大型定距螺旋桨多轴数控加工刀具轨迹规划

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要大型舰船用定距桨是舰船推进器的关键部件，其加工精度和表面质量关系船舶行业的命脉。我国大型定距螺旋桨大都采用传统加工工艺，多轴数控加工技术在整个工艺中占很小比例，其制造周期长，质量差。本文针对定距螺旋桨叶片并结合大型数控机床设备研究了定距螺旋桨加工工艺和刀具路径生成等问题，并在此基础上开发了定距螺旋桨数控编程原型系统。针对大型定距螺旋桨加工余量不均匀，桨叶多、重叠区大和安装定位困难等问题，通过分析定距螺旋桨曲面几何特性，结合特定加工机床，建立了基于定距螺旋桨加工特征划分的数控加工工艺方案。该工艺方案已在镇江螺旋桨厂加工验证，大大提高了加工效率和产品质量。针

2、对螺旋桨加工时的干涉碰撞问题，研究了基于分离轴理论的干涉检查算法。通过构造刀具和工件的OBB包容盒，采用八叉树结构对工件进行三维空间剖分，最后采用分离轴理论判断刀具与工件八叉树叶子节点的干涉情况，找出干涉的三角片。该算法不仅可以用于定距螺旋桨区域的划分、机床的仿真，还可以用于无干涉刀具路径的产生。在定距螺旋桨刀具路径生成方面，对环形刀无干涉刀具路径算法进行了研究。在OBB包容盒搜索到的三角片基础上，采用解析的方法计算刀具沿轴向方向的抬刀距离。同时对特例平底刀也给出了抬刀距离的计算方法。最后以ACIS、HOOPS为平台，VC为工具，BCG为界面支持，开发了定距螺旋桨数控加工编程原型系

3、统。实现大型定距螺旋桨的区域划分和刀具路径生成，并在镇江螺旋桨厂加工验证。关键字：定距螺旋桨重叠区OBB八叉树干涉检查无干涉刀具路径I华中科技大学硕士学位论文AbstractLarge-scalefixed-pitchpropellerisakeycomponentofship’spowermachinery.Themachiningaccuracyandsurfacequalityofpropellerdeterminethedevelopmentoftheshipbuildingindustry.Inourcountrymostlarge-scalefixedpitchprop

4、ellerarestillusingthetraditionalprocessingtechnology.Multi-axisCNCmachiningtechnologyonlyoccupyalitterpercentageinthewholeprocessing.Fixed-pitchpropellermachiningprocessandtoolpathgenerationarepresentedinthispaper.Onthebasisofaboveresearchwork,aprogrammingprototypesystemforpropellerisdeveloped

5、.TheNCmachiningprocessstrategiesareestablishedbyanalyzingthegeometricpropertiesofsurfaceoffixed-pitchpropellertosolveunevenallowanceandlargeinterferencearea.TheprocessschemehasbeenverifiedinZhenjiangPropellerCompany.Inordertosolvethegougingandcollisionproblems,aninterferencedetectionandavoidan

6、cealgorithmforpropellerispresented.FirstlytheOBBboxesareconstructedbetweenthetoolandworkpiece.ThenworkpieceOBBboxispartitionedbyOctreestructure.Finally,theinterferencetriangularfacetsarefoundoutbySeparatingAxisTheoremwhichcanbeusedtojudgewhethertherehasbeeninterferencebetweentoolandworkpiece.N

7、otonlythisalgorithmcanbeusedtodividethepropellerregion,machinetoolsimulation,butalsobeusedforthegenerationforinterference-freetoolpath.Techniqueoftoolpathgenerationforthepropellerisdescribed.AtoolpathgenerationalgorithmforFilletedendmil