整体叶轮宽行加工刀位优化算法研究

admin · 发表于 2025-1-15 22:37:11

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整体叶轮近年来在发动机中得到较多的应用，叶轮作为发动机的核心部件, 其加工质量直接影响着发动机的空气动力性能和机械效率。对于整体叶轮叶片的加工, 常用球头刀按叶片流线方向逐行走刀的点铣法。该方法刀位计算简单, 可以有效地避免干涉；但其显著的缺点为加工效率低,而且刀具只利用头部切削刃切削, 磨损严重。鼓形刀侧刃铣削加工叶轮叶片可以大幅提高加工效率，但现有的侧铣加工算法中不能准确地计算刀位误差，加工行宽较小且没有集成干涉避免算法。本文在分析现有的宽行侧铣加工算法的基础之上，针对现有宽行加工算法的一些不足之处，提出了新的算法思路，并在算法中嵌入了干涉检查功能，可直接生成无干涉的最优化刀位。基于最短距离线对法和鼓形刀纬线划分割方法，建立了复杂母线鼓形刀侧铣端点误差控制刀位优化方法的数学模型。选取鼓形刀有效特征线段上一个端点进行刀具定位,并通过优化刀具姿态来寻求最大刀位行宽；分别采用刀具分区域向曲面求最短距离和离散曲面向刀具求距离的方法来判断当前刀位是否存在干涉。该模型将刀位优化题目和干涉校验题目统一起来，建立了鼓形刀侧铣加工无干涉刀位优化的基本理论，为解决整体叶轮侧铣加工提供了有效的解决途径。基于宏域曲率吻合原则，初步研究了适合于宽行加工理论的鼓形刀具的设计方法，通过对曲面曲率分布分析选择刀具的母线形状和尺寸。以参数曲面例，设计制作了刀具，并进行刀位优化计算，通过实验验证了算法的正确性。最后，以某叶片进行整体叶轮造型，利用所编制的无干涉侧铣刀位优化程序进行叶片加工刀位计算，设计制作了鼓形刀具并进行加工实验。证明了所提出的刀位优化模型和干涉避免方法的正确性和优越性。

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