本发明专利技术公开了一种对大悬伸、弱刚性整体叶轮叶片的粗-半精-精铣混合路径生成方法，包括步骤：根据大悬伸、弱刚性整体叶轮叶片的几何形状和工艺参数，分别生成叶片的粗铣和精铣刀位轨迹源文件；对生成的粗铣刀路文件进行提取靠近叶片的K道刀路，并重新排列，以使粗铣刀路绕叶片加工；对生成的精铣刀路文件分别提取刀路的精铣部分和半精铣部分，形成半精-精铣刀路文件；对新粗铣刀路文件和生成的半精-精铣刀路文件进行变进给操作；对获得的粗、半精-精铣刀路进行分层；以及将分层后的粗、半精-精铣刀路文件经路径延伸、刀具移动和圆弧插补，并通过不同转速控制后，生成一个完整的粗-半精-精铣混合路径刀路文件。本发明专利技术的方法能够大幅提高叶片的加工刚度，尤其是叶片顶端，消除加工颤振，提高叶片加工质量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及多轴联动数控机械加工领域，更具体地，涉及一种对大悬伸、弱刚性整体叶轮叶片的粗-半精-精铣混合路径生成的方法。
技术介绍
当前，航空航天、造船、汽车、能源与冶金等工业蓬勃发展，作为其关键部件的整体叶轮，正得到广泛应用。随着工业生产对机械部件精度的要求不断提高，大悬伸、窄流道整体叶轮的需求也日益增多，其质量直接影响空气动力学性能和机械效率，而这类叶轮的叶片加工刚度相对较弱，历来是加工的难点，尤其是叶片的精加工部分。目前，国内只有少数几家企业可以加工整体叶轮，而且工艺水平距国际先进水平尚有较大差距，因此研究高性能叶轮加工技术势在必行。传统上对大悬伸、弱刚性整体叶轮叶片的加工，大多是先进行整体粗加工，再考虑精加工部分的工艺技术研究，或分层精加工，或加填充材料，提高叶片加工过程中的刚性，以获得良好加工表面。然而，这样的加工方法并不能达到理想的效果，分层精加工没有从根本上解决叶片刚性差的问题，自然加工效果不尽如人意，而加持填充材料的办法，虽在叶片刚度上得到提高，加工效果也较理想，但填充材料的过程较繁琐，大大降低了整体叶轮的加工效率，进而加大了加工成本，综合效果不太令人满意。所以亟需寻求一种高效、高性能的叶片精加工方法。
技术实现思路
针对现有技术的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种对大悬伸、弱刚性整体叶轮叶片的粗-半精-精铣混合路径生成的方法，以提高整体叶轮叶片的加工刚度，减小颤振，并获得良好加工表面。为实现上述目的，本专利技术提出了一种对大悬伸、弱刚性整体叶轮叶片的粗-半精-精铣混合路径生成的方法，该方法包括下列步骤:(I)根据整体叶轮叶片的几何形状和工艺参数，分别生成叶片粗铣和精铣的刀位轨迹源文件，所述精铣包含半精铣部分；(2)对生成的叶片粗铣刀位轨迹源文件，根据设置的切削余量T提取靠近叶片的最后k道刀路，其中提取道数k自定，形成新粗铣刀位轨迹源文件；(3)对步骤(2)形成的新粗铣刀位轨迹源文件进行刀路重新排列，使CAM软件规划的粗铣刀位点能环绕叶片进行加工；(4)对步骤(I)生成的包含半精铣部分的精铣刀位轨迹源文件，将刀路的精铣部分和半精铣部分分别提取出来，并按照加工先后顺序对刀路信息进行排序，形成半精-精铣刀路文件；(5)对步骤(3)重新排列后的粗铣刀路进行变进给操作，使进给率随叶片铣削刚度的变强而逐层按比例递增，同时对最后P层加工进行减速操作，其中减速层数P自定；(6)同样，对步骤(4)生成的半精-精铣刀路文件进行变进给操作，方法与步骤(5)相同；(7)对步骤(6)变进给后的半精-精铣刀路文件进行刀路分层，层数根据整体叶轮叶片的悬伸长度、刚度和原精铣刀路pass数合理设定，该分层操作是均匀分层过程，即可获取分层后各层的最后一道刀路的刀位信息；(8)对步骤(5)变进给后的新粗铣刀位轨迹源文件，根据步骤(7)的半精-精铣刀路分层数和半精-精铣各层最后一道刀路的刀位信息，进行分层，层数与半精-精铣层数相同，同时各层的最后一道粗铣刀路刀位点位置信息中z值的平均值低于最后一道半精-精铣刀路刀位点位置信息中z值的平均值某一差值8 ’ 6自定，以保证互不干涉为前提；(9)将步骤(7)和步骤(8)分层所得的半精-精铣刀路文件和粗铣刀路文件进行路径合成，按照各层由粗到精或半精的加工顺序将两个刀路文件融合成一个加工文件，合成过程中，同时实现加工过程的粗、精或半精铣转换中刀具的路径延伸及抬刀距离设定和圆弧插补操作，以保证刀具不与叶片或夹具发生干涉，以及分别设定粗铣和半精-精铣的转速，以实现粗、半精-精铣的不同转速转换。