螺旋桨叶片的五坐标数控加工技术研究

摘要

船舶推进器与汽轮机、航空发动机等装置都是通过叶轮叶片来工作的,叶片形状由复杂空间曲面所构成,其加工成形精度直接影响整个动力装置的性能效率.高精、高效是数控技术研究的重要目标.五坐标数控加工是实现大型与异型复杂零件高效高质量加工的重要手段,在加工叶片方面具有重要作用和不可替代的优势.本文针对叶片加工,从端铣刀加工的轨迹计算、刀轴倾角、切削行距及其加工后的残余高度几个方面进行研究,以提高其加工效率及质量.首先研究了螺旋桨叶片型面的几何造型,提出优化的刀位计算方法,并采用简便实用的B样条曲面去构造叶片型面.对五坐标联动加工的刀位和倾角计算进行了详细的算法设计,分析了曲面曲率与切削行距之间的关系.根据加工过程产生干涉的几种情况,提出相应的于涉检测及干涉处理,并研制出刀具干涉的检测与处理流程.此外,在机床的后置处理方面,研究了各进给轴的运动变换、非线形误差校核以及速度修正方法,可以改善数控系统的控制精度,并能提高系统加工效率.根据上述结果,针对螺旋桨叶片的特点,研制开发了一个用于叶片型面多轴数控加工的软件原型,可进行刀位数据的编程与计算.该软件原型还应用于齐齐哈尔重型机床厂生产的7轴5联动数控机床,并进行了实际的叶片加工实验,取得良好效果.

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1绪论

1.1课题来源及研究意义

1.2叶片加工技术概况

1.3课题的主要研究内容和工作

2螺旋桨叶片的多轴加工刀位轨迹计算

2.1螺旋桨叶片的特点

2.2叶片的几何造型

2.3多轴加工刀位计算

2.4本章小结

3叶片加工的刀具干涉检测与处理

3.1干涉的检测

3.2干涉的避免方法

3.3本章小结

4最大切削行距的算法研究

4.1加工行距的计算

4.2切削行距及残留高度分析

4.3刀具参数的计算模型

4.4本章小结

5后置处理

5.1机床轴结构

5.2运动变换关系

5.3非线性运动误差的校核与处理

5.4速度修正

5.5本章小结

6应用实例

6.1七轴五联动车铣机床的结构模型

6.2七轴五联动车铣机床的运动模型

6.3应用设计

6.4本章小结

7总结与展望

7.1全文总结

7.2研究展望

致谢

参考文献

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