整体叶盘数控加工轨迹规划及软件开发

摘要

整体叶盘作为航空发动机的关键结构部件，其数控加工一直是航空制造业研究的重点和难点。为了解决大扭曲整体叶盘路径规划困难的问题，本文主要完成了以下工作:
　　(1)整体叶盘组合曲面刀位点规划。针对大扭曲叶盘叶片长、加工时刀具易变形的特点，提出了新的整体叶盘组合曲面加工策略，并对组合曲面的不同区域采用不同的规划方法。针对叶片边缘区域薄、曲率变化大的特点，提出了采用短程线法进行规划，避免刀具方向的突变。对于流道区域，提出采用横截面法连接区域两侧的刀位轨迹，保证了组合曲面衔接处轨迹的平稳过渡。
　　(2)整体叶盘组合曲面刀轴矢量规划。对组合曲面进行刀轴矢量规划时，通过分析组合曲面加工轨迹的特点，提出了同一切削行的刀轴矢量均垂直于切入曲面进给方向的整体规划思路。在此基础上，建立了组合曲面刀轴矢量规划的局部坐标系，通过改变局部坐标系中的角度参数来调整不同位置的刀轴矢量。
　　(3)基于Rhino的数控加工编程软件开发。首先分析了实验所用的机床结构，结合机床实际加工运动的原理，得到了相应的后置处理算法。之后基于Rhino软件平台，开发了整体叶盘数控加工编程软件。在输入必要的参数后可自动完成整体叶盘的造型、刀位点的规划、刀轴矢量的规划、数控加工代码的生成。
　　(4)整体叶盘数控加工仿真与实验。首先利用UG生成了粗加工和半精加工程序，又利用整体叶盘数控加工软件生成了精加工程序，并通过Vericut仿真验证了所有加工程序的正确性，最终通过五坐标数控加工实验验证了本文刀位轨迹规划算法的有效性。

目录

声明

致谢

摘要

1 引言

1．1 整体叶盘加工技术研究现状

1．2 刀轨规划技术研究现状

1．2．1 刀轨规划常用方法

1．2．2 单张曲面的刀轨规划

1．2．3 组合曲面的刀轨规划

1．3 论文的研究目的及意义

1．4 本文主要研究内容

1．5 本章小结

2 整体叶盘组合曲面刀位轨迹规划

2．1 引言

2．2 整体叶盘造型

2．2．1 B样条曲线曲面理论

2．2．2 整体叶盘几何造型

2．3 整体叶盘组合曲面的加工策略

2．3．1 组合曲面的构建

2．3．2 曲面的偏置及分区

2．4 组合曲面刀位点规划

2．4．1 轨迹规划参数的计算

2．4．2 分区域刀位点的计算

2．5 组合曲面刀轴矢量规划

2．5．1 刀轴矢量规划整体思路

2．5．2 局部刀轴矢量规划

2．6 本章小结

3 基于Rhino的数控加工编程软件开发

3．1 引言

3．2 Rhino软件简介

3．3 开发平台的搭建

3．4 数控加工编程软件开发

3．5 数控代码的生成

3．5．1 数控编程主要步骤

3．5．2 五坐标加工中心后置处理

3．6 本章小结

4 整体叶盘数控加工仿真与实验

4．1 引言

4．2 整体叶盘粗加工以及半精加工刀位轨迹生成

4．3 整体叶盘加工仿真

4．4 整体叶盘精加工实验

4．5 本章小结

5 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

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