[发明专利]叶片式流体机械数控加工切削力的快速预测方法

权利要求书

1.一种叶片式流体机械数控加工切削力的快速预测方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：叶片式流体机械过流部件的数字化建模，通过对叶片式流体机械过流部件毛坯模型进行测量，测量点沿叶片的流线方向布置，得到叶片表面点的三维坐标，进而反求出叶片表面点的空间曲线，将这些曲线拟合构成叶片式流体机械过流部件的三维数字化模型； 

步骤2：加工区域的划分与加工刀具的选择，首先对叶片式流体机械过流部件的表面进行曲面特性分析，根据叶片表面的曲率变化情况，要求在切削方向上的起始点与终止点之间的曲率变化不大于10%，且在切削横向方向曲率变化要小于15%，将被加工曲面划分为若干个加工区域，对不同的加工区域选择不同的加工刀具；

步骤3：加工路线的规划，首先创建机床坐标系，设定数控加工走刀方向为沿参数线方向走刀；

步骤4：数控加工程序的生成，依据CAM软件加工模块的数控编程功能，在不同的加工区域中，沿着选定好的加工路线和加工刀具建立并生成数控加工路径文件；

步骤5：数控机床加工仿真环境的构建，运用三维建模软件建立五轴联动数控机床模型、夹具模型，并将其转换为数控加工仿真软件VERICUT能够识别的格式，依据Base→X→Y→Z→C→B→Tool顺序依次添加各组件至数控加工仿真软件VERICUT中完成五轴联动加工仿真环境的构建；

步骤6：数控加工几何仿真，利用数控加工仿真软件VERICUT的几何仿真功能，对叶片式流体机械过流部件的数控加工进行仿真，同时对数控加工几何仿真过程中的切削参数进行提取，并通过设置的颜色对比来检查加工过程中是否存在过切、欠切和碰撞干涉，如果零件被加工表面出现红色区域，则代表加工过程中有过切、和碰撞干涉，则返回步骤4进行数控加工轨迹的重新生成，如果零件被加工表面全部为绿色，则代表加工过程中不存在过切、和碰撞干涉，则直接仿真至数控加工结束；

步骤7：切削力图形显示，将步骤6中提取的切削参数通过切削力计算模型计算，并由MATLAB软件处理实现切削过程中切削力的变化显示，实现在实际加工之前对加工过程中切削力变化进行快速预测的目的。

2.根据权利要求1所述的叶片式流体机械数控加工切削力的快速预测方法，其特征在于：步骤1中的数字化测量和反求造型的过程是：首先运用高精度光电经纬仪沿叶片式流体机械过流部件毛坯模型的流线方向测量出表面点的三维坐标，然后将这些测量的三维坐标数据导入Unigraphics NX生成一组空间曲线，进而由这些曲线拟合成过流部件的三维数字化模型。

3.根据权利要求1所述的叶片式流体机械数控加工切削力的快速预测方法，其特征在于：步骤2中加工区域划分和加工刀具选择的主要方法是首先采用Unigraphics NX中Analysis/Face/Radius功能来分析计算叶片式流体机械过流部件三维数字化模型表面的曲率半径，将沿切削方向曲率变化不大于10%且切削横向方向曲率变化小于15%的面积划分为一个加工区域，对相对于加工起点曲面曲率半径变化较小的加工区域，为提高加工效率宜采用直径大于或等于150mm的面铣刀，对相对于加工起点曲面曲率半径变花较大的区域为防止发生碰撞和干涉宜采用直径小于或等于100mm的面铣刀。

4.根据权利要求1所述的叶片式流体机械数控加工切削力的快速预测方法，其特征在于：步骤3中的加工路线规划主要是首先建立数控机工机床坐标系，选择叶片式流体机械过流部件的流线方向作为走刀方向。

5.根据权利要求1所述的叶片式流体机械数控加工切削力的快速预测方法，其特征在于：步骤5中加工仿真环境的构建是将实际加工机床进行简化，在Unigraphics NX建模模块中建立机床的各运动部件的三维模型，即X轴运动部件、Y轴运动部件、Z轴运动部件、B轴旋转部件、C轴旋转部件，然后按照Base→X→Y→Z→C→B→Tool的顺序建立机床模型、添加刀具模型和夹具模型，选择数控系统完成数控加工仿真环境的构建。