[发明专利]基于Newton插值的薄壁叶片九点控制变余量铣削方法

摘要

本发明提出一种基于Newton插值的薄壁叶片九点控制变余量铣削方法，利用三维建模软件进行建模，并构造辅助面和边界面，从而利用截面线放样法确定驱动面。根据驱动面生成刀具加工路线，采用Newton插值方法确定每条加工路径上各刀位点的加工余量。最后按照对称铣规则对叶片进行循环加工。本发明与传统的纵向固定余量切削和螺旋铣削方法相比较，可解决加工过程中扭转变形大、轮廓精度差、截面位置度误差不易控制等技术问题，采用Newton插值法余量微调方法，可以对表面质量进行更加全面的控制，有效解决加工过程中的弯曲变形大，截面位置度、表面轮廓精度差等问题。

主权项

一种基于Newton插值的薄壁叶片九点控制变余量铣削方法，包括以下步骤：步骤1：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，并且根据叶背、叶盆截面线数据，采用截面线放样法构造叶背曲面和叶盆曲面作为辅助面；步骤2：在叶片三维模型中将叶片两端内橼板面均向叶身方向偏置，偏置距离保证加工所用刀具不与叶片两端橼板面发生干涉，得到的两个偏置面分别为叶根边界面(5)和叶尖边界面(6)；步骤3：利用叶根边界面(5)和叶尖边界面(6)裁剪叶背曲面，得到在叶根边界面(5)和叶尖边界面(6)之间的叶背曲面(2)；提取叶背曲面(2)的等u参数线，叶背曲面(2)的等u参数线数量为2N，利用叶背曲面(2)等u参数线中沿u向的前N条参数线和后N条参数线，分别通过截面线放样法构造第Ⅰ驱动面(A)和第Ⅱ驱动面(B)；利用叶根边界面(5)和叶尖边界面(6)裁剪叶盆曲面，得到在叶根边界面(5)和叶尖边界面(6)之间的叶盆曲面(4)，提取叶盆曲面(4)的等u参数线，叶盆曲面(4)的等u参数线数量为2N，利用叶盆曲面(4)等u参数线中沿u向的前N条参数线和后N条参数线，分别通过截面线放样法构造第Ⅲ驱动面(C)和第Ⅳ驱动面(D)；第Ⅰ驱动面(A)和第Ⅳ驱动面(D)在叶身中轴线沿v向同一侧；步骤4：将每个驱动面上的N条等u参数线作为该驱动曲面的加工路径，并确定每个驱动面上每条加工路径的切削加工余量；步骤5：按照步骤4确定的各个驱动曲面上各条加工路径的切削加工余量对叶片进行切削加工，从第0条加工路径依次加工至第N‑1条加工路径，其中加工第i条加工路径时各个驱动曲面切削加工顺序为：首先加工第Ⅰ驱动面(A)上第i条加工路径，之后加工第Ⅳ驱动面(D)上第i条加工路径，再加工第Ⅲ驱动面(C)上第i条加工路径，最后加工第Ⅱ驱动面(B)上第i条加工路径，完成一个加工循环；其特征在于：步骤4中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：以最靠近叶片边缘的一条加工路径为第0条加工路径，在其上取3个点，分别记为vs(1)、vs(2)、vs(3)，设其所对应的切削余量为d(1)(vs)、d(2)(vs)、d(3)(vs)；最中间的一条加工路径为第N/2条加工路径，在其上也取3个点，分别记为vm(1)、vm(2)、vm(3)，设其所对应的切削余量为d(1)(vm)、d(2)(vm)、d(3)(vm)；以最靠近叶片中轴线的一条加工路径为第N‑1条加工路径，在其上也取3个点，分别记为ve(1)、ve(2)、ve(3)，设其所对应的切削余量为d(1)(ve)、d(2)(ve)、d(3)(ve)，然后对v向加工余量进行Newton插值得第i条路径上的对应3点切削余量d(j)(vi)，j＝1,2,3，d(j)(vi)＝d(j)(vs)+d[vs(j),vm(j)](vi(j)‑vs(j))+d[vs(j),vm(j),ve(j)](vi(j)‑vs(j))(vi(j)‑vm(j))vi∈(0,1)j＝1,2,3其中：使用Newton插值法确定第i条加工路径上的u向加工余量：由v向加工余量Newton插值公式得到第i条加工路径ui上的第1个插值点的切削余量为d(1)(vi)，此点记为P1(uis,d(1)(vi))；同样由v向加工余量Newton插值公式得到的第i条加工路径ui上的第2个插值点和第3个插值点的切削余量为d(2)(vi)、d(3)(vi)，分别记为P2(uim,d(2)(vi))，P3(uie,d(3)(vi))，然后使用Newton插值法确定第i条加工路径的各点切削余量，d(ui)＝d(1)(vi)+d[vi(1),vi(2)](ui‑uis)+d[vi(1),vi(2),vi(3)](ui‑uis)(ui‑uim)i∈(0,N‑1)。