[发明专利]一种螺旋桨叶片加工的刀轨生成方法

说明书

本发明公开一种数控机床加工领域中螺旋桨叶片加工的刀轨生成方法，首先将螺旋桨叶面曲面进行分片，得到若干子曲面，其次，对每一个子曲面进行刀轨规划，在对各子曲面进行刀轨规划的过程中，选择合适的走刀方向、行距方向、行距与步长精度，生成各曲面的刀触点轨迹并计算生成刀位点轨迹，最后，对各子曲面边界部分进行补加工，智能化实现整个规划过程，整个刀路轨迹规划过程具有可编程性，较易归结为一个统一的算法以实现较高的自动化程度，规划出的刀路轨迹适用于三轴机床，提高螺旋桨叶片的加工表面质量，减少冗余刀轨的形成。

技术领域

本发明涉及数控机床加工技术领域，具体是采用数控机床加工螺旋桨叶片的刀路轨迹生成方法，采用了曲面曲线造型的基本理论知识。

背景技术

螺旋桨叶片的结构如图1和图2所示，包括螺旋桨桨毂1、螺旋桨叶面2和毂帽6，螺旋桨旋转时，其叶梢轨迹圆为梢圆3，靠近螺旋桨转向的一边是导边4，另一边就是随边5。螺旋桨叶片的主要加工内容为螺旋桨叶面2，因此，螺旋桨叶片的刀轨规划就是对螺旋桨叶面2的刀轨规划。

现有的加工方法中，加工螺旋桨叶叶面2等复杂自由曲面的一般采用等参数线法或平行截面法规划方式生成刀轨轨迹，等参数线法通过保持参数曲线的两个参数之一不变，沿另一参数生成刀具轨迹，曲线数据被直接用于轨迹生成中。平行截面法采用一组平行截面截取加工曲面或其偏置面，前者交线为刀触点轨迹，后者为刀位点轨迹。上述刀轨规划方法没有对加工曲面进行细致的区域划分，刀轨规划过程中容易产生较多的冗余刀轨，另外，上述的刀轨规划过程较多地依赖于人工的经验判断，不能很好地通过一个规划自动实现以提高整个规划过程的智能化程度。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中的缺点，提出一种螺旋桨叶片加工的刀轨规划方法，能提高螺旋桨叶片的加工表面质量，减少冗余刀轨的形成。

本发明所述的一种螺旋桨叶片加工的刀轨生成方法采用的技术方案如下：1）将螺旋桨叶叶面分成各个子曲面，确定出每个子曲面的加工区域的刀轴方向；

2）取子曲面的最长边界曲线弧长中点处的切线方向为走刀方向，法线方向为行距方向，过子曲面的最长边界曲线弧长中点作一个平面平行于所述的走刀方向且垂直于所述的行距方向，将该平面与子曲面所得交线作为初始轨迹线；

3）将初始轨迹线按步长精度离散为若干个刀触点，对于每个刀触点计算出沿行距方向上的行距，取行距最小值作为当前初始轨迹线与下一条轨迹线之间的行距；

4）将当前初始轨迹线向行距方向以行距进行偏置，得到偏置生成的下一条轨迹线，如此迭代直至下一条轨迹线覆盖整个加工区域；

5）将子曲面的整个外边界线以刀具实际切削半径为偏置距离向内偏置，得到修剪后的轨迹线，首尾相连修剪后的轨迹线，得到刀路轨迹。

进一步地，得到刀路轨迹后，对各个子曲面的边界线进行补加工：先确定整个螺旋桨叶面的补加工刀轴方向，任取螺旋桨叶面上的一条边界线作为轨迹线，得到轨迹线上的若干个刀触点，再依据刀触点计算刀位点，由刀位点生成刀位点轨迹，即边界线补加工刀轨；最后设置各边界线加工刀轨的进、退刀运动，并设置公共安全平面，刀具在一条边界线加工完毕后，抬高至公共安全平面，再移动到下一条边界线附近进行下一条边界线的加工，直到每条边界线加工结束。

本发明通过对螺旋桨叶面曲面的分片、各分片曲面刀路轨迹规划与各分片曲面边界线部分补加工的刀路轨迹规划，智能化实现整个规划过程，另外，整个刀路轨迹规划过程具有可编程性，较易归结为一个统一的算法以实现较高的自动化程度。规划出的刀路轨迹适用于三轴机床，降低了加工成本。

附图说明

图1为螺旋桨叶片结构的主视图；

图2为图1的右视图；

图3为图1中螺旋桨叶面2的结构放大示意图；