[發明專利]一種基于曲率變化求解旋風銑削葉片刀位點的方法

有效

• 申請號: 201911370422.7
• 申請日: 2019-12-26
• 公開（公告）號: CN111026035B
• 公開（公告）日: 2020-11-13
• 發明（設計）人: 劉日良;豐佳銘
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G05B19/408
• 分類號: G05B19/408
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 陳曉敏

本發明公開了一種基于曲率變化求解旋風銑削葉片刀位點的方法，包括以下步驟：由葉片任一截面的截面曲線方程，插入得到m個構造點并得到其坐標；將葉片截面曲線平分為n段，確定每段截面曲線的最大曲率和最小曲率，得到每段截面曲線的刀位點數系數；重新分配這些構造點，重新分配之后的構造點稱為刀觸點，并得到其坐標；由葉片曲面的參數方程和刀具曲面的參數方程，求解刀位點的坐標。

技術領域

本公開涉及旋風銑削葉片刀位點求解的方法，具體涉及一種基于曲率變化求解旋風銑削葉片刀位點的方法。

背景技術

葉片類零件廣泛存在于航空發動機、渦輪機、壓縮機、風機、推進器等機電設備中，在諸多工業領域中發揮著重要作用。葉片的高效率、高質量、低成本制造對于國民經濟和社會發展具有重要的意義。目前常用的葉身曲面數控加工方法有：球頭銑刀端銑法(點銑法)、側銑法、非球頭刀端銑法等。近些年來，使用旋風銑削加工具有自由曲面葉片的方法也得到了一定的發展。

旋風銑削是利用裝在高速旋轉刀盤上的多把刀具從工件毛坯上銑削出螺紋的高效加工技術，此方法的加工效率高，且刀刃的回轉面與工件接觸線長，切削平穩，工件表面質量好，廣泛應用于異型螺桿類零件加工。傳統的旋風銑削主要采用成型刀具，在一定程度上限制了其應用范圍。近些年來，人們提出采用具有一定刀尖半徑的普通刀具代替成型刀具，通過控制旋風銑刀的軌跡，能夠在三軸數控旋風銑床上高效加工出復雜曲面。

如圖1a、圖1b所示，為采用三軸聯動旋風銑削(旋銑)工藝包絡加工葉片曲面示意圖。該方法采用特殊的刀具(若干把帶圓弧切削刃的機夾刀具安裝在環形刀盤上)，利用C、X、Z三軸聯動的數控銑床包絡銑削出葉片外形輪廓,加工前和后如圖1a和圖1b所示。

由于葉片曲面的復雜性，刀具軌跡數據的計算(刀軌生成)極其繁瑣，工作量大，所以通常需要專門的數控編程軟件或者利用商業CAD/CAM軟件。但利用數控編程軟件得到的刀具軌跡數據很難滿足我們對于成型葉片加工質量的要求，其中葉片曲面不斷變化的曲率對于加工質量影響很大。如圖2為某一截面曲率變化示意圖，可以看到：葉緣處(1)和(3)的曲率相較于葉背處非常大。在曲率大的地方，如果刀軌步距設置太大，非常容易產生過切，因此此在葉緣處需要采用較小的步距，但若在曲率小的葉背處(2)和(4)使用同樣的步距，不會明顯提高加工質量反而嚴重降低加工效率，因此在不同曲率區域設定不同數量的刀位點就顯得尤為重要。

發明內容

本公開目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種基于曲率變化求解旋風銑削葉片刀位點的方法；該方法可以得到合理的刀位點數據，從而限制旋風銑刀在不同曲率處走刀步距的大小，有效的提高了旋風銑削加工葉片曲面的效率。

本公開的發明目的是提出一種基于曲率變化求解旋風銑削葉片刀位點的方法，為實現上述目的，本公開采用下述技術方案：

一種基于曲率變化求解旋風銑削葉片刀位點的方法，包括以下步驟：

由葉片任一截面的截面曲線方程，插入得到m個構造點并得到其坐標；

將葉片截面曲線平分為n段，確定每段截面曲線的最大曲率和最小曲率，得到每段截面曲線的刀位點數系數；

重新分配這些構造點，重新分配之后的構造點稱為刀觸點，并得到其坐標；

由葉片曲面的參數方程和刀具曲面的參數方程，求解刀位點的坐標。

作為進一步的技術方案，葉片任一截面的截面曲線方程的獲得過程為：

以已知的多個型值點，通過三次樣條對這些型值點進行插值，進而得到葉片任一截面處的截面曲線方程。

作為進一步的技術方案，構造點的構造過程為：

設定型值點和構造點的間距以及相鄰構造點的間距為Δx，將Δx代入截面曲線方程，由多個型值點得出m個構造點及其坐標。