[发明专利]一种基于开式整体叶盘通道插铣加工时刀具使用刃长计算方法

摘要

本发明提出一种基于开式整体叶盘通道插铣加工时刀具使用刃长计算方法，属于航空发动机整体叶盘制造技术领域。在工件坐标系CS_W下利用分层切削与布尔运算，可计算插铣走刀去除材料时刀具所使用的刀刃长度。技术人员利用本发明可获知每一次插铣走刀去除材料时刀具所使用的刀刃长度，当插铣走刀去除材料时刀具所使用的刀刃长度值与刀具半径值相等，即说明插铣刀具下底面的中心参与了切削，与材料发生了挤压碰撞，出现这种情况的插铣刀轨应尽量避免或对其进行进一步优化。本发明对延长插铣刀具的使用寿命、提高插铣加工过程的稳定性、提高开式整体叶盘通道插铣加工后叶片型面的加工质量均有重大意义。

主权项

1.一种基于开式整体叶盘通道插铣加工时刀具使用刃长计算方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：在三维建模软件中建立待加工的毛坯模型和刀具模型，并按照设计好的刀具加工路径在每个刀位点处均放置刀具模型；步骤2：对于每个刀位点处对应的一次插铣走刀过程，采用以下步骤确定每次插铣走刀刀具切削刃所需的最小长度：步骤2.1：在工件坐标系CS_W下用一组垂直于Z_W轴的平面Π_j，j＝1,2…n，同时截取毛坯模型和所有刀位点处的刀具模型，n为这组平面的个数；得到相应的毛坯轮廓与一系列刀具轮廓；步骤2.2：对于某一平面Π_j，其与毛坯模型相交产生多边形轮廓polygon1，与刀具模型相交产生多边形轮廓polygon2；在平面Π_j上，令多边形轮廓polygon1与多边形轮廓polygon2做布尔求交运算，得到多边形轮廓polygon3；步骤2.3：将多边形轮廓polygon3离散为N个点P_i，i＝1,2…N；计算点P_i到刀具轴线η的距离d_i：其中τ_i＝z_icosθ‑P_z,wcosθ+x_isin(‑θ)‑P_x,wsin(‑θ)；上述公式中的各项符号为：点P_i在工件坐标系CS_W下的坐标为刀具的刀位点P_cl在工件坐标系CS_W下的坐标为刀具的刀轴矢量T₀在工件坐标系CS_W下的坐标为步骤2.4：计算N个点P_i，i＝1,2…N到刀具轴线η的距离d_i，i＝1,2…N，得到其中的最小值d_min＝min(d_i)；步骤2.5：当刀具轴线η与多边形轮廓polygon3所围范围不存在交点时，得到平面Π_j对应的刀具切削刃所需的最小长度ε_j＝R‑d_min，其中R为刀具半径，若刀具轴线η与多边形轮廓polygon3所围范围存在交点时，得到平面Π_j对应的刀具切削刃所需的最小长度ε_j＝R；步骤2.6：重复步骤2.2～步骤2.5，得到n个平面对应的刀具切削刃所需的最小长度ε_j，j＝1,2…n，取ε_max＝max(ε_j)为该次插铣走刀刀具切削刃所需的最小长度。