣将直接影响加工效率和生产成本，一直是科研院所和企业的研究热点和竞争利器。
2、目前半开式叶轮多采用点铣方法加工，球头铣刀是现阶段点铣加工的主要刀具，然而，球头铣刀点铣轨迹行距一般小于0.3mm，使得刀具轨迹数量极其庞大，导致精加工时间长，加工成本高。随着离心压缩机交货周期要求越来越短，成本控制越来越严格，点铣叶片加工效率低、加工成本高的缺点越来越突出。
3、鼓形铣刀是一种复杂曲面五轴加工的高性能刀具，其几何轮廓与曲面密切接触，在表面残余高度相同时能够采用数倍于球头铣刀的切削行距完成复杂曲面点铣，在走刀行距相同时鼓形铣刀切出的表面粗糙度不到球头铣刀的25％，且鼓形铣刀比较容易磨制出大前角、大螺旋角，有利于降低切削力，提高表面质量。因此，研究整体叶轮鼓形铣刀加工技术，能够显著提高加工效率，降低生产成本，具有重要的实用价值。
4、大连理工大学的魏兆成团队在论文“整体叶轮鼓形铣刀加工技术研究”中设计了一种新型鼓锥形铣刀并应用于叶轮加工，相对于常规鼓形铣刀多了球头，加工时以鼓形与球头衔接位置附近作为刀触点进行点铣，加工时铣削行距更大，解决了现有的球头铣刀点铣加工行距小的缺陷，且相比于传统鼓形铣刀，多出的球头更有利于加工靠近叶根圆角的区域。目前，鼓形铣刀加工叶轮的轨迹规划算法研究较少，且与叶根圆角衔接区域的叶片曲面由于受到的叶片几何空间约束极为复杂
技术实现思路
1、为了解决针现有半开式整体叶轮球头铣刀点铣加工效率不足的问题，本专利技术采用的技术方案是：
2、一种叶片曲面鼓锥形球头铣刀五轴加工的轨迹规划方法，其特征在于：包括以下步骤：
3、根据铣刀切削后的残余轮廓模型配合允许的表面粗糙度来确定刀位点轨迹的行距；根据需满足使铣刀完全使用鼓锥形刃切削的条件，确定铣刀的初始倾角；沿叶轮直纹母线方向规划鼓锥形球头铣刀轨迹，保证刀具轨迹的均匀性；
4、分析鼓锥形球头铣刀加工盖盘整体叶轮叶片曲面时，铣刀与叶片的干涉情况，对铣刀与叶片的干涉进行排除；
5、分析鼓锥形球头铣刀加工盖盘整体叶轮叶片曲面时，铣刀与叶根圆角的干涉情况，对铣刀与叶根圆角干涉进行排除；
6、排除干涉后的刀具轨迹按照沿母线方向反复进给的走刀方式输出，驱动机床完成盖盘整体叶轮叶片曲面鼓锥形球头铣刀五轴加工。
7、进一步地：分析鼓锥形球头铣刀加工盖盘整体叶轮叶片曲面时铣刀与叶片的干涉情况，对干涉进行排除的过程如下：
8、当铣刀刀杆与相邻叶片发生干涉时，通过遍历计算相邻叶片上的点到刀轴的距离，若距离小于刀杆半径且此点与刀轴在平面d即鼓形刃与刀杆的分界平面，的同一侧那么则判定为干涉，通过减小前倾角来排除干涉；
9、当铣刀刀杆与正在加工的叶片发生干涉，通过遍历计算正在加工的叶片上的点到刀轴的距离xp，p为叶片上任一点，x为其向刀轴作垂线的垂足，设刀杆半径为r，若xp<r且此点与刀轴在平面d的同一侧那么则判定为干涉，通过减小前倾角来排除干涉。
10、进一步地：所述分析鼓锥形球头铣刀加工盖盘整体叶轮叶片曲面时铣刀与叶根圆角的干涉情况，对干涉进行排除的过程如下：
11、当铣刀球头球心位于圆角上侧时，通过遍历计算叶根圆角上的点p到球头球心o的距离op，设球头半径为r，若op<r则判定干涉，通过增大侧倾角来排除干涉；
12、当铣刀球头球心位于圆角下侧的情况，通过遍历计算叶根圆角上边界的点e到球头球心的o距离oe，取距离最小的那一点与刀轴所在平面，再计算oe与圆角交成的弦ef的长度，f为oe与圆角的交点，若ef<oe则判定干涉，通过增大侧倾角来排除干涉。
13、本专利技术的有益效果：本专利技术提出的一种叶片曲面鼓锥形球头铣刀五轴加工的轨迹规划方法，所规划的对象为符合特征的鼓锥形球头铣刀加工半开式整体叶轮，对整个叶片曲面部分进行包含排除走刀空间约束及圆角干涉约束的轨迹规划；铣刀球头直径根据叶根圆角半径选择，刀位点路径根据轨迹均匀性、表面残余高度以及叶片曲面几何确定；圆角干涉通过判断铣刀球头球心与圆角的相对位置来检查，通过调整刀具侧倾角来排除；刀轴干涉通过判断刀轴与叶片的相对位置来检查，通过调整前倾角来排除；规划的刀具轨迹通过设计的apt语言按照沿母线方向反复进给的走刀方式输出；
14、本申请方法是对现有cam刀具轨迹规划算法的补充和完善，解决了现有鼓锥形球头铣刀加工盖盘整体叶轮的应用问题，专利技术可以为鼓锥形球头铣刀加工半开式整体叶轮叶片曲面规划出无干涉且与圆角完美衔接的轨迹，可以有效提高叶轮加工效率，降低生产成本。
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1.一种叶片曲面鼓锥形球头铣刀五轴加工的轨迹规划方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种叶片曲面鼓锥形球头铣刀五轴加工的轨迹规划方法，其特征在于：分析鼓锥形球头铣刀加工盖盘整体叶轮叶片曲面时铣刀与叶片的干涉情况，对干涉进行排除的过程如下：
3.根据权利要求1所述的一种叶片曲面鼓锥形球头铣刀五轴加工的轨迹规划方法，其特征在于：所述分析鼓锥形球头铣刀加工盖盘整体叶轮叶片曲面时铣刀与叶根圆角的干涉情况，对干涉进行排除的过程如下：
4.一种叶片曲面鼓锥形球头铣刀五轴加工的轨迹规划方法，其特征在于：该方法适用于鼓锥形球头铣刀加工半开式整体叶轮的轨迹规划。
【技术特征摘要】
1.一种叶片曲面鼓锥形球头铣刀五轴加工的轨迹规划方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种叶片曲面鼓锥形球头铣刀五轴加工的轨迹规划方法，其特征在于：分析鼓锥形球头铣刀加工盖盘整体叶轮叶片曲面时铣刀与叶片的干涉情况，对干涉进行排除的过程如下：
3.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏兆成，郭明龙，王敏杰，田富宽，张志宏，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：
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