[发明专利]整体叶盘叶型加工混合铣刀路生成方法

说明书

本发明公开了一种整体叶盘叶型加工混合铣刀路生成方法，包括在叶片曲面上构造等距曲面，在叶尖到叶根的方向上构造分层面，计算等距曲面与分层面的交线得到粗加工‑半精加工‑精加工刀路混合铣刀路的轨迹线；对轨迹线按梯状排序方法进行排序，得到粗加工‑半精加工‑精加工刀路混合铣刀路；通过控制铣削时球头刀具切削刃的切触范围得到混合铣刀路刀轴矢量的侧向倾角范围；通过侧向倾角范围分别生成粗加工、半精加工和精加工刀路的刀轴矢量范围，刀具在混合铣刀路上的刀轴矢量范围内铣削。本发明通过生成混合铣刀路并在混合铣刀路上使用同一刀具铣削，不换刀避免刀痕；通过控制球头刀具切削刃的切触范围保证铣削表面质量，延长刀具使用寿命。

技术领域

本发明涉及数控铣削加工制造技术领域，具体涉及一种整体叶盘叶型加工混合铣刀路生成方法。

背景技术

叶盘类零件是航空航天发动机的核心部件，整体叶盘零件的质量对发动机的气动性能和工作可靠性具有重要的影响。此类零件的加工方式包括铸造、3D打印、电火花、数控铣削等，其中数控铣削常用于整体叶盘叶型的精加工。

整体叶盘叶型类零件中各叶盘叶型各不相同，但加工时需要整体进行加工，所以对加工的精度要求很高。而传统的例如悬伸较长的精加工叶片刚性不高，加工时易出现变形、震颤和让刀等现象，导致最终成型零件的表面存在较大误差，降低质量。目前，有采用叶片之间填充材料的方式来提高加工刚性的方法，但是这种方法会增加额外的工序步骤。也有将刀路分为粗加工、半精加工和精加工来提高精度，但是不同的加工刀路之间缺乏自然的一致性而容易在零件表面出现接刀痕。因此，有使用计算机辅助制造软件(ComputerAided Manufacturing，CAM)来进行刀路混合的方法，这种方法分别生成粗加工、半精加工和精加工的刀位文件，接着经过解析多个刀位文件、再次均匀分层、组合过程生成包含粗、半精和精加工刀路的混合刀路，最后通过计算粗加工轨迹的平均Z值来估算总下刀深度；这种方法基于估算的Z值来保证粗加工、半精和精加工刀路之间不发生干涉，但是由于粗加工和精加工采用不同的刀具，粗精加工转化时仍然会因换刀动作而产生接刀痕[2]。并且，现有的混合铣刀路铣削采用简单的逐层铣削、每个铣削层中包含粗加工、半精加工和精加工刀路，当粗加工的铣削量相对刀具半径较大时，靠近球头刀具的刀尖部位会参与铣削，此时铣削工况较差，容易损伤刀具进而降低加工表面质量，降低了刀具寿命[1]。

参考文献：

[1]袁梦松,徐维斌,吴重申,杨更,席金玉.开式整体叶盘叶片铣削加工方法[P].江苏：CN106216748A,2016-12-14.

[2]代星唐祥武等.一种整体叶轮的粗加工-半精加工-精加工刀路铣混合路径生成方法[P].江苏：CN103645674B，2013-11-29.

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，提出一种可以生成合理的排列顺序的粗加工-半精加工-精加工刀路混合铣刀路，并且使刀路按类型分区域使用刀具切削刃，避免球头刀具的刀尖部位参与铣削、保护精加工切削刃，进而延长刀具寿命、保证精加工铣削质量的整体叶盘叶型加工混合铣刀路生成方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种整体叶盘叶型加工混合铣刀路生成方法，包括以下步骤：

步骤1：将叶片与轮毂相连的一侧定义为叶根，叶片远离轮毂的另一侧定义为叶尖，基于原始叶片曲面分别以不同的偏置距离构造若干个对应的等距曲面，在叶尖到叶根方向上构造一系列分层面，计算等距曲面与分层面的交线得到粗加工-半精加工-精加工刀路混合铣刀路的轨迹线；

步骤2：对粗加工-半精加工-精加工刀路混合铣刀路的轨迹线按梯状排序方法进行排序，得到粗加工-半精加工-精加工刀路混合铣刀路；