整体叶盘五坐标数控抛光机后置处理算法研究.pdf

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1、整体叶盘五坐标数控抛光机后置处理算法研究口孙宽口史耀耀口徐文秀西北工业大学机电学院西安710072摘要：从提高整体叶盘抛光质量及效率的角度出发，针对整体叶盘的结构特征，详细地分析了五坐标整体叶盘数控抛光机的结构特点及其运动形式。利用坐标变换原理，推导出符合抛光机的后置处理算法，并编写相应的后置处理程序。通过初步实验，验证了该算法的结果能满足五坐标数控抛光机后置处理的要求。关键词：整体叶盘坐标变换数控抛光机后置处理中图分类号：TG386文献标识码：A文章编号：1000—4998(2oo9)o4—0063—03整体叶盘是航空发动机的一种新型结

2、构部件，它绕z轴自由转动的坐标C(212作台转动)。是将叶片和叶盘通过先进的工艺做成一体⋯，省去常2后置处理算法规叶盘连接的榫头和榫槽，使结构大大简化。它是典型的整体、薄壁、难加工材料和复杂结构件。图1所示为3数控加工的后置处理是指通过后置处理器读取由种典型结构：(a)开式结构——不带箍整体叶盘；(b)闭CAM系统生成的刀位文件，从中提取相关的加工信式结构——带箍整体叶盘；(e)大小叶片转子结构——息；并根据指定数控机床的特点及NC程序格式要求开式结构中大叶片间含有小叶片。整体叶盘制造技术进行分析、判断和处理；最终生成数控机床能直接识别难

3、度很大，目前国内基本上采用五坐标数控加212和手的NC程序。本文主要分析五坐标数控抛光机的结构工抛光的工艺手段。整体叶盘的数控加工方法已趋于特点及其运动形式，推导出其运动算法，研究用于该抛成熟，而国内对整体叶盘的光整加工仍采用手工抛光光设备的专用后置处理程序。的方法。手工抛光不仅具有加工效率低、产品一致性难CAM系统在计算刀具-*Jr迹时，采用的是工件坐标以保证、生产人员工作环境恶劣等弊端，而且手工抛光系(即工件不动，刀具相对于工件运动)，而在实际加工对工人有较高的技能要求，一旦操作失误，可能导致整中使用的是机床坐标系。因此，必须对由CA

4、M系统生个零件报废。因此，研究整体叶盘光整加工新工艺、新成的刀位文件进行坐标转换。即工件坐标系与机床坐方法非常必要。本文详细地分析了五坐标整体叶盘数标系之间的坐标变换。】，主要根据具体的机床结构控抛光机的结构特点及其运动形式，利用坐标变换原及其运动形式，将由CAD／CAM系统生成的刀位文件理，推导出符合该抛光机的后置处理算法，并编写相应中的刀位数据转换成机床各轴的运动数据。的后置处理程序。现假定工件坐标系为0XYZ，在加工之前(A=0o，C=0。)与机床运动坐标系0XYZ平行。工件坐标1数控抛光机的结构及运动形式原点与机床旋转中心之间的坐

5、标差值为(a，ya，za)，刀本文从提高整体叶盘表面抛光质量及效率的角度心在工件坐标系的位置为(，’，，)，刀轴矢量a(单出发，研制出用于整体叶盘自动化抛光的五坐标数控位矢量)在212件坐抛光机，所使用的抛光刀具是侧面磨头。数控抛光机采标系中为(n，o，用五轴五联动的控制方式，在其摆动轴上附有压力控n)，定义刀轴矢量制机构，可调节抛光时磨头磨削力的大小。如图2所示，a为刀位点的Z方抛光机具有以下5个坐标：X、Y、Z方向的移动，在z向。由于、y、z轴下面有绕轴旋转的坐标A(范围为一120～30。)，方向的直线运动不(a)开式整体叶盘(b)闭

6、式整体叶盘(c)大小叶片转子▲图13种典型的整体叶盘结构▲图2数控抛光机结构收稿日期：2008年11月机械制造47卷第536期2009／4回影响刀轴矢量，为了便于分析，将刀轴矢量a的起点②工件绕z轴旋转一个C角，变换矩阵为：移至工件坐标系的原点，然后可以设法将刀轴矢量绕COSC——sinC00、z轴旋转到与z轴方向一致。sinCCOSC00T2(5)如图3所示，先将刀轴矢量a逆时针绕z轴旋转00l0到(+】，)(+z)平面，然后再逆时针绕轴旋转到与0001z轴方向一致即可I41。③工件绕轴旋转一个A角，变换矩阵为：根据上述分析，C角计算公

7、式为：l000以mmfc=arctanI口／。，I(≠0)0cosA——sinA00’0，O，0，=(6)0sinACOSA0{Ic=0。(n≠0，0：0)m(1)：90。(仉：0，。≠0)000lOO0由式(1)可得：由式(4)、(5)、(6)可得：C=——C(yZ1)=(Yz1)，(7)C=一36O。+cX：(+d)‘COSC+(y+ya)。sinCC=一180。一0Y=【(Y+Yd)·COSC一(+Xd)·sinC】·cosAC=一180。+C+(+zd)·sinA，L如图4所示，当矢量a旋转到(+y)(+Z2)平面后，Z：(+Zd

8、)。CO8A一[()，+)，d)’CO8C一(+Xd)再逆时针绕轴旋转到与z轴方向一致即可。设矢量·sinC]·sinAa与y轴的夹角为，其中A角的范围为一120～30。。3后置处理程序后置处