整体叶轮的造型与刀具路径的生成

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要航空发动机的性能是航空业发展的水平重要标志之一，整体叶轮是发动机里面的关键零件，因此研究整体叶轮的加工对航空业的发展有着重大的意义。整体叶轮是典型的复杂曲面，加工难度大,目前国内大多数整体叶轮的加工是采用国外的专用叶轮四轴加工程序，不但价格昂贵，加工效率也不高，还不能得到叶片加工的核心技术。五轴加工具有加工效率高，零件表面指令高等优点，因此，研究整体叶轮的五轴加工程序有很大的意义。本文以整体叶轮的加工工艺流程为主线，完成了叶片的曲面造型、整体叶轮五轴数控加工刀具路径规划、后置处理技术以及虚拟数控加工仿真等内容。在叶片的曲面造型部分，对叶片截面数据点，基

2、于UG拟合成叶片曲面截面线，再对截面线通过蒙皮法拟合出叶片曲面。在加工刀具路径规划中，清根和叶片型面精加工同步完成，提高了加工效率和精度，并构造出适合叶片型面加工的直纹驱动曲面，采用侧刃驱动控制刀轴矢量方向，基于UG生成刀位点。基于四元数法对刀轴矢量进行平滑处理，优化的刀位点经后置处理，生成机床可接受的NC代码。NC代码经数控机床加工仿真软件VERICUT进行整体叶轮精加工仿真，得到仿真结果。最后，经仿真验证的NC数控程序通过MikronHSM600U机床上对叶片进行加工试切。得出叶片加工时间缩短，叶片表面质量也相应提高的结论，这也证明本文所提出的理论和方法是正确和有效的。关键词

3、:整体叶轮;五轴加工;后置处理;加工仿真I华中科技大学硕士学位论文AbstractOneimportantindicatoroftheaviationindustrydevelopmentistheperformanceofaero-engine.Integralimpellerisoneofthekeypartsofaero-engine,soresearchingmachineofIntegralimpellerisveryimportanttodevelopaviationindustry.Itseemedashard-machiningbecauseofitscomple

4、xsurfaceandhighmachiningprecision.Atpresent,mostintegralimpellersmanufacturedinternalhavetoimportspecialfour-axisprogram,whicharenotonlyexpensiveinefficientbutalsohardtoacquirethekeytechnology.Butfive-axisprogramcanimproveprocessingefficiency,thequalityofleafsurfaceandsoon.Thereforetheresearc

5、hoffive-axisprocessoroftheintegralimpellerisquitenecessary.Takingtheintegralimpellermachiningworkflowasthemainthread,bladesurfacemodel,toolpathschedulingalgorithmoftheFive-axisNCmachining,post-processingtechnologyandNCmachiningsimulationarestudiedinthisthesis.BasedonUG，bladesurfacedatapointco

6、nstructsectioncurveandthenconstructbladesurfaceinblademodelingpart.Inordertoimproveefficiency,backchippingandbladesurfacearemachinedatonetime.Constructinganewruleasdrivesurfaceandusingswarfdrivemethodcontrolthecuttervectordirection,thecutterlocationofthebladesurfacearecreatedbasedonUG.Thecutt

7、ervectordirectionsareoptimizedbasedonquaternion.Thecutterlocationdataviapost-processingbecameNCcodethatcanberecognizedbythemachinetool.ThentheNCcodesaresimulatedbyVERICUTsoftware.Finally,integralimpellersaremachinedwiththeNCcodeasatrialcut.Th