整体叶轮五轴数控粗加工编程技术的研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文整体叶轮五轴数控粗加工编程技术研究姓名：戚家亮申请学位级别：硕士专业：航空宇航制造工程指导教师：安鲁陵2011-03南京航空航天大学硕士学位论文摘要整体叶轮是航空发动机的核心零部件，其结构复杂，加工难度大。五轴数控加工制造精度高，加工效率高，柔性好，是制造整体叶轮的常用方法。本文研究了整体叶轮五轴数控粗加工的编程技术，其主要内容及研究成果如下：设计了整体叶轮粗加工工艺。根据整体叶轮结构特点，研究了叶片弯扭度、最大叶高和流道最小宽度的计算方法，分析了流道的刀具可达性和可加工性。基于叶轮粗加工特点以及插铣、侧铣等加工方法工艺特征的分析，提出了“插铣流道+侧铣叶片”粗加工

2、方案，给出了刀具和加工参数的确定方法。研究了叶轮流道插铣加工的刀位轨迹生成算法。给出了自由曲线单侧包络直线的一种新求解算法，使得自由曲线上各点到包络直线的距离均匀分布。在此基础上，确定了流道插铣加工的无过切可铣域，给出了插铣走刀步长、铣削行距和刀位的计算方法，并按“之字形”走刀策略规划了刀位轨迹。研究了叶片侧铣粗加工的刀位轨迹生成算法。给出了叶片侧铣粗加工刀轴驱动面的确定方法，通过侧铣加工的误差分析，给出了侧铣走刀步长和加工刀位的计算方法。采用本文给出的叶轮粗加工刀位轨迹规划算法，利用UG/OpenAPI接口函数，在VisualC++6.0编程环境下，开发了叶轮粗加工功能模块。以某型号发动机整

3、体叶轮为例，应用该功能模块生成了叶轮数控粗加工刀位轨迹，完成了叶轮加工仿真，并验证了所设计刀位轨迹生成算法的有效性。关键词：整体叶轮，粗加工，插铣，侧铣，刀位轨迹，单侧包络直线I整体叶轮五轴数控粗加工编程技术研究AbstractIntegralimpellerisacorecomponentofanaero-engine.Itiscomplexinshapesandstructures,andisdifficulttomachine.Five-axisNCmachiningisprecise,efficientandflexible,whichbecomesacommonmethodofman

4、ufacturingimpeller.Thisthesisstudies5-axisNCroughmachiningtechnologyoftheintegralimpeller.Themaincontentandresultsofthispaperareasfollows:Roughmachiningprocessofintegralimpellerisdesigned.Accordingtothestructuralcharacteristicsofimpeller,thecalculationmethodsforthebendingandtorsionofimpellerblade,th

5、emaximumbladeheightandtheminimumimpellertunnelwidtharestudied,andtoolaccessibilityoftunnelandmachinabilityareanalyzed.Byanalyzingprocessfeaturesofdifferentmachiningmethods,suchasplungemillingandflankmilling,amethodforimpellerroughmachiningisproposed,whichiscalled“plungemillingtunnel+flankmillingblad

6、e”,andthewayofdeterminationfortoolandprocessingparametersaregiven.Thetool-pathgenerationalgorithmoftunnelplungemillingforimpellerisstudied.Anewalgorithmforunilateralenvelopelineoffreecurveisproposed,andthedistancefrompointsonthefreecurvetotheenvelopelinecanbemoreevenlydistributedbyusingthisalgorithm

7、.Basedonthenewalgorithm,plungemillingregionwithoutover-cuttingoftunnelisdetermined.Thecalculationmethodsoftool-pathstep,millingspacingandcutterlocationoftheplungemillingaregiven,andthetool-pathisplann