五坐标加工整体叶轮粗加工刀位规划.pdfVIP

第48卷第1期 大连理工大学学报 Vd．48。No．1 2008年1月 JournalofDalian of Jan．20 0 8 UniversityTechnology 五坐标加工整体叶轮粗加工刀位规划 曹利新。， 马晓嘉 (大连理工大学机械工程学院，辽宁大连 116024) 捅要：针对具有等长叶片和长短交错叶片的叶轮，通过对其气流通道的几何分析，确定了叶 轮的粗加工边界和最大刀具直径．采用均匀分层法对叶轮进行粗加工刀具路径规划。针对某 一层给出了之字形走刀和三角形走刀的刀具路径规划算法．计算表明，与常规的单向等参数 线法相比，之字形走刀法具有计算简单、抬刀次数少的优点，三角形走刀法不但抬刀次数少， 而且切削路径长度明显减小，这些将有利于叶轮粗加工效率的提高．对于某一种走刀方式， 通过连接切削层上的刀位点和盖盘曲面上的对应点．确定了五轴侧铣叶轮的刀具轴线方向， 避免了刀具与叶片曲面和轮毂面的干涉．最后通过实例验证了算法的可行性． 关键词：叶轮；粗加工；刀位规划；五轴数控加工 中图分类号：TP391文献标志码：A 0 引 言 刀具路径规划，针对某一层给出了之字形走刀和 三角形走刀的刀具路径规划算法；对于某一种走 整体叶轮作为航空、航天、能源、化工等领域 刀方式，通过连接切削层上的刀位点和盖盘曲面 的重要零件，其设计和制造受到广泛关注．由于 上的对应点，确定五轴侧铣叶轮的刀具轴线方向； 叶轮的气流通道狭窄、叶片曲面通常是扭曲的直 最后针对具有等长叶片和长短交错叶片的叶轮， 纹面，采用截平面法三坐标加工叶轮一般来说是 生成数控加工的刀具路径，以验证算法的可行性， 不可能完成的，而必须采用五坐标数控加工的方 并与常规的单向等参数线法n1进行比较，以证明 法．与一般零件的加工过程类似，叶轮的加工通 之字形走刀法和三角形走刀法的优越性． 常也分为粗加工和精加工两个阶段．从目前发表 的文献来看，研究大多集中在叶轮的精加工算法， 1粗加工阶段的预处理 如侧铣非可展直纹面的两点偏置法[1]、三点偏置 1．1确定粗加工边界 法[2]、侧铣非可展直纹面的整体优化算法[33等． 而对于叶轮的粗加工却很少涉及，大多将其归于 在规划叶轮的粗加工刀位时，需要为叶轮留 普通的型腔加工n]，或直接应用精加工算法替代 出一定的精加工余量，叶轮气流通道的粗加工区 完成[5]，这些算法或没有刀轴矢量的计算过程，或 域实际上是以留出余量后的叶片曲面为侧壁，留 因没有进行合理的规划而导致效率低下．实际 出余量后的轮毂面为底面的开型腔加工．因此， 上，在叶轮的整个加工过程中，约70％的余量由 在进行刀位规划之前要求取叶片型面和轮毂面的 粗加工来完成，大量的加工时间被消耗在粗加工 偏置曲面，保证刀具轴线在偏置曲面内部刀具不 过程中，而且粗加工的表面质量也会影响精加工 啃伤侧壁．设定精加工余量为7／，圆柱刀刀具半径 后的表面质量以及加工过程的切削工艺，因此合 为R，将叶片型面及轮毂