[发明专利]一种整体叶轮叶片的粗-半精-精铣混合路径生成方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明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，本发明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：

（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δ，δ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δ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；