基于控制线的开式整体叶盘环形刀四轴加工算法研究

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1、研究论文基于控制线的开式整体叶盘环形刀四轴加工算法研究术田荣鑫1，邓霜1，张晓峰2，任军学1，姚倡锋1，常威威1(1．西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室，西安710072；2．中国航天科技集团公司六院7103厂，西安710100)【摘要】针对开式整体叶盘控制线球头刀四轴加工中，刀具易磨损、加工中需要多次换刀的问题，提出一种基于控制线的开式整体叶盘环形刀四轴加工算法。试验表明，该方法在现有球头刀控制线的条件下，简化了环形刀控制线生成的复杂性，并且解决了因球头刀加工刀具易磨损所造成的加工缺陷等问题。关键词：开式整体叶盘；四轴加工；环形刀；控制线Algorit

2、hmResearchOntheFour-AxisCircularCutterMachiningofOpenBliskBasedontheControlCurveTIANRongxinl，DENGshuan91，zHANGXiaofen矿，I也NJull)【uel，YAochangfen91，cHANGweiweil(1．KeyLaborato拶ofComempora巧Des培nandIntegratedManufacturingTechnology，Minist眵ofEducation，NonhwestemPolytechnicalUniVersi饥Xi’an71007

3、2，China；2．No．7103Factory，No．6ResearchInstituteofChinaAerospaceScienceand1’echnologyCo叩oration，Xi’an710072，China)IABSTRACT】Duringthe4．aXisball-endcuttermachiningoftheopenbliskbasedonthecontrolcunre，thecuttergetswomeasilyandthecuttermustbechangedformultipletimes．Therefore，thisresearchpropo

4、sesa4_axiscircularcutterma—chiningalgorithmofopenbliskbasedonthecontrolcurve．Theexperimentshowsthatthepmposedmethodsimplifiesmecomplexityofgeneratingthecon仃olcuⅣeofcircularcutterunderthecu玎entconditionoftheball-endcuttercontI．olcuⅣe．MoreoVer，thememods01Vesotherproblemsincludingmachiningd

5、eficiencycausedbythequick·wearingball—endcutter．Keywords：0penblisk；4·axisCNCmachining；Circularcutter；ControlcurveDOI：10．16080／i．issnl671—833x．2016．18．088航空发动机是飞机的核心部件，直接影响飞机的可靠性，它是一个国家科技、工业、国防实力的重要体现。开式整体叶盘是现代高推重比航空发动机采用的新结构【11(图1)，开式整体叶盘解决了传统叶片与轮盘装配结构所表现的连接部分易疲劳、寿命低、装配误差不可避免的缺点，同时整体叶盘的叶

6、片与轮盘作为整体结构加工出来，大大减小了叶盘的结构重量和零件数量，极大地简化了发动机结构；另一方面，整体叶盘采用的宽弦、弯掠叶片和窄流道结构有效地提高了气动效率⋯。随着轻质、高强度、耐高温材料(如钛合金、高温合金和复合材料等)广泛地应用于整体叶盘的制造中，其可靠性和工作性能得到了进一步的提高。由于整体叶盘的结构特点，通道两侧的叶片多为复+基金项目：国家高档数控机床与基础制造装备科技重大专项(2叭4ZX04012013)。88航空制造技术·2016年第18期轮毂图1开式整体叶盘结构示意图Fig．1StructurediagramOfOpenb¨sk杂薄壁自由曲面结构，其几

7、何精度要求较高，加工叶片还要受到内轮毂与相邻叶片的约束，通道内腔槽复杂、开敞性差，容易发生干涉，因而刀轴方向难以控制。此外整体叶盘的叶片具有薄壁、刚性差、易变形、切除量大研究论文等工艺特性p31，对刀具性能要求比较高，这给整体叶盘加工带来很大的困难。针对整体叶盘的刀轴优化和刀具选择难题，国内外学者进行了大量的研究。Ho等【4I研究了利用典型位置来定义符合机床运动学特性的刀轴，采用四元数值差值计算中间位置刀轴矢量，并对其进行刀具干涉检验得出最后优化的刀轴矢量。wang和Tan∥通过计算每一切触点的有效角速度求得五轴加工中无干涉可用刀轴。Ca