本发明专利技术提出了一种叶片螺旋铣过程中缘头避让轨迹的刀轴控制方法，首先构造叶片圆柱辅助面，其次将包容圆柱面作为辅助面，构造缘头避让曲线，最后并利用圆柱面的外法矢作为缘头避让轨迹线刀轴矢量插值的辅助信息，获得缘头避让轨迹刀轴矢量。本发明专利技术提出的方法具有通用性，适合于任何叶片叶身螺旋加工的情况，能够有效生成缘头避让曲线以及避让轨迹曲线上刀位点的刀轴矢量。经实际生产验证，该方法生成的刀轴矢量稳定光顺，提高了叶片的加工质量与加工效率，延长了机床与刀具的使用寿命。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及叶片机械加工
，具体为一种。
技术介绍
发动机叶片，尤其是航空发动机叶片的形状复杂、工作环境恶劣，要求其必须具有精确的尺寸、准确的形状和严格的表面完整性，通常采用多轴数控铣削加工工艺成形。叶片的数控加工工艺中采用的铣削方式有点铣法、侧铣法和螺旋铣法。由于螺旋铣具有装夹次数少、切削轨迹连续、加工效率高等优点，受到业界普遍关注。但是，缘头是叶片螺旋铣加工质量最主要的影响区域，所以叶片前后缘曲面的处理都是采用预留一定余量的方法避免过切，此外由于在加工时刀位点相对密集，切削状态下刀轴转角过大，处理起来非常困难，很 容易造成过切。针对这样的问题，现有技术中提出了一种带缘头避让的叶片高质高效螺旋铣加工方法，利用三次非均匀B样条曲线给出了避让曲线的构造方法。这种方法对于缘头避让轨迹曲线的刀轴矢量均是采用叶身切削轨迹线两端点的刀位点刀轴矢量进行插值获得，然而这两个刀轴矢量夹角相差较大，甚至达到180°，此时插值往往出现刀轴矢量不确定性，需要更多的信息才能确保获得稳定的刀轴矢量，从而使叶片螺旋加工得以正常进行。
技术实现思路
要解决的技术问题为解决现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种，涉及叶片包容圆柱设计、缘头避让曲线设计与避让轨迹刀轴生成等问题。技术方案本方法根据叶片的几何尺寸，设计叶片的包容圆柱面，将包容圆柱面作为辅助面，构造缘头避让曲线，并利用圆柱面的外法矢作为缘头避让轨迹线刀轴矢量插值的辅助信息，获得缘头避让轨迹刀轴矢量。本专利技术的技术方案为所述一种，其特征在于包括以下步骤步骤I :构造叶片圆柱辅助面被加工叶片的叶身曲面为参数化曲面，叶片截面线是V向曲线；步骤I. I :取叶盆曲面中v=0. 0的曲线C1和叶背曲面中v=0. 0的曲线C2,点 a (xa, ya, za)、c (x。，yc, zc)、e (xe, ye, ze)为曲线 C1 的两个端点与中点，点 b (xb, yb, zb)、d(xd, yd, zd)、f(xf, yf, zf)为曲线C2的两个端点与中点，得到圆柱辅助面的初始顶圆圆心为Ou (xu, yu, zu)权利要求1.一种，其特征在于包括以下步骤 步骤I:构造叶片圆柱辅助面 被加工叶片的叶身曲面为參数化曲面，叶片截面线是V向曲线； 步骤I. I :取叶盆曲面中V = 0. O的曲线C1和叶背曲面中V = 0. O的曲线C2,点 a (xa, ya, za)、c (x。，y。，zc)、e (xe, ye, ze)为曲线 C1 的两个端点与中点，点 b (xb, yb, zb)、d(xd, yd, zd)、f(xf, yf, zf)为曲线C2的两个端点与中点，得到圆柱辅助面的初始顶圆圆心为Ou (xu, yu, zu)2.根据权利要求I所述一种，其特征在于线段P6P7的长度占线段P6P8长度的比例与线段P2P3占线段P1P3长度的比例相同，均为5% 30%。3.根据权利要求I或2所述一种，其特征在于曲线组PtlP1P2P4上刀尖点集中相邻刀尖点的弧长为曲线组PtlP1P2P4轨迹长度的5% ；曲线组P5P7P8P9上刀尖点集中相邻刀尖点的弧长为曲线组P5P7P8P9轨迹长度的5%。全文摘要本专利技术提出了一种，首先构造叶片圆柱辅助面，其次将包容圆柱面作为辅助面，构造缘头避让曲线，最后并利用圆柱面的外法矢作为缘头避让轨迹线刀轴矢量插值的辅助信息，获得缘头避让轨迹刀轴矢量。本专利技术提出的方法具有通用性，适合于任何叶片叶身螺旋加工的情况，能够有效生成缘头避让曲线以及避让轨迹曲线上刀位点的刀轴矢量。经实际生产验证，该方法生成的刀轴矢量稳定光顺，提高了叶片的加工质量与加工效率，延长了机床与刀具的使用寿命。