[發明專利]薄壁葉片加工誤差補償幾何建模方法

有效

• 申請號: 201910343950.7
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110110414B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 張定華;侯堯華;張瑩;吳寶海
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/20
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

本發明公開了一種薄壁葉片加工誤差補償幾何建模方法，用于解決現有基于誤差補償的航空葉片加工方法加工精度差的技術問題。技術方案是將葉片截面線劃分為葉盆、葉背、前緣與后緣四部分，并針對不同的區域采用針對性的擬合方法，其中考慮到了彈性變形原理及曲線的連續性要求，以重構葉片的補償幾何模型。通過該模型生成的加工刀軌所加工的葉片降低了加工誤差，提高了加工精度。經測試，采用本發明方法加工的葉片在葉盆面與葉背面的平均誤差分別減小了74.9％與85.7％，前緣與后緣區域的平均誤差減小了70.3％。

技術領域

本發明涉及一種基于誤差補償的航空葉片加工方法，特別涉及一種薄壁葉片加工誤差補償幾何建模方法。

背景技術

薄壁葉片類零件作為葉片機中的關鍵零件廣泛應用于航空發動機、燃氣輪機等高科技產品。由于該零件外形復雜、加工變形大，在數控加工中面臨著巨大的挑戰。為了提高該零件的加工精度，提出了各種補償加工方法。

文獻1“申請公布號是CN104096889A的中國發明專利”公開了一種基于誤差補償的航空葉片加工方法，該方法系統的介紹了通過物理仿真對葉片補償加工的方法與步驟，為實施誤差補償提供了完善了參考。然而該方法的補償方案相對落后，而且也沒有考慮到葉片的關鍵區域，前緣與后緣在補償加工中的計算。

文獻2“申請公布號是CN102222149A的中國發明專利”公開了一種基于數模重構的整體渦輪葉片加工誤差補償方法，該方法在葉片加工前對葉片理論數模進行重構，通過重構后的數模加工葉片。該方法雖然考慮了對葉片的整體建模，但在前后緣擬合時僅僅提到了擬合圓，并沒有給出嚴格的算法。

發明內容

為了克服現有基于誤差補償的航空葉片加工方法加工精度差的不足，本發明提供一種薄壁葉片加工誤差補償幾何建模方法。該方法將葉片截面線劃分為葉盆、葉背、前緣與后緣四部分，并針對不同的區域采用針對性的擬合方法，其中考慮到了彈性變形原理及曲線的連續性要求，以重構葉片的補償幾何模型。通過該模型生成的加工刀軌所加工的葉片降低了加工誤差，提高了加工精度。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案：一種薄壁葉片加工誤差補償幾何建模方法，其特點是包括以下步驟：

步驟1.將葉片按照理論幾何模型進行精加工，得到葉片的誤差幾何分布。

步驟2.將葉片截面線劃分為葉盆、葉背、前緣與后緣曲線四部分，分別表示為CC、CV、LE和TE。

步驟2.1利用割線補償算法計算葉盆區域的補償切深，其迭代補償計算公式如下，

其中，x為名義切削深度，y為實際切削深度，切深從余量面AL開始計算，H為初始加工余量，e為加工誤差，k為補償加工次數。

步驟2.2利用補償切深計算葉盆和葉背對應的補償點，表示為

P_c＝P+n(x-H)，

其中，P_c為補償點，P為理論點，n為理論點的法向。利用曲線擬合算法得到補償后的葉盆、葉背曲線，分別表示為CC_c，CV_c。

步驟2.3以理論前緣為基礎，獲取前緣點的切線，表示為L，并與延長后的補償葉盆、葉背曲線形成半包圍區域，在該區域內計算內切圓，并利用補償后葉盆葉背的中弧線ML_c，將內切圓的計算表示為

t(s)＝R(s)-d(s),

其中，t為內切圓的計算函數，s為中弧線的弧長參數，R為半徑函數，d為圓心距離切線的距離函數。