[发明专利]基于整体叶盘通道四轴数控加工的最大适用刀具半径计算方法

权利要求书

1.一种基于整体叶盘通道四轴数控加工的最大适用刀具半径计算方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：建立加工坐标系以及刀具几何模型，并确定刀具参数：

所述加工坐标系为CS_M(O_M-x_M-y_M-z_M)，其中加工坐标系固定在工作台上；加工坐标系的y_M轴为工作台的自身旋转轴，Z_M轴平行于四轴数控加工平台的刀轴方向；当待加工整体叶盘装夹在工作台上时，待加工整体叶盘的回转轴线与y_M轴重合；

所述刀具几何模型由参数r、r_c以及H确定，其中表示刀具锥度，r表示刀具半径，r_c表示圆角半径，H表示刀具刃长；r_c和H为预先确定变量，r为优化变量；

步骤2：在某一给定的刀具转角B条件下，通过以下步骤确定刀具切削被加工曲面S₀上的切触点P_CC时的适用刀具半径，所述刀具转角B为整体叶盘绕y_M轴的转角：

步骤2.1：在加工坐标系中，根据被加工曲面S₀上的切触点P_CC坐标[x_CC,y_CC,z_CC]^T，切触点P_CC处的单位法矢量n＝[n_x,n_y,n_z]^T，以及检查点P的坐标[x,y,z]^T，通过公式

计算得到参数Δx，Δy，Δz以及λ；其中检查点P位于被加工曲面S₀或者检查面S_i上，且P≠P_CC；所述检查面为加工过程中构成叶盘通道的若干约束面，且不包括被加工曲面S₀；

步骤2.2：根据步骤2.1得到的参数Δx，Δy，Δz以及λ，分以下四种情况分别计算得到检查点P对应的适用刀具半径r(P,B)：

情况1：Δz≥H-r_c：

若不等式成立，则刀具始终会与叶盘通道发生干涉，r(P,B)＝0；

若不等式

成立，则刀具始终不会与叶盘通道发生干涉，r(P,B)＝∞；

其余条件下，

情况2：

若不等式成立，则刀具始终会与叶盘通道发生干涉，r(P,B)＝0；

若不等式成立，则刀具始终不会与叶盘通道发生干涉，r(P,B)＝∞；

其余条件下，

情况3：

若不等式Δx²+Δy²+Δz²≤r_c²成立，则刀具始终会与叶盘通道发生干涉，r(P,B)＝0；

若不等式

均成立，则刀具始终不会与叶盘通道发生干涉，r(P,B)＝∞；

其余条件下，

情况4：Δz＜-r_c：

刀具始终不会与叶盘通道发生干涉，r(P,B)＝∞；

步骤2.3：对于被加工曲面S₀或检查面S_i上的所有检测点P，分别代入步骤2.1和2.2，得到每个检测点对应的适用刀具半径r(P,B)，然后取其中的最小值minr(P,B)为在转角B条件下，切削被加工曲面S₀上的切触点P_CC时的适用刀具半径；

步骤3：采用二分法计算切削被加工曲面S₀上的切触点P_CC时的最优刀具转角B_O和最大适用刀具半径r_L：

步骤3.1：确定刀具转角的初始左右边界B_L和B_R，以及工作台旋转轴的定位精度B_P；

步骤3.2：根据步骤2中的方法，分别计算r_M0(B_L)、r_Mi(B_L)，以及r_M0(B_R)、r_Mi(B_R)；其中r_M0(B_L)表示刀具转角为B_L，检查点处于待加工曲面S₀上的条件下，切削被加工曲面S₀上的切触点P_CC时的适用刀具半径，r_Mi(B_L)表示刀具转角为B_L，检查点处于检查面S_i上的条件下，切削被加工曲面S₀上的切触点P_CC时的适用刀具半径；r_M0(B_R)表示刀具转角为B_R，检查点处于待加工曲面S₀上的条件下，切削被加工曲面S₀上的切触点P_CC时的适用刀具半径，r_Mi(B_R)表示刀具转角为B_R，检查点处于检查面S_i上的条件下，切削被加工曲面S₀上的切触点P_CC时的适用刀具半径；

步骤3.3：取B_L和B_R的二分中点计算r_M0(B_M)和r_Mi(B_M)；

步骤3.4：若|B_L-B_R|≤B_P成立，则取B_M为最优刀具转角B_O，以及取r_M0(B_M)和r_Mi(B_M)的最小值作为最大适用刀具半径r_L；否则判断r_M0(B_M)和r_Mi(B_M)的大小关系，若r_M0(B_M)＜r_Mi(B_M)则令B_R＝B_M，否则令B_L＝B_M，返回步骤3.2。