叶片数控加工表面粗糙度控制的研究.pdf

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1、2011年12月机床与液压Dec．2011第39卷第23期MACHINETOOL&HYDRAULICSVoI．39No．23DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．23．007叶片数控加工表面粗糙度控制的研究李海滨，唐小波，高天宇，周长军，廖善联(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：分析叶片数控加工中影响表面粗糙度的主要因素，推算出插补与走刀步长、加工残留高度的计算公式，并分析其余切削参数对表面粗糙度的影响，在实际应用中具有指导意义。关键词：叶片加工；表面粗糙度；步长；残留高度中图

2、分类号：THI61文献标识码：A文章编号：1001—3881(2011)23—026—2ResearchonSurfaceRoughnessControlofBladeMachiningLIHaibin，TANGXiaobo，GAOTianyu，ZHOUChangjun，LIAOShanlian(KeyLaboratoryofMinistryofEducationforContemporaryDesignandIntegratedManufacturing，No~hwestemPolytechnicUniversity，Xi’anShaanxi7100

3、72，China)Abstract：ThemainfactorsinfluencingsurfaceroughnessofbladeinNCmachiningwereanalyzed．Thecalculationformulasofthesteplengthofcuttingstrokeandthescallopheightwerededuced．Theinfluencesofsomecuttingparametersonsurfaceroughnesswereanalyzed．Theresearchworkhasguidingsignificance

4、inapplication．Keywords：Blademachining；Surfaceroughhess；Steplengthofcuttingstroke；Scallopheight叶片是机械制造业中最典型的零件之～，在航具之间的局部几何关系如图1所示。空、汽车、船舶等领域都有广泛的使用，如蒸汽轮机、水轮机、航空发动机里的涡轮压气机等。叶片类零件多属于复杂薄壁零件，种类繁多，而且大部分叶，S’r、r一—一＼／—、．．一片型面是由几何精度要求较高的自由曲面组成。因一／DJ＼此，叶片加工现在广泛使用现代数控加工技术以达到高精度的要求。作者重点研究叶片

5、数控加工过程中影响表面粗糙度的主要因素和控制方法，其中推算部图1球形刀三坐标加工误差示意图分依据的加工环境为三坐标机床球头刀数控加工。设为加工表面在插补段内沿进给方向的法曲1插补与走刀步长率，Ⅳ为插补段内加工表面法向矢量沿插补直线方向曲面加工的刀具运动轨迹在理论上是由刀具与曲的转动角。一次走刀中插补段弦长为，对应插补段面的啮合关系所确定的复杂曲线组合。为了满足工件曲面弧长为s。假定半径为R的球形刀刀心从点C。几何尺寸精度的要求，刀具中心轨迹应该准确地依照沿直线走到点C，则刀具切入曲面的深度D为：工件的轮廓形状来生成。然而，对于简单的曲线，数D=Dl+D

6、2(1)控装置易于实现，但对于叶片这种包含较复杂自由曲式中：D．为加工表面法向矢量转动引起的加工误差，面的形状，若直接生成，势必会使算法变得复杂，计称为法向矢量转动误差；D为直线逼近误差。则：算机的工作量也相应地大大增加。因此，在实际应用D=R-RcosN中，常常采用一小段直线或圆弧进行逼近，有些场合=R(1一c。sN)=2Rsin孚≤也可以用抛物线、椭圆、双曲线和其他高次曲线去逼吉：寺

7、s近(或称拟合)。刀具和叶片工件都是三维体，其刀S~-sinN1具运动轨迹表现为走刀步长基础上的刀具直线包络运。=2N(·一c。s)==__≤isⅣ=~in动，实际的

8、加工误差应是三维刀具在零件面上的最大一⋯‘2‘。4过切量或最大欠切量。当球形刀的刀心沿加工表面的亡KIs等距面上某一曲线作直线插补运动时，加工表面与刀收稿日期：2010一II一19作者简介：李海滨(1957一)，男，副教授，硕士生导师，从事cAD／cAM／cAE科研和教学工作。E—mail：txbly2005@126．corn。第23期李海滨等：叶片数控加工表面粗糙度控制的研究·27·可得：AOab中，=ab+=f詈1+(bc++p)=D=D+D2≤÷R群。+S(2)、厶／(R+p)对于指定的直线逼近误差极限，需满足D≤占于是可以计算出：才能符合加工误

9、差要求，走刀步长．通常取值很小，^一主!墨±2：=二二=⋯走刀步长、弦长和弧长S三者近似相当，