[发明专利]一种闭式叶轮的精加工刀具轨迹规划方法

摘要

本发明公开了一种闭式叶轮的精加工刀具轨迹规划方法，包括以下步骤：步骤一、建立模型；步骤二、刀具选型；步骤三、分割加工区域；步骤四、重构叶型曲面；步骤五、计算刀心点；步骤六、计算刀轴矢量；步骤七、后置处理；本发明方法进行闭式叶轮的叶片精加工刀具轨迹规划，使精加工得到的刀痕沿流线方向，提高产品工作效率；另外采用小角度五轴插铣，大幅减少了刀具受径向分力导致的刀具变形，提高了叶片加工精度；可以使两端进刀加工产生的接刀痕更小。

主权项

1.一种闭式叶轮的精加工刀具轨迹规划方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、建立模型；获取闭式叶轮三维数字模型，以双3次张量积B样条曲面分别定义叶盆曲面为A、叶背曲面为B、内轮毂面为H、外轮毂面为S、前缘曲面为L、尾缘曲面为T；上述特征曲面构成一个基本通道单元；步骤二、刀具选型；分析最小容刀间隙，确定刀具几何尺寸，开敞性好的结构选用锥度球头铣刀或直柄球头铣刀，开敞性差的结构选用棒棒糖铣刀；步骤三、分割加工区域；在通道单元中部设定初始分界面，以分割进气边和出气边分别进刀加工的加工范围；步骤四、重构叶型曲面；步骤五、计算刀心点；根据闭式叶轮产品表面粗糙度要求，按照等参数法分别计算叶盆曲面A、叶背曲面B、内轮毂面H、外轮毂面S、前缘曲面L、尾缘曲面T上的一组u向参数线p(u)，相邻参数线之间的距离即为切削行距，利用德布尔算法的递推公式得出等参数点q_i,j即为刀具切触点；切触点沿曲面法矢偏置刀具半径R即得到了刀心点O_i,j；步骤六、计算刀轴矢量；按如下公式计算每个切触点处的一阶导矢：其中，为参数点处的一阶导矢，为控制定点，N_j,2(u)为基函数；在与曲面法矢构成的平面Ω内，在每个刀心点处将旋转角度θ∈[5°,10°]得到初始刀轴矢量；特征曲面沿每一个点的法矢正向移动一个刀具半径距离R，得到该曲面的等距面：ρ(u,v)＝p(u,v)+R·n；通过刀轴与曲面ρ(u,v)求交迭代运算进行刀具干涉检查，若存在交点ρ(u₀,v₀)，则在O_i,j、与ρ(u₀,v₀)构成的平面Ω’内将刀轴矢量绕O_i,j旋转角度α，并代回求交迭代中，重复此过程直到确定一个旋转角度α₀，使得刀轴与等距面ρ(u,v)不相交；获得所有刀轴矢量后，通过插值法对每条u向参数线上的刀轴矢量进行光顺；步骤七、后置处理；完成步骤五、步骤六后即得到了所有刀位数据，经后置处理生成NC代码后，应用五轴加工中心设备即可实现沿进气边到初始分界面或出气边到初始分界面方向的五轴小夹角插铣叶片加工；该刀具轨迹规划方法依次完成叶盆、叶背、内外轮毂及相应前尾缘的加工，且加工痕迹沿流线方向。