基于nurbs插补汽轮机叶片背弧面数控加工模拟与误差分析

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1、2013年1月机床与液压Jan．2013第41卷第1期MACHINETO0L&HYDRAULICSVo1．41No．1DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2013．01．014基于NURBS插补的汽轮机叶片背弧面数控加工模拟与误差分析董久虎，谌永祥，李双跃，曾岳飞(西南科技大学制造科学与工程学院，四川绵阳621010)摘要：弓高误差是影响汽轮机叶片加工质量的关键因素之一。根据汽轮机叶片数控切削加工的质量要求，采用NURBS曲线插补算法，并用MATLAB软件模拟了NURBS插补过程。通过UG6．0数控仿真模

2、块进行模拟加工，分析仿真数据可知：采用NURBS插补方法模拟加工汽轮机叶片背弧面，弓高误差为0．080～1．154Ixm。关键词：叶片；NURBS插补；弓高误差；数控模拟分析中图分类号：TK263．3文献标识码：A文章编号：TheNCMachiningSimulationandErrorAnalysisofTurbineBladeBackCamberedSurfaceBasedonNURBSInterpolationDONGJiuhu，CHENYongxiang，LIShuangyue．ZENGYuefei(Collegeof

3、ManufacturingScienceandEngineering，SouthwestUniversityofScienceandTechnology，MianyangSichuan621010，China)Abstract：Thechord—errorisoneofthekeyfactorsthatinfluencethequalityofsteamturbineblade．Accordingtotherequire—mentsofthestreamturbineblade’Sprocessingquality，using

4、NURBSinterpolationalgorithm，theinterpolationprocesswassimulatedbyMATLAB．UG6．0stimulationmodulewasusedtostimulatetheprocessingprocess．Throughanalyzingthecode，itisconcludedthatusingNURBSinterpolationmethodtosimulatetheturbineblade’Sbackarc，thechord—erroris0．080—1．154I

5、xm．Keywords：Blade；NURBSinterpolation；Chord—eror；NCsimulationanalysis由于汽轮机叶片背弧是NURBS曲线，为了提高汽轮机叶片的加工精度和加工曲面的光滑度，作者根据NURBS插补原理，采用限定弓高误差的加工方法，对汽轮机叶片背弧进行了模拟加工仿真验证。1NURBS曲线一条k次NURBS曲线可表示为一分段有理多项式矢函数”：薯其中内弧和背弧是图1叶’片汽道截面图∑Ni，(u)wdNURBS曲线。采用传统的直线插补和圆弧插补等算P(／．t)=——一(1)法，CAD／C

6、AM系统不得不按照要求的精度，将参数∑Nm(u)w曲线离散成微小直线或圆弧后传递到CNC进行加工，这样产生了大量的加工代码，影响了加工效率，同这是NURBS曲线的数学定义，也是有理的由时也影响了加工曲面的光滑度。来。其中(i=0，1，2，⋯，rt)称为权或权因子，目前，已经提出了很多非均匀有理B样条曲线分别与控制顶点d相联系；首末权因子W。，W>0，的插补方法。通常，为了确保叶片加工表面的质其余W>10；节点矢量11：{‰，。，⋯，M+}按量，采用恒定的进给速度进行加工。但当加工高曲率德布尔一考克斯递推公式决定的k次规范B样条

7、基表面时，会产生较大的弓高误差，导致加工精度降低。函数：{Ni(2)k(I(“)+¨㈩≥1,罟=00，1，⋯，n收稿日期：2011—12—19基金项目：四川省科技厅支撑计划项目(2010GZ0135)作者简介：董久虎(1987一)，男，硕士研究生，研究方向为机械制造、数控技术。E—mail：758329072@qq．COrn。·52·机床与液压第41卷可见，一条NURBS曲线由3个参数定义：控制增加了权因子，所以插值点的计算比较复杂、费时。顶点、权因子和节点矢量。为了提高插补的实时性，采用矩阵的形式进行计算，2叶片背弧NURB

8、S插补理论以减少实时插补的计算量，即插补预处理。2．1NURBS的插补方法为了便于表达，引入记==一u，：插补的实质就是根据当前点插补点P(n)计算出u—，=“m一，⋯，特别地=0。对于下一插补点P()的过程。u是由时间序列{t。，t，节点矢量u，可生成D(“)={Vo，，⋯