[发明专利]叶片螺旋铣过程中缘头避让轨迹的刀轴控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及叶片机械加工技术领域，具体为一种叶片螺旋铣过程中缘头避让轨迹的刀轴控制方法。

背景技术

发动机叶片，尤其是航空发动机叶片的形状复杂、工作环境恶劣，要求其必须具有精确的尺寸、准确的形状和严格的表面完整性，通常采用多轴数控铣削加工工艺成形。叶片的数控加工工艺中采用的铣削方式有点铣法、侧铣法和螺旋铣法。由于螺旋铣具有装夹次数少、切削轨迹连续、加工效率高等优点，受到业界普遍关注。但是，缘头是叶片螺旋铣加工质量最主要的影响区域，所以叶片前后缘曲面的处理都是采用预留一定余量的方法避免过切，此外由于在加工时刀位点相对密集，切削状态下刀轴转角过大，处理起来非常困难，很容易造成过切。针对这样的问题，现有技术中提出了一种带缘头避让的叶片高质高效螺旋铣加工方法，利用三次非均匀B样条曲线给出了避让曲线的构造方法。这种方法对于缘头避让轨迹曲线的刀轴矢量均是采用叶身切削轨迹线两端点的刀位点刀轴矢量进行插值获得，然而这两个刀轴矢量夹角相差较大，甚至达到180°，此时插值往往出现刀轴矢量不确定性，需要更多的信息才能确保获得稳定的刀轴矢量，从而使叶片螺旋加工得以正常进行。

发明内容

要解决的技术问题

为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种叶片螺旋铣过程中缘头避让轨迹的刀轴控制方法，涉及叶片包容圆柱设计、缘头避让曲线设计与避让轨迹刀轴生成等问题。

技术方案

本方法根据叶片的几何尺寸，设计叶片的包容圆柱面，将包容圆柱面作为辅助面，构造缘头避让曲线，并利用圆柱面的外法矢作为缘头避让轨迹线刀轴矢量插值的辅助信息，获得缘头避让轨迹刀轴矢量。

本发明的技术方案为：

所述一种叶片螺旋铣过程中缘头避让轨迹的刀轴控制方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：构造叶片圆柱辅助面：

被加工叶片的叶身曲面为参数化曲面，叶片截面线是v向曲线；

步骤1.1：取叶盆曲面中v=0.0的曲线C₁和叶背曲面中v=0.0的曲线C₂，点a(x_a,y_a,z_a)、c(x_c,y_c,z_c)、e(x_e,y_e,z_e)为曲线C₁的两个端点与中点，点b(x_b,y_b,z_b)、d(x_d,y_d,z_d)、f(x_f,y_f,z_f)为曲线C₂的两个端点与中点，得到圆柱辅助面的初始顶圆圆心为O_u(x_u,y_u,z_u)：