其中，所述粗铣刀路分层操作具体包括下列步骤:(i)根据上述步骤(7)中对半精-精铣刀路的分层数，依次计算各层最后一道精铣或半精铣刀路刀位点信息中的z值平均值；(ii)对上述步骤(5)变进给后的新粗铣刀位轨迹源文件中最靠近叶片的粗铣刀路，依次计算各道刀路的刀位点z值平均值；(iii)根据自定的8值，结合上述步骤(i)和步骤(ii)的z值平均值计算值，得到各层最后一道粗铣刀路，实现对步骤(4)形成的新粗铣刀位轨迹源文件进行分层；其中，所述粗-半精-精铣混合路径生成操作具体包括下列步骤:(a)按照各层由粗到精或半精的加工顺序将粗、半精-精铣两个刀路文件融合成一个加工文件；(b)对步骤(a)生成的加工文件中，层内及层间的粗铣与半精-精铣刀路转换过程进行刀具移动插补，采用刀路延伸、抬刀及圆弧插补方法，以避免刀具与叶片或夹具发生碰撞;(c)分别设定粗铣和半精-精铣的转速，实现加工过程中不同转速的变换；(d)生成并输出处理后的完整粗-半精-精铣混合路径加工文件，经后置处理后，用于大悬伸、弱刚性整体叶轮叶片的加工。通过本专利技术的对五轴联动机床的加工路径进行粗-半精-精铣混合生成的方法，在整体叶轮叶片加工时，能在采用较多分层的情况下保证铣削大悬伸叶片时足够强的加工刚度，由此减小甚至消除叶片的加工颤振，因而能获得良好叶片加工表面，保证加工质量合乎要求。【附图说明】图1为本专利技术大悬伸、弱刚性整体叶轮叶片的粗-半精-精铣混合加工示意图；图2为按照本专利技术的大悬伸、弱刚性整体叶轮叶片的粗-半精-精铣混合路径生成方法的流程框图。【具体实施方式】为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本专利技术进行进一步详细说明。。五轴机床NC加工程序由CAM软件规划刀路，再经后置处理得到。在CAM软件规划刀路时，一般粗、精铣刀路是分开生成的。在整体叶轮叶片的传统加工过程中，也是先对叶片完成整体粗铣，再进行叶片的精铣操作。这样，在加工大悬伸、弱刚性的整体叶轮叶片时，当完成整体粗铣后，由于精铣余量较小，此时叶片就变得相当薄，刚性很差，叶片顶端易产生颤振，导致加工表面存在振纹，加工表面质量变差，易产生废品。为了改善这一加工缺陷，针对大悬伸、弱刚性整体叶轮叶片，可以采用粗-半精-精混合加工的方法，本专利技术提供一种粗-半精-精铣混合路径生成方法，同时对整体叶轮叶片的刚度变化进行变进给加工。整体叶轮叶片粗-半精-精铣混合路径的生成，涉及粗、半精、精铣刀路文件的提取、解析、分层和插补。以某一大悬伸、弱刚性整体叶轮叶片的铣削为例，来说明实现这一混合路径生成的方法。CAM刀路规划软件生成的刀位文件刀位行格式一般为:G0T0/x，y, z, i, j, k。其中，x, y, z为加工坐标系下的刀位点位置坐标[X y z]T, i, j, k为其对应的刀轴矢量[i j k]T。粗铣刀路的提取，以刀位轨迹源文件为基础，根据粗铣道数进行提取满足条件的刀位行。本实施例所采用的精铣方法，生成的精铣刀路文件中已包含了半精铣刀路，在进行刀路分层前，需区分半精、精铣刀路，重新排列形成半精-精铣刀路文件。粗、半精-精铣刀路的分层操作，其目的是在叶片铣削过程中，进行由粗到半精-精的逐层铣削，以保证足够的刚度。首先对半精-精铣刀路进行分层，根据设定的精铣层数，对半精-精铣刀路均匀分层，各层最后一道精或半精铣刀路易获得，进而可获得该道刀路所有刀位行的z值，计算其平均值本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种整体叶轮叶片的粗?半精?