[發(fā)明專利]葉片螺旋銑過程中緣頭避讓軌跡的刀軸控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210240195.8
• 申請(qǐng)日: 2012-07-12
• 公開（公告）號(hào): CN102728880A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊建華;張娟;吳寶海;張定華;胡述龍;韓飛燕;張瑩;羅明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B23C3/00
• 分類號(hào): B23C3/00
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 陳星

1.一種葉片螺旋銑過程中緣頭避讓軌跡的刀軸控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：構(gòu)造葉片圓柱輔助面：

被加工葉片的葉身曲面為參數(shù)化曲面，葉片截面線是v向曲線；

步驟1.1：取葉盆曲面中v＝0.0的曲線C₁和葉背曲面中v＝0.0的曲線C₂，點(diǎn)a(x_a,y_a,z_a)、c(x_c,y_c,z_c)、e(x_e,y_e,z_e)為曲線C₁的兩個(gè)端點(diǎn)與中點(diǎn)，點(diǎn)b(x_b,y_b,z_b)、d(x_d,y_d,z_d)、f(x_f,y_f,z_f)為曲線C₂的兩個(gè)端點(diǎn)與中點(diǎn)，得到圓柱輔助面的初始頂圓圓心為O_u(x_u,y_u,z_u)：

xuyuzu=16·xa+xb+xc+xd+xe+xfya+yb+yc+yd+ye+yfza+zb+zc+zd+ze+zf]]>

取葉盆曲面中v＝1.0的曲線C₃和葉背曲面中v＝1.0的曲線C₄，點(diǎn)α(x_α,y_α,z_α)、φ(x_φ,y_φ,z_φ)、γ(x_γ,y_γ,z_γ)為曲線C₃的兩個(gè)端點(diǎn)與中點(diǎn)，點(diǎn)β(x_β,y_β,z_β)、η(x_η,y_η,z_η)為曲線C₄的兩個(gè)端點(diǎn)與中點(diǎn)，得到圓柱輔助面的初始底圓圓心為O_l(x_l,y_l,z_l)：

步驟1.2：圓柱輔助面的半徑R_c為R_c＝d_max+ε·R，其中d_max為緣頭區(qū)域到圓柱輔助面軸心線的最大距離，R為刀具半徑，ε為防止刀具在避讓時(shí)與葉片緣頭區(qū)域發(fā)生碰撞干涉的調(diào)整系數(shù)；圓柱輔助面軸心線為O_uO_l連線；

步驟1.3：將曲線C₁、C₂、C₃、C₄的兩端端點(diǎn)投影到圓柱輔助面軸心線上，得到八個(gè)投影點(diǎn)中兩兩之間距離最長(zhǎng)的兩個(gè)點(diǎn)A₁和A₂；將點(diǎn)A₁和A₂沿圓柱輔助面軸心線分別向外側(cè)移動(dòng)不小于R的距離，得到圓柱輔助面的最終頂圓圓心O′_u和最終底圓圓心O′_l；

步驟2：構(gòu)造緣頭避讓曲線：

P′₀、P₀為葉身一側(cè)曲面上的刀位軌跡線的倒數(shù)第二個(gè)刀位點(diǎn)和最后一個(gè)刀位點(diǎn)；P₉、P′₉為葉身另一側(cè)曲面上的下一條刀位軌跡線的第一個(gè)刀位點(diǎn)和第二個(gè)刀位點(diǎn)；

步驟2.1：沿P′₀P₀切線方向以半徑為r₁構(gòu)造圓心角為30°~45°的劣弧P₀P₁，劣弧P₀P₁朝向葉身曲面外側(cè)，r₁為圓弧退刀半徑；沿P′₉P₉切線方向以半徑為r₂構(gòu)造圓心角為30°~45°的劣弧P₉P₈，劣弧P₉P₈朝向葉身曲面外側(cè)，r₂為圓弧進(jìn)刀半徑；

步驟2.2：沿P₁點(diǎn)所在圓弧的切線方向直線延伸，得到直線段P₁P₃，P₃為延伸直線與圓柱輔助面的交點(diǎn)；沿P₈點(diǎn)所在圓弧的切線方向直線延伸，得到直線段P₈P₆，P₆為延伸直線與圓柱輔助面的交點(diǎn)；

步驟2.3：在圓柱輔助面上取點(diǎn)P₃和P₆之間弧長(zhǎng)最短的曲線段P₃P₆；

步驟2.4：在直線段P₁P₃上取點(diǎn)P₂，在曲線段P₃P₆上取點(diǎn)P₄，線段P₂P₃的長(zhǎng)度等于曲線P₃P₄的弧長(zhǎng)；在直線段P₈P₆上取點(diǎn)P₇，在曲線段P₃P₆上取點(diǎn)P₅，線段P₆P₇的長(zhǎng)度等于曲線P₅P₆的弧長(zhǎng)；點(diǎn)P₃、P₄、P₅和P₆為曲線段P₃P₆上依次的四個(gè)點(diǎn)；

步驟2.5：以點(diǎn)P₂、P₃和P₄構(gòu)造樣條曲線P₂P₄，樣條曲線P₂P₄與直線段P₁P₃和曲線段P₄P₅相切；以點(diǎn)P₅、P₆和P₇構(gòu)造樣條曲線P₅P₇，樣條曲線P₅P₇與直線段P₈P₆和曲線段P₄P₅相切；

依次連接劣弧P₀P₁、直線段P₁P₂、樣條曲線P₂P₄、曲線段P₄P₅、樣條曲線P₅P₇、直線段P₇P₈和劣弧P₈P₉得到構(gòu)造緣頭避讓曲線；

步驟3：生成緣頭避讓曲線刀位點(diǎn)：

步驟3.1：均勻離散曲線段P₄P₅，得到曲線段P₄P₅上的刀尖點(diǎn)；以曲線段P₄P₅上各刀尖點(diǎn)在圓柱輔助面上的外法矢方向作為各刀尖點(diǎn)的刀軸矢量，獲得曲線段P₄P₅的刀位點(diǎn)；

步驟3.2：分段離散曲線組P₀P₁P₂P₄，得到曲線組P₀P₁P₂P₄上的刀尖點(diǎn)集Q＝{Q_i|i＝0,…,N}，其中Q_O與P₀重合，Q_N與P₄重合；

步驟3.3：采用四元素插值得到Q＝{Q_i|i＝1,…,N-1}點(diǎn)處的刀軸矢量：

步驟3.3.1：計(jì)算P₀P₁P₂P₄曲線段的總長(zhǎng)ts：

ts=Σk=0N-1|QkQk+1|]]>

其中|Q_kQ_k+1|表示點(diǎn)Q_k和Q_k+1之間線段的長(zhǎng)度；

步驟3.3.2：計(jì)算從起始點(diǎn)Q_O到Q_i的軌跡長(zhǎng)度ds_i：

dsi=Σk=0i-1|QkQk+1|]]>

步驟3.3.3：Q＝{Q_i|i＝1,…,N-1}中各點(diǎn)的刀軸矢量為：

vi=sin(1-ti)θsinθv0+sintiθsinθv4.(i=1,···,N-1)]]>

其中t_i＝ds_i/ts，v₀為P₀點(diǎn)處的單位刀軸矢量，v₄為步驟3.1中得到的P₄點(diǎn)處的單位刀軸矢量，θ＝arccos(v₀·v₄)；

步驟3.4：按照步驟3.2至步驟3.3中的方法確定曲線組P₅P₇P₈P₉的刀位點(diǎn)。