[發明專利]一種自由曲面擬合類直紋面葉輪的高效側銑加工方法

在審

• 申請號: 202210430527.2
• 申請日: 2022-04-22
• 公開（公告）號: CN114769682A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 朱玉亮;董金山;鄭有為;霍培峰
• 申請（專利權）人: 馬鞍山方圓動力科技有限公司
• 主分類號: B23C3/00
• 分類號: B23C3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種自由曲面擬合類直紋面葉輪的高效側銑加工方法，包括以下步驟：A.輸入類直紋面葉輪的類直紋面模型數據以及刀軸矢量的相關參數，計算類直紋面離散點的云數據到包絡曲面的法向誤差，得到的刀具路徑計算結果分兩種：一種是誤差較大，另一種誤差較小；a1.針對誤差較大的，根據類直紋面葉輪整體的曲面參數，以最小二乘意義下逼近類直紋面離散點的云數據，再計算該逼近類直紋面離散點的云數據到包絡曲面的法向誤差，即可進一步減小誤差；本發明利用最小二乘原則獲取近似的直紋面，來消除刀具路徑計算的較大誤差，從而確保刀具路徑計算的誤差保持在較小范圍，以便于后續的刀具路徑整體優化。

技術領域

本發明涉及側銑加工技術領域，具體為一種自由曲面擬合類直紋面葉輪的高效側銑加工方法。

背景技術

側銑加工非常適合整體式葉輪葉片曲面的半精加工和精加工，現有的側銑刀具路徑規劃方法針對的對象往往集中于直紋面葉片，對于可展直紋面，采用側銑方式可以實現精確加工；對于非可展直紋面，盡管采用側銑加工存在著原理性誤差，但也可以通過刀位優化方法得到側銑刀具路徑，從而滿足加工精度要求。

但是在實際應用中，很多整體式葉輪的葉片曲面并不是直紋面，通常為類直紋面，而當前的刀位優化方法得到側銑刀具路徑，側銑刀具路徑規劃方法并不適用，就會導致刀具路徑產生偏差，這使側銑加工的適用范圍受到了極大地限制。

發明內容

本發明的目的在于提供一種自由曲面擬合類直紋面葉輪的高效側銑加工方法，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種自由曲面擬合類直紋面葉輪的高效側銑加工方法，包括以下步驟：

A.類直紋面葉輪的類直紋面模型數據以及刀軸矢量的相關參數，計算類直紋面離散點的云數據到包絡曲面的法向誤差，得到的刀具路徑計算結果分兩種：一種是誤差較大，另一種誤差較小；

a1.針對誤差較大的，根據類直紋面葉輪整體的曲面參數，利用最小二乘原則獲取近似的直紋面，并以兩條邊界三次B樣條曲線，以最小二乘意義下逼近類直紋面離散點的云數據，再計算該逼近類直紋面離散點的云數據到包絡曲面的法向誤差，即可進一步減小誤差；

B.將步驟A中所得到的小誤差的刀具路徑計算結果，做進一步的刀具路徑整體優化；

C.將步驟B中優化后的數據與給定的精度要求數據進行比較，得到兩種誤差結果：

一種是優化后的最大幾何偏差小于預定的加工精度，則該類直紋面可通過側銑達到加工精度要求，生成最優刀具路徑，即可對類直紋面葉輪進行側銑加工；

另一種是優化后的最大幾何偏差大于預定的加工精度，就會導致該類直紋面葉輪無法進行側銑；

D.將步驟C中無法進行側銑的類直紋面葉輪重新進行刀具路徑計算，首先需要重新計算的刀軸矢量的相關參數，再輸入類直紋面模型數據以及新的刀軸矢量的相關參數，得出類直紋面離散點的云數據到包絡曲面的法向誤差，再次進行刀具路徑整體優化，優化后的最大幾何偏差小于預定的加工精度，達到加工精度要求，最終生成最優刀具路徑，對類直紋面葉輪進行側銑加工。

優選的，所述步驟D中的刀軸矢量計算思路是，根據類直紋面葉輪上的直母線兩端點的法矢量，在其法矢量方向上偏置一定距離得到兩個偏置點，以這兩個偏置點的連線作為刀軸方向，使得直母線兩端點的加工誤差為0。

優選的，所述步驟D中的刀軸矢量計算步驟是：

在類直紋面葉輪的葉頂線上設點P₁，類直紋面葉輪的葉根線上設點P₂，點P₁單位法矢量為n₁，點P₂單位法矢量為n₂,其中兩法矢量n₁、n₂的夾角為γ，在n₁所在直線上設點C₁，在n₂所在直線上一設點C₂，