闭式整体叶盘流道五轴数控铣削粗加工刀路规划研究

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闭式整体叶盘作为航空发动机的关键重要零件,相比于榫槽连接式的叶盘可以大大提高发动机性能,已被普遍采用。但由于其叶型薄、半封闭的结构,面临加工易变形、刀具的可达性差、难以单侧加工等难点,给加工制造带来较大困难。  本文通过对闭式整体叶盘的结构特征及加工特点分析,研究了流道型腔粗加工刀位轨迹规划算法。由于流道型腔是半封闭的区域,采用从前、后缘两侧对接分层铣削的方式规划刀路,研究了切削层内的螺旋环切刀路规划。采用叶片曲面的偏置线簇代替叶片偏置面规划刀路,避免因模型质量问题引起的偏置面扭曲、不光顺等问题,降低了算法对型面模型质量的依赖。根据残留高度计算了切削行距,然后根据待加工区域尺寸由边界刀路确定中间刀路。  刀轴姿态的变化影响加工效率与加工质量。本文采用离散求交的思想将干涉检查转换为刀具轮廓线段与曲面三角面片之间的相交判断,采用两级精度进行干涉检查以减少相交判断次数。分析了流道型腔内刀位点处的不干涉刀轴区域特点,提出按角点、边界刀路、中间刀路的顺序求解刀轴矢量。对角点处,提出了两侧迭代搜索算法,有效地找到了临界不干涉刀轴。对边界刀路,将刀具不干涉可行域由实际的三维区域简化到位于由局部干涉检查坐标系确定的搜索平面上的二维区域,减少计算量。对于中间刀路,其刀轴矢量由上步已求的边界刀路的刀轴矢量通过带权插值的方式由确定,并通过特殊权值使得相邻刀路连接点处的刀轴连续。  最后,实现了本文工艺策略并完成对某闭式整体叶盘的粗加工刀路规划,完成了仿真及试切实验,实验表明所规划刀路加工区域正确,刀轴矢量变化平稳、无突变抖动,达到预期结果。
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