叶片等残留高度数控螺旋铣加工刀具轨迹的规划算法.pdf

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1、·电气技术与自动化·刘广领，等·叶片等残留高度数控螺旋铣加工刀具轨迹的规划算法叶片等残留高度数控螺旋铣加工刀具轨迹的规划算法刘广领。周来水。安鲁陵(南京航空航天大学机电学院。江苏南京210016)摘要：根据叶片的曲面特征，提出了基于等残留高度的叶片五坐标数控螺旋铣加工方法，设计了刀具轨迹生成算法，在UG二次开发环境下编程实现。该方法满足相邻刀轨之间的等残留高度要求，无冗余刀轨。避免了刀轨间的抬刀，可实现连续的切削加工，在满足误差要求的前提下可显著提高加工的效率。关键词：叶片；等残留高度；螺旋铣加工；刀具轨迹中图分类号：T

2、G547；V232．4文献标志码：A文章编号：1671-5276(2011)04-0153-03ToolPathPlanningAlgorithmforIso·scallopNCSpiralMachiningofBladeLIUGuang．1ing．ZH0ULai—shui．ANLu．1ing(CollegeofMechanicalandElectronicEngineer，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing210016，China)Abstract

3、：Accordingtothesurfacecharacteristicoftheblade，thefive—axisiso-scallopNCspiralmachiningmethodisproposedandimplementedwiththeUGopen．Theiso—scalopismetandtheredundanttoolpathiseliminated．Thismethodcanavoidtheliftbe—tweenadjacenttoolpathsandmakethemachiningcontinuou

4、s．Comparedwiththeexistingmethod，theproposedmethodimprovestheeficiencywithmeetingtherequirementofprescribederror．Keywords：blade；Iso-scalop；spiralmachining；toolpath叶片类零件在航空航天、水电、船舶行业有广泛的用高度数控螺旋铣刀轨生成方法。该方法在保证相邻螺旋刀途⋯。在航空发动机制造中各类叶片所占比重约轨之间残留高度等于加工允许误差的基础上，实现了刀具的30％L2J

5、，是航空发动机中的核心零件。目前该类零件常连续进给，从而使得加工能够高速、高效的进行。本文在UG用加工工艺主要有数控加工、电解加工、精密锻造或铸造二次开发环境下实现了该算法，并给出刀轨生成实例。等方法。其中，数控加工以其效率高、品质好、柔性高等优点而成为叶片加工的首选方法。1算法的基本思想叶片曲面的典型特征是截面线参数方向具有周期性。若能根据该特征生成螺旋刀轨，则会显著提高数控加工的1．1刀轨要求效率。目前，国内叶片制造商一般从国外购买专用于叶片数控加工的软件，这些专用软件中包含了用于叶片数控螺如图1所示的典型叶片模型，

6、设叶片曲面方程S=S旋铣加工的功能，生成的刀轨形状类似于螺栓上的螺纹，(，)。不失一般性，设沿着叶片径向方向为参数向，沿避免了普通曲面横向相邻刀具轨迹之间的进刀。但是此叶片截面线方向为“参数向，并且在定义域范围内被规范类软件一般索价昂贵，而国内尚无此类商品化的软件。白化为[0，1]。璃等给出了四坐标叶片螺旋铣数控加工编程算法，刀在参数=0处将叶片曲面裁开，该叶片模型的相应的参轨规划以等参数划分为基础，根据经验选择步长。仵高升数域如图2所示。刀轨从s(0，0)开始，参数和分别从0等在文献[1]基础上研究了缘头处的刀轴匀化。

7、目前变化到1，在叶片曲面上形成一条螺旋线。若要加工出符合在复杂曲面数控加工中，基于等残留高度的数控加工轨迹误差要求的叶片曲面，需要多条这样的螺旋线首尾相连，这生成方法占重要地位。该方法保证了相邻刀具轨迹之时，参数仍然从0到1，而参数则多次重复从0到1。设间残留高度等于加工中允许的误差，从而可提高数控加工参数u从0到1的一段刀轨称作一条螺旋刀轨，则曲面上相的效率，保证加工品质。但目前已有的等残留高度轨迹法邻螺旋刀轨之间所对应的参数关系如图2中所示。只适用于非周期性曲面，若应用在叶片这种典型特征如图2所示，若生成等残留刀具轨

8、迹，则需满足：曲面上，则会造成相邻的刀具轨迹间的横向进刀，不能够1)第n条螺旋刀轨与第n+1条螺旋刀轨之间的残利用曲面封闭连续的特征形成螺旋刀轨，刀具进给速度大留高度等于加工允许误差；幅下降，导致刀具不能始终保持均匀的高速切削，影响了2)第／7,条螺旋刀轨的结束点为第n+1条螺旋刀轨切削效率。开始点；现利用叶片曲面闭