[发明专利]一种五轴电火花加工闭式叶轮轨迹规划方法

摘要

本发明公开了一种五轴电火花加工闭式叶轮轨迹规划方法，包括：获取闭式叶轮三维数字模型，依据三维模型分割加工区域，制定子午流道进气口区域与排气口区域的分割线，采用等间隙法求解电极成形面和利用共轭法的路径规划方法设计电极轨迹，解决了因在传统加工方法中使用的多轴铣削加工是闭式整体涡轮叶盘类零件，带来的刀具可达性等一系列问题，以及电化学加工在复杂型面成形加工的极间间隙控制存在难度，本方法能够提高电极的精度及电极路径轨迹的准确性。

主权项

1.一种五轴电火花加工闭式叶轮轨迹规划方法，其特征在于，包括：步骤一、获取闭式叶轮三维数字模型，以双3次张量积B样条曲面分别定义叶盆曲面为A、叶背曲面为B、内轮毂面为H、外轮毂面为S、前缘曲面为L、尾缘曲面为T；上述特征曲面构成一个基本通道单元；步骤二、依据三维模型分割加工区域，制定子午流道进气口区域与排气口区域的分割线AB，使分割线AB绕零件设计中心回转则形成整个流道的分割面，利用该面把流道划分为进气口区域与排气口区域；步骤三、采用等间隙法求解电极成形面，具体为：假设平均加工间隙δ，在流道待工型面上均匀采集型值点样值，得到型面上的型值点集Pi，nPi，则可得到对应的点集Pni＝Pi‑δnPi，如果已知Pi坐标为(xi,yi,zi)，nPi＝[aPi,bPi,cPi]，则Pni的坐标值可表达为Pni＝{xi‑δaPi,yi‑δbPi,zi‑δcPi}                       (1)，其中，nPi可为型值点集Pi的法向或某一具体矢量，以式(1)给出的型值点集Pni，在UG软件建模环境下进行曲面建模，则得到电极的理论成形面；步骤四、利用共轭法的路径规划方法设计电极轨迹；在电极位置姿态优化前，使电极中心曲线Cei上的点qe(n‑i)与流道出口截面几何中心点qbn保持重合；而后对电极位置姿态进行预优化；首先计算流道中心曲线C_b在点q_bn处的切向量以及电极中心曲线C_ei在点q_bn处的切向量与可由下式计算其中，下标b用于标识与喷嘴环相关的变量,下标e用于标识与电极相关的变量,下标i用于标识第i阶段；通过调整电极姿态，使与在点q_bn处保持重合；预优化完成后，利用UG，判断实体与电极是否发生干涉，若无干涉，则该阶段为理想的电极位置姿态，若发生干涉，则进行进一步优化即再优化步骤，包括：自电极预优化位置姿态开始,沿预优化时调整方向和相反方向,按照一定的搜索步长调整电极姿态；找到两端发生干涉的夹角分别为θ_r1和θ_r2，取中间位置作为再优化完成后与在XOY平面上投影分量之间的夹角,其中为再优化完成后电极中心曲线C_ei在流道出口截面几何中心q_bn处的切向量。