叶片数控加工关键技术的研究.pdf

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1、2010年6月机床与液压Jun．2010第38卷第l1期MACHINETOOL＆HYDRAULICSV01．38No．1lDOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．11．006叶片数控加工关键技术的研究李海滨，余颖婷(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，陕西西安710072)摘要：介绍叶片的结构特点，分析叶片数控加工的关键技术，包括叶片的造型技术、叶片的加工工艺与刀路轨迹规划、叶片刀具轨迹计算、叶片加工变形控制等。同时介绍叶片加工时刀具的选择，四坐标端铣刀和球头刀的刀位计算。关键词：叶片造型；刀路规划；刀具轨迹计算；变形控制中图

2、分类号：TG659文献标识码：A文章编号：1001—3881(2010)11—014—3ResearchontheKeyTechnologiesofBlade’SNCMachiningLIHaibin．YUYingting(KeyLaboratoryofMinistryofEducationforContemporaryDesignandIntegratedManufacturing，NorthwesternPolytechnicUniversity，Xi’allShaanxi710072，China)Abstract：Basedonthestructuralchara

3、cteristicsofblade，thekeytechnologiesofCNCmachiningofbladeWel'~analyzed，in-cludingmodelingtechnologyofblade，processingtechnologyandtoolpathplanning，calculationoftoolpath，deformationprocessingcontrolandSO0n．Thechoicesofprocessingtoolwereintroduced，andthecalculationsofcutterpositionofendmil

4、lingcutterandball-endmillingcutterfor4axishighspeedmillingwereintroduced．Keywords：Modelingofblade；Toolpathplanning；Calculationoftoolpath；Deformationcontrol叶片是机械制造业中最典型的零件之一，在航加工方法较为复杂。叶身又可分为叶尖、叶身中段和空、汽车、船舶等领域都有广泛的使用，如蒸汽轮叶根uJ。靠近榫头较厚的部分称为叶根，另一端则被机、水轮机、航空发动机里的涡轮压气机等。叶片类叫做叶尖，较薄。叶片各部分结构名称见图1。

5、在叶零件多属于复杂薄壁零件，种类繁多，而且大部分叶身中段，有的叶片还带有阻尼台，因此叶片还可以分片型面是由几何精度要求较高的自由曲面组成。因为带阻尼台(如图I)和不带阻尼台的叶片(如图此，叶片加工现在广泛使用现代数控加工技术。作者2)。带阻尼台的叶片一般是因为叶片较长，阻尼台从叶片的造型、刀路规划、刀位轨迹计算以及叶片变的主要作用是加强叶片本身的强度。形控制4个方面进行了研究，较好地解决了叶片数控2叶片的数控加工关键技术加工中的几项关键技术。2．1叶片造型技术1叶片的结构特点叶片造型是数控加工的基础，造型的好坏直接影响到叶片的输出质量。直纹面叶片的造型相对来说比较容易，

6、造型效果也比较好，因此，作者主要讨论自由曲面叶片的造型。如今多采用的是贝齐尔法、B样条方法和非均匀有理B样条方法(NURBS)来进行自由曲线和曲面造型。自由曲面组成的叶片，其截面线是复杂的自由曲线，用常规方法无法造型，通常采用的是截面线放样的方法进行叶身曲面的造型。图l带阻尼台的叶片及图2不带阻尼值得注意的是，设计时叶片橼头部分和叶背的连接为各部位名称示意图台的叶片相切关系，但事实上两者之间数据或多或少会存在一叶片一般有叶身、榫根、橼板3个部分组成。叶定的误差，达不到要求，因此在放样时，叶片截面线身一般是直纹面或复杂的自由曲面。直纹面又可以分和前、后缘圆弧切点需要校正，

7、如图3为拼接前，图为可展和不可展。可展直纹面和具有平坦方向的自由4为拼接后。另外，在无图纸的实物造型时，可以通曲面可利用常规的机械加工手段进行加工，自由曲面过测量方法获得叶片的数据，将测量数据处理成表示和不可展的则需要多坐标机床来进行加工，相对来说实体外形的几何模型，以便满足数控加工的需要。收稿日期：2009—05—04作者简介：李海滨(1957一)，男，副教授，研究方向为CAD／CAM。E—mail：yuyyt@sohu．COrn。第1I期李海滨等：叶片数控加工关键技术的研究·15·球形刀加工较为光顺的曲面时，可以直接根据曲面计算得到等