[发明专利]微型整体叶轮的加工工艺方法

权利要求书

1.一种微型整体叶轮加工工艺方法，其特征在于，进行刀具路径设计以及虚拟加工过程仿真后通过实验确定合适的刀具倾角，然后对铣削过程进行力热建模以优化加工参数，最后通过五轴数控机床以优化后的参数对微型整体叶轮进行数控铣削加工；

所述的优化加工参数是指：先对加工工件进行力热建模，再利用有限元算法优化加工参数，具体包括：

1)对铣削力的建模以及对铣削温度的建模，包括铣削力模型和铣削温度模型；

2)以加工效率为优化目标对铣削粗加工进行基于切削力约束的动态参数优化，以及以加工精度为优化目标，对铣削精加工进行基于切削力、热约束的动态参数优化；

所述的铣削力模型为：每一铣削微元上切向力dF_t，j、径向力dF_r，j、轴向力dF_a，j分别为：对于铣刀第j条切削刃上的任意斜角铣削微元用标记，为该微元的相位角，z为该微元到切削刃底部的轴向距离且0≤z≤a_p，a_p为轴向切深，K_tc、K_rc、K_ac为面积力系数，用来描述切削刃在切向、径向以及轴向的剪切作用，K_te、K_re、K_ae为切向、径向、轴向的刃口力系数，为铣削微元的瞬时铣削厚度；

所述的铣削温度模型为：其中C_t为切削温度系数，a、b、c、d为相应切削参数的指数，通过切削标准实验或参考金属切削手册确定，v为切削速度，a_e为径向切宽，f_z为进给量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的动态参数优化具体包括：

2.1)对粗加工的优化为以加工效率为优化目标综合考虑保持主轴转速稳定、防止刀具空切时进给速度过大情况，对铣削粗加工进行基于切削力约束的动态参数优化；

2.2)对精加工的优化为以加工精度为优化目标综合考虑保持主轴转速稳定、防止刀具空切时进给速度过大情况对铣削精加工进行基于切削力、热约束的动态参数优化。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是，所述的基于切削力约束的动态参数优化中的约束条件包括：

i)保持单位切削量为定值；

ii)限制进口进给速度f_in与出口进给速度f_out；

iii)限制需要优化的切削力的最大值，使加工过程切削力始终处于这一值之下；

所述的基于切削力、热约束的动态参数优化中的约束条件包括：

i)保持单位切削量为定值；

ii)限制进口进给速度f_in与出口进给速度f_out；

iii)规定切削力的上下限，是的加工过程中切削力始终处于这一范围。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的数控铣削加工包括：流道开槽粗加工、叶片半精加工、叶片精加工、轮毂半精加工、轮毂精加工、叶片根部半精加工、叶片根部精加工。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征是，所述的半精加工和精加工采用多轴联动加工策略实现。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述的刀具路径设计，采用CAM软件实现。