精铣混合路径生成的方法，该方法包括下列步骤：（1）根据整体叶轮叶片的几何形状和工艺参数，分别生成叶片粗铣和精铣的刀位轨迹源文件，所述精铣包含半精铣部分；（2）对生成的叶片粗铣刀位轨迹源文件，根据设置的切削余量τ提取靠近叶片的最后k道刀路，其中提取道数k自定，形成新粗铣刀位轨迹源文件；（3）对步骤（2）形成的新粗铣刀位轨迹源文件进行刀路重新排列，使CAM软件规划的粗铣刀位点能环绕叶片进行加工；（4）对步骤（1）生成的包含半精铣部分的精铣刀位轨迹源文件，将刀路的精铣部分和半精铣部分分别提取出来，并按照加工先后顺序对刀路信息进行排序，形成半精?精铣刀路文件；（5）对步骤（3）重新排列后的粗铣刀路进行变进给操作，使进给率随叶片铣削刚度的变强而逐层按比例递增，同时对最后p层加工进行减速操作，其中减速层数p自定；（6）同样，对步骤（4）生成的半精?精铣刀路文件进行变进给操作，方法与步骤（5）相同；（7）对步骤（6）变进给后的半精?精铣刀路文件进行刀路分层，层数根据整体叶轮叶片的悬伸长度、刚度和原精铣刀路pass数设定，该分层操作是均匀分层过程，即可获取分层后各层的最后一道刀路的刀位信息；（8）对步骤（5）变进给后的新的粗铣刀位轨迹源文件，根据步骤（7）的半精?精铣刀路分层数和半精?精铣各层最后一道刀路的刀位信息，进行分层，层数与半精?精铣层数相同，同时各层的最后一道粗铣刀路刀位点位置信息中z值的平均值低于最后一道半精?精铣刀路刀位点位置信息中z值的平均值某一差值δ，该δ值自定，以保证互不干涉为前提；（9）将上述步骤（7）和步骤（8）分层所得的半精?精铣刀路文件和粗铣刀路文件进行路径合成，按照各层由粗到精或半精的加工顺序将两个刀路文件融合成一个加工文件，合成过程中，同时实现加工过程的粗、精或半精铣转换中刀具的路径延伸及抬刀距离设定和圆弧插补操作，以保证刀具不与叶片或夹具发生干涉，以及分别设定粗铣和半精?精铣的转速，以实现粗、半精?精铣的不同转速转换。...
【技术特征摘要】
1.一种整体叶轮叶片的粗-半精-精铣混合路径生成的方法，该方法包括下列步骤: (1)根据整体叶轮叶片的几何形状和工艺参数，分别生成叶片粗铣和精铣的刀位轨迹源文件，所述精铣包含半精铣部分； (2)对生成的叶片粗铣刀位轨迹源文件，根据设置的切削余量T提取靠近叶片的最后k道刀路，其中提取道数k自定，形成新粗铣刀位轨迹源文件； (3)对步骤(2)形成的新粗铣刀位轨迹源文件进行刀路重新排列，使CAM软件规划的粗铣刀位点能环绕叶片进行加工； (4)对步骤(1)生成的包含半精铣部分的精铣刀位轨迹源文件，将刀路的精铣部分和半精铣部分分别提取出来，并按照加工先后顺序对刀路信息进行排序，形成半精-精铣刀路文件； (5)对步骤(3)重新排列后的粗铣刀路进行变进给操作，使进给率随叶片铣削刚度的变强而逐层按比例递增，同时对最后P层加工进行减速操作，其中减速层数P自定； (6)同样，对步骤(4)生成的半精-精铣刀路文件进行变进给操作，方法与步骤(5)相同； (7)对步骤(6)变进给后的半精-精铣刀路文件进行刀路分层，层数根据整体叶轮叶片的悬伸长度、刚度和原精铣刀路pass数设定，该分层操作是均匀分层过程，即可获取分层后各层的最后一道刀路的刀位信息； (8)对步骤(5)变进给后的新的粗铣刀位轨迹源文件，根据步骤(7)的半精-精铣刀路分层数和半精-精铣各层最后一道刀路的刀位信息，进行分层，层数与半精-精铣层数相同，同时各层的最后一道粗铣刀路刀位点位置信息中z值的平均值低于最后一道半精-精铣刀路刀位点位置信息中z值的平均值某一差值S，该8值自定，以保证互不干涉为前提; (9)将上述步骤(7)和步骤(8)分层所得的半精-精铣刀路文件和粗铣刀路文件进行路径合成，按照各层由粗到精或半精的加工顺序将两个...
【专利技术属性】
技术研发人员：代星，唐祥武，丁汉，鄢龙志，严思杰，张家军，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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