[发明专利]叶片式流体机械数控加工切削力的快速预测方法

摘要

本发明涉及一种叶片式流体机械数控加工切削力的快速预测方法，属于数控加工范畴；本发明方法包括①首先建立叶片式流体机械过流部件的三维数字化模型；②根据加工要求，进行数控加工工艺规划和加工工艺系统的选择；③数控加工路线的规划；④数控加工仿真环境的构建；⑤数控加工几何仿真与切削参数提取；⑥切削力的计算与图形显示等，本发明通过对数控加工几何仿真过程中切削参数提取，实现不同切削参数下切削力变化图形显示，缩短了切削力的仿真时间，提高了切削力预测的准确性，为加工参数和加工工艺系统的选择提供了参考，缩短了数控加工“试切”时间，提高了加工效率和加工精度。

主权项

一种叶片式流体机械数控加工切削力的快速预测方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：叶片式流体机械过流部件的数字化建模，通过对叶片式流体机械过流部件毛坯模型进行测量，测量点沿叶片的流线方向布置，得到叶片表面点的三维坐标，进而反求出叶片表面点的空间曲线，将这些曲线拟合构成叶片式流体机械过流部件的三维数字化模型； 步骤2：加工区域的划分与加工刀具的选择，首先对叶片式流体机械过流部件的表面进行曲面特性分析，根据叶片表面的曲率变化情况，要求在切削方向上的起始点与终止点之间的曲率变化不大于10%，且在切削横向方向曲率变化要小于15%，将被加工曲面划分为若干个加工区域，对不同的加工区域选择不同的加工刀具；步骤3：加工路线的规划，首先创建机床坐标系，设定数控加工走刀方向为沿参数线方向走刀；步骤4：数控加工程序的生成，依据CAM软件加工模块的数控编程功能，在不同的加工区域中，沿着选定好的加工路线和加工刀具建立并生成数控加工路径文件；步骤5：数控机床加工仿真环境的构建，运用三维建模软件建立五轴联动数控机床模型、夹具模型，并将其转换为数控加工仿真软件VERICUT能够识别的格式，依据Base→X→Y→Z→C→B→Tool顺序依次添加各组件至数控加工仿真软件VERICUT中完成五轴联动加工仿真环境的构建；步骤6：数控加工几何仿真，利用数控加工仿真软件VERICUT的几何仿真功能，对叶片式流体机械过流部件的数控加工进行仿真，同时对数控加工几何仿真过程中的切削参数进行提取，并通过设置的颜色对比来检查加工过程中是否存在过切、欠切和碰撞干涉，如果零件被加工表面出现红色区域，则代表加工过程中有过切、和碰撞干涉，则返回步骤4进行数控加工轨迹的重新生成，如果零件被加工表面全部为绿色，则代表加工过程中不存在过切、和碰撞干涉，则直接仿真至数控加工结束；步骤7：切削力图形显示，将步骤6中提取的切削参数通过切削力计算模型计算，并由MATLAB软件处理实现切削过程中切削力的变化显示，实现在实际加工之前对加工过程中切削力变化进行快速预测的目的。