[发明专利]一种复杂曲面表面加工轨迹的生成方法

说明书

本发明涉及一种复杂曲面表面加工轨迹的生成方法，本方法通过表面强化处理改善零部件表面性能，作为提高其使用寿命的有效手段，而作为零部件生产加工的最终步骤，在不破坏结构的同时，如何对形状各异的零部件表面、复杂曲面进行加工，本方法在实施例中以航空发动机叶片为例，以多轴机床各坐标系作为控制参量，对复杂曲面表面加工的轨迹，给出了程序化生成方法。

技术领域

本发明涉及加工技术领域，为一种复杂曲面表面加工轨迹的生成方法。

背景技术

随着科学技术的发展，现代工业领域对机械结构和零部件的使用性能和服役寿命提出了更高的要求，不仅要求其具有更高的使用性能、更长的服役寿命，而且要求其能够适应更严苛的服役环境。众所周知，材料的强度、耐热性、耐腐蚀性、耐摩擦磨损等性能是决定机械结构和零部件使用性能和寿命的关键因素。因此，如何提高材料的这些性能已经日趋成为先进制造技术领域的重大课题。

在大多数情况下，材料的破坏是从表面开始的。例如，表面是疲劳裂纹萌生的重要部位。据统计，由于疲劳而失效的机械结构约占失效结构的90％。此外，腐蚀和磨损也多始于表面。全世界每年生产的钢铁约有10％因表面腐蚀而变为铁锈，30％的机电设备因此而损坏，因磨损造成的能源损失占能耗的1/3，工业发达国家因磨损造成的经济损失高达数百亿美元，我国因磨损而损耗的钢材多达五百万吨。提高材料的表面性能，可以在很大程度上降低这些损耗的发生。因此，对表面进行再加工处理，对是一种改善材料表面性能的方式。然而对叶片等表面为复杂曲面的零部件，加工表面时的加工轨迹缺少可靠生成方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种解决或部分解决上述问题的复杂曲面表面加工轨迹的生成方法。

为达到上述技术方案的效果，本发明的技术方案为：一种复杂曲面表面加工轨迹的生成方法，包含以下步骤：所述方法基于多轴机床的各个坐标系，将复杂曲面表面加工的轨迹作为生成目标，为一种程序化生成方法；所述方法采用多轴机床作为加工的工具，加工前建立多轴机床的控制原则，设定工件的加工区域，所述复杂曲面表面加工的轨迹等于加工头轨迹，确定加工中心，在曲面上的中心曲面上规划加工路线，加工中心点的轨迹为加工路线的动态形成；

所述多轴机床的电机包含进给电机Z，转动电机φ，同步电机Y，左侧电机L，右侧电机R；对多轴机床建立各个坐标系，所述各个坐标系的设定参数为，Z轴为工件进给方向，X轴为平行于地面、与工件进给方向垂直、并与左侧电机L和右侧电机R在同一条直线上，Y轴垂直于地面、垂直于X轴、Y轴的交点，θ转向为绕Z轴转动，D厚度为使用多轴机床的两侧加工头跟踪得到工件的厚度，两侧加工头分别位于左侧电机L，右侧电机R上控制输入量为所述多轴机床中的电机的速度以及电机的位置；所述各个坐标系的设定参数、所述控制输入量为控制参量；所述电机的速度为其的频率成正比，等于加工速度，所述电机的位置为其在所述多轴机床上的相对位置；安装多轴机床上的叶片，并将其移动到在所述零位置上，使用距离传感器来检测所述叶片的安装位置，并通过所述叶片上的一个位置点来判断所述叶片的位置安装的精度；

所述控制原则为，建立工件的三维立体模拟模型，在三维立体模拟模型中将工件的复杂曲面完整重现，加工的走刀路线为连续的Z字形；对多轴机床的两侧加工头末端的轨迹进行跟踪，同时对各个电机进行控制，设定工件的零位置为多轴机床的坐标系中各轴都平行的位置；

设定工件的加工区域，即为将所述加工区域的纵深、加工进给量设定好，并将所述加工的走刀路线中纵深、进给量的具体数值设定好，所述加工区域的纵深等于所述加工的走刀路线中纵深；当所述两侧加工头的位置对应，所述加工区域的两侧加工路线也对应；