[发明专利]基于椭圆参数方程的叶片进排气边变余量控制精密铣削方法

权利要求书

1.一种基于椭圆参数方程的叶片进排气边变余量控制精密铣削方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、根据叶片设计数据，在三维建模软件中构建叶片的三维模型，并且根据叶片进排气边截面线数据，采用截面线放样法构造叶片进气边曲面和叶片排气边曲面作为辅助面；

步骤二、将叶片进气边曲面、叶片排气边曲面均向外偏置一个刀具半径，得到两个偏置面，分别定义为叶片的进气边(1)偏置面和叶片的排气边(2)偏置面；

步骤三、对叶片的进气边(1)偏置面和叶片的排气边(2)偏置面重新参数化；首先提取M条叶片的进气边(1)偏置面的等u参数线，然后通过截面线放样法重新构造第Ⅰ驱动面(A)；同理，首先提取M条叶片的排气边(2)偏置面的等u参数线，然后通过截面线放样法重新构造第Ⅱ驱动面(B)；

步骤四、选取每个驱动面上的N条等u参数线作为该驱动面的加工路径，采用如下方法确定每个驱动面上每条加工路径的切削加工余量：以最靠近叶盆的一条加工路径为第0条加工路径，取起始点，中间点和结束点共三个点，分别记为v_s⁽¹⁾、v_s⁽²⁾、v_s⁽³⁾，设其所对应的切削余量为d⁽¹⁾(v_s)、d⁽²⁾(v_s)、d⁽³⁾(v_s)；最中间的一条加工路径为第N/2条加工路径，也取其起始点，中间点和结束点共三个点，分别记为v_m⁽¹⁾、v_m⁽²⁾、v_m⁽³⁾，设其所对应的切削余量为d⁽¹⁾(v_m)、d⁽²⁾(v_m)、d⁽³⁾(v_m)；最靠近叶背的一条加工路径为第N-1条加工路径，在其上也取三个点，分别记为v_e⁽¹⁾、v_e⁽²⁾、v_e⁽³⁾，设其所对应的切削余量为d⁽¹⁾(v_e)、d⁽²⁾(v_e)、d⁽³⁾(v_e)，又因为在任意相同截面位置上起始加工路径和结束加工路径的加工余量是一致的，所以d⁽¹⁾(v_e)＝d⁽¹⁾(v_s)，d⁽²⁾(v_e)＝d⁽²⁾(v_s)，d⁽³⁾(v_e)＝d⁽³⁾(v_s)；通过建立局部坐标系，对u向加工余量采用椭圆参数方程及两点间线性插值得出第i条路径上的对应三个点的切削余量d^(j)(v_i)(j＝1,2,3)，即：以点v_s^(j)和点v_m^(j)法矢方向的交点作为坐标系原点，点v_s^(j)法矢方向为y轴正方向，点v_m^(j)法矢方向为x轴正方向，建立叶片进排气边第j个截面的局部坐标系x-y；其中，点v_s^(j)为参数轨迹在y轴正向的顶点，点v_m^(j)为参数轨迹在x轴正向的顶点，点v_e^(j)为参数轨迹在y轴负向的顶点，建立实际加工曲线L^(j)(X,Y)，而理论加工曲线为l^(j)(x,y)；通过u-v整体坐标系和x-y局部坐标系的对应转化关系，v_s^(j)用(X_s^(j),Y_s^(j))表示，v_m^(j)用(X_m^(j),Y_m^(j))表示，v_e^(j)用(X_e^(j),Y_e^(j))表示，则第j个截面在局部坐标系x-y下的椭圆参数方程L^(j)(X,Y)为：

式中，a+m^(j)是截面椭圆的实际长半轴参数，b+n^(j)是截面椭圆的实际短半轴参数；

而理论上第j个截面在局部坐标系x-y下的椭圆参数方程l^(j)(x,y)为：

式中，a是截面椭圆的理论长半轴参数，b是截面椭圆的理论短半轴参数；

则，v_s^(j)的切削余量d^(j)(v_s)表示为：

v_m^(j)的切削余量d^(j)(v_m)表示为：

通过对v_s^(j)和v_m^(j)两点间插值得出第i条路径上对应三个点的切削余量d^(j)(v_i)(j＝1,2,3)，即：

v_i∈(0,1)j＝1,2,3

式中：

m^(j)＝d^(j)(v_m) n^(j)＝d^(j)(v_s)

而第i条加工路径上的v向加工余量则使用Newton插值法进行确定，方法如下：由上式得出第i条加工路径u_i上的第一个插值点的切削余量为d⁽¹⁾(v_i)，则此点记为P₁(u_is,d⁽¹⁾(v_i))；同样由上式得到的第i条加工路径u_i上的第二个插值点和第三个插值点的切削余量为d⁽²⁾(v_i)、d⁽³⁾(v_i)，分别记为P₂(u_im,d⁽²⁾(v_i))，P₃(u_ie,d⁽³⁾(v_i))，然后使用Newton插值法确定第i条加工路径上的各点切削余量，即：

d(u_i)＝d⁽¹⁾(v_i)+d[v_i⁽¹⁾,v_i⁽²⁾](u_i-u_is)+d[v_i⁽¹⁾,v_i⁽²⁾,v_i⁽³⁾](u_i-u_is)(u_i-u_im) i∈(0,N-1)

步骤五、按照步骤四确定的各个驱动面上各条加工路径的切削加工余量对叶片进排气边进行切削加工，从第0条加工路径依次加工至第N-1条加工路径，分别完成叶片的进气边(1)曲面的加工和叶片的排气边(2)曲面的加工。