[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

说明书

本发明公开了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，用于解决现有叶片进排气边加工方法精度差的技术问题。技术方案是首先在三维建模软件中构建叶片进排气边三维模型，在此基础上构造新的刀具轨迹驱动面，并对其进行均匀参数化，然后确定各驱动面上的加工路径，选取起始加工路径、中间加工路径和结束加工路上各起始点、中间点和结束点共九个点，设定其加工余量，接着采用椭圆参数方程和Newton插值算法确定任意加工路径下各刀位点的加工余量，最后按照确定好的加工余量计算刀具轨迹，从而达到提高加工精度的目的。

技术领域

本发明涉及一种叶片进排气边加工方法，特别涉及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。

背景技术

叶片是航空发动机的核心部件之一，其制造水平直接影响着航空发动机的气动性能，而进排气边又是叶片的重要组成部位，其加工质量的好坏对航空发动机内空气流向、运行推力的大小乃至整机的正常运转都有着决定性影响。由于航空发动机叶片是典型的复杂曲面薄壁零件，具有形状复杂、尺寸跨度大、受力恶劣、承载强度大等特点，叶片进排气边则需要设计成曲率变化极大、圆弧半径极小的薄壁结构。目前，针对叶片进排气边的高效率、高精度、高一致性和低成本的加工方法，仍然是我国生产中面临的一项瓶颈技术问题。

文献“申请公布号是CN104439987A中国发明专利”公开了一种保证叶片进排气边圆弧形状完整性的加工方法。该方法采用纵向数控铣削方式对叶片型面进行加工，将叶片型面分为进气边圆弧区、排气边圆弧区、叶盆型面区和叶背型面区四个加工区域，其中叶盆型面区和叶背型面区两个加工区域通过数控程序控制采取正常刀轨方式进行加工，其中进气边圆弧区和排气边圆弧区两个加工区域通过数控程序控制采用加密刀轨方式进行加工。该方法在一定程度上能够保证叶片进排气边圆弧部位表面粗糙度提高。但是，按照理论型面进行铣削加工，容易出现让刀变形现象，导致叶片进排气边的加工余量过大，引起叶片进排气边的截面位置度、表面轮廓度精度下降，超出设计误差范围。

发明内容

为了克服现有叶片进排气边加工方法精度差的不足，本发明提供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。该方法首先在三维建模软件中构建叶片进排气边三维模型，在此基础上构造新的刀具轨迹驱动面，并对其进行均匀参数化，然后确定各驱动面上的加工路径，选取起始加工路径、中间加工路径和结束加工路上各起始点、中间点和结束点共九个点，设定其加工余量，接着采用椭圆参数方程和Newton插值算法确定任意加工路径下各刀位点的加工余量，最后按照确定好的加工余量计算刀具轨迹，从而达到提高加工精度的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：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，其特点是包括以下步骤：

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；