[发明专利]一种基于控制线的航空发动机整体叶盘环形刀加工方法

权利要求书

1.一种基于控制线的航空发动机整体叶盘环形刀加工方法，其特征在于包括下述步骤：

步骤1、根据整体叶盘通道的模型，构造通道加工所需的球头刀无干涉刀轴控制线；

步骤2、将球头刀的控制线应用到环形刀的四轴通道加工中，具体步骤如下：

(1)在加工同一叶盘通道时，采用直径相同的环形刀和球头刀进行刀位点和刀轴矢量计算；

(2)选择环形刀和球头刀的加工区域相同，采用四轴加工，球头刀刀轴矢量为刀心点和控制线上等高的点的连线，球头刀、环形刀和被加工表面同一个切触点切触，且球头刀、环形刀的刀轴矢量和加工曲面在切触点处的法矢所成的夹角相同时，两种刀具的刀轴矢量平行；

步骤3、基于切触关系计算出不通过控制线的环形刀的刀轴，计算步骤如下：

(1)在同一切触点且刀轴平行的条件下，得出环形刀与球头刀的切触关系；

(2)根据环形刀与球头刀的切触关系，得出两刀轴在曲面法矢方向上的距离，与法矢方向成固定夹角的刀轴构成一个顶点在法矢线上的锥面，为了满足四轴加工，利用通过锥面顶点的摆刀平面截取该锥面，得到两个刀轴，其中一个刀轴与刀位点确定的刀具位置与叶片有相交，即发生干涉，去除发生干涉的刀轴，剩余的刀轴即为环形刀的刀轴；

步骤4、根据切触点、球头刀的刀轴及刀心点和法矢，计算出不通过控制线的环形刀的刀心点，计算步骤如下：

(1)在加工曲面加工侧法矢方向上，与切触点距离为R₂的点作为球心，R₁-R₂为半径做球S₁，其中R₁为球头刀和环形刀的半径，R₂为底刃半径，根据切触关系，环形刀的刀心点即在球面S₁上；

(2)环形刀刀轴与球面S₁相切于一点，该点即为环形刀的刀心点，利用球头刀刀心点、刀轴矢量，切触点坐标和法矢矢量，求出环形刀刀心点在空间内的坐标；

步骤5、当环形刀刀轴不通过控制线时，对其进行优化，使其通过控制线，优化步骤如下：

(1)将球头刀刀轴在摆刀平面内绕球头刀的刀心点旋转，每次旋转角度为Δθ，得到每次旋转后对应的环形刀刀心点族构成的曲线和环形刀刀轴族，用刀心点曲线和对应点刀轴矢量构成刀轴矢量线，放样刀轴矢量线族构成直纹面；

(2)控制线在高度方向为单调变化，环形刀刀轴构成的直纹面在高度方向也是单调变化，且方向相反，故控制线与刀轴族直纹面有且只有一个交点，该交点即为环形刀刀轴与控制线的交点，环形刀刀心点族构成的曲线上与该点等高的点即为环形刀的刀心点，连接该交点与刀心点所得的直线即为通过控制线的环形刀刀轴，且在同一切触点切触时该刀轴为无干涉的环形刀四轴加工刀轴；

步骤6、根据残留高度要求，计算出环形刀加工的行距，并根据加工轨迹精度要求计算出加工步距；

步骤7、利用步骤5和步骤6计算出的环形刀四轴加工的刀位点和刀轴以及行距和步距，完成通道的四轴加工刀位轨迹规划。