文档编号B23C3/00GK102728880SQ20121024019公开日2012年10月17日 申请日期2012年7月12日 优先权日2012年7月12日专利技术者吴宝海, 张娟, 张定华, 张莹, 杨建华, 罗明, 胡述龙, 韩飞燕 申请人:西北工业大学本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种叶片螺旋铣过程中缘头避让轨迹的刀轴控制方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：构造叶片圆柱辅助面：被加工叶片的叶身曲面为参数化曲面，叶片截面线是v向曲线；步骤1.1：取叶盆曲面中v＝0.0的曲线C1和叶背曲面中v＝0.0的曲线C2，点a(xa,ya,za)、c(xc,yc,zc)、e(xe,ye,ze)为曲线C1的两个端点与中点，点b(xb,yb,zb)、d(xd,yd,zd)、f(xf,yf,zf)为曲线C2的两个端点与中点，得到圆柱辅助面的初始顶圆圆心为Ou(xu,yu,zu)：xuyuzu=16·xa+xb+xc+xd+xe+xfya+yb+yc+yd+ye+yfza+zb+zc+zd+ze+zf取叶盆曲面中v＝1.0的曲线C3和叶背曲面中v＝1.0的曲线C4，点α(xα,yα,zα)、φ(xφ,yφ,zφ)、γ(xγ,yγ,zγ)为曲线C3的两个端点与中点，点β(xβ,yβ,zβ)、η(xη,yη,zη)为曲线C4的两个端点与中点，得到圆柱辅助面的初始底圆圆心为Ol(xl,yl,zl)：步骤1.2：圆柱辅助面的半径Rc为Rc＝dmax+ε·R，其中dmax为缘头区域到圆柱辅助面轴心线的最大距离，R为刀具半径，ε为防止刀具在避让时与叶片缘头区域发生碰撞干涉的调整系数；圆柱辅助面轴心线为OuOl连线；步骤1.3：将曲线C1、C2、C3、C4的两端端点投影到圆柱辅助面轴心线上，得到八个投影点中两两之间距离最长的两个点A1和A2；将点A1和A2沿圆柱辅助面轴心线分别向外侧移动不小于R的距离，得到圆柱辅助面的最终顶圆圆心O′u和最终底圆圆心O′l；步骤2：构造缘头避让曲线：P′0、P0为叶身一侧曲面上的刀位轨迹线的倒数第二个刀位点和最后一个刀位点；P9、P′9为叶身另一侧曲面上的下一条刀位轨迹线的第一个刀位点和第二个刀位点；步骤2.1：沿P′0P0切线方向以半径为r1构造圆心角为30°~45°的劣弧P0P1，劣弧P0P1朝向叶身曲面外侧，r1为圆弧退刀半径；沿P′9P9切线方向以半径为r2构造圆心角为30°~45°的劣弧P9P8，劣弧P9P8朝向叶身曲面外侧，r2为圆弧进刀半径；步骤2.2：沿P1点所在圆弧的切线方向直线延伸，得到直线段P1P3，P3为延伸直线与圆柱辅助面的交点；沿P8点所在圆弧的切线方向直线延伸，得到直线段P8P6，P6为延伸直线与圆柱辅助面的交点；步骤2.3：在圆柱辅助面上取点P3和P6之间弧长最短的曲线段P3P6；步骤2.4：在直线段P1P3上取点P2，在曲线段P3P6上取点P4，线段P2P3的长度等于曲线P3P4的弧长；在直线段P8P6上取点P7，在曲线段P3P6上取点P5，线段P6P7的长度等于曲线P5P6的弧长；点P3、P4、P5和P6为曲线段P3P6上依次的四个点；步骤2.5：以点P2、P3和P4构造样条曲线P2P4，样条曲线P2P4与直线段P1P3和曲线段P4P5相切；以点P5、P6和P7构造样条曲线P5P7，样条曲线P5P7与直线段P8P6和曲线段P4P5相切；依次连接劣弧P0P1、直线段P1P2、样条曲线P2P4、曲线段P4P5、样条曲线P5P7、直线段P7P8和劣弧P8P9得到构造缘头避让曲线；步骤3：生成缘头避让曲线刀位点：步骤3.1：均匀离散曲线段P4P5，得到曲线段P4P5上的刀尖点；以曲线段P4P5上各刀尖点在圆柱辅助面上的外法矢方向作为各刀尖点的刀轴矢量，获得曲线段P4P5的刀位点；步骤3.2：分段离散曲线组P0P1P2P4，得到曲线组P0P1P2P4上的刀尖点集Q＝{Qi|i＝0,…,N}，其中QO与P0重合，QN与P4重合；步骤3.3：采用四元素插值得到Q＝{Qi|i＝1,…,N？1}点处的刀轴矢量：步骤3.3.1：计算P0P1P2P4曲线段的总长ts：ts=Σk=0N-1|QkQk+1|其中|QkQk+1|表示点Qk和Qk+1之间线段的长度；步骤3.3.2：计算从起始点QO到Qi的轨迹长度dsi：dsi=Σk=0i-1|QkQk+1|步骤3.3.3：Q＝{Qi|i＝1,…,N？1}中各点的刀轴矢量为：vi=sin(1-ti)θsinθv0+sintiθsinθv4.(i=1,···,N-1)其中ti＝dsi/ts，v0为P0点处的单位刀轴矢量，v4为步骤3.1中得到的P4点处的单位刀轴矢量，θ＝arccos(v0·v4)；步骤3.4：按照步骤3.2至步骤3.3中的方法确定曲线组P5P7P8P9的刀位点。FDA00001877770000012.jpg,FDA00001877770000013.jpg...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨建华，张娟，吴宝海，张定华，胡述龙，韩飞燕，张莹，罗明，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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