CN102306010B - 一种用于数控抛光叶片型面的抛光轨迹确定方法 - Google Patents

一种用于数控抛光叶片型面的抛光轨迹确定方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102306010B
CN102306010B CN2011102578313A CN201110257831A CN102306010B CN 102306010 B CN102306010 B CN 102306010B CN 2011102578313 A CN2011102578313 A CN 2011102578313A CN 201110257831 A CN201110257831 A CN 201110257831A CN 102306010 B CN102306010 B CN 102306010B
Authority
CN
China
Prior art keywords
blade profile
line
bar
parametrization
section
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN2011102578313A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102306010A (zh
Inventor
蔺小军
史耀耀
杨阔
张军锋
李小彪
段继豪
董婷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwestern Polytechnical University
Original Assignee
Northwestern Polytechnical University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwestern Polytechnical University filed Critical Northwestern Polytechnical University
Priority to CN2011102578313A priority Critical patent/CN102306010B/zh
Publication of CN102306010A publication Critical patent/CN102306010A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102306010B publication Critical patent/CN102306010B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

本发明提出了一种用于数控抛光叶片型面的抛光轨迹确定方法，首先建立叶片型面的参数化模型，在叶片型面上插入β条等分线，然后建立每一段参数化后的叶片型面的拟合直纹面，在拟合直纹面的等距面上插入P条等距线，在等距线上确定加工点坐标和加工轴法向。本发明提出的方法采用直纹面拟合逼近叶片型面，有效地保证了数控加工过程中，能够精确控制抛光轮与叶片型面的加工点，提高了加工精度和叶片质量的一致性，能够应用于对叶片型面的数控抛光工艺中。

Description

一种用于数控抛光叶片型面的抛光轨迹确定方法
技术领域
本发明涉及叶片抛光技术领域，具体为一种用于数控抛光叶片型面的抛光轨迹确定方法。
背景技术
在发动机尤其是航空发动机中，叶片作为受力最复杂的一种零件，叶片型面多为复杂自由曲面，叶身具有弯、宽、掠、扭、薄的特点。随着航空工业的发展，航空发动机所装用的叶片数量越来越多，工作条件越来越恶劣，随着气体动力性能要求提高，叶片空间曲面越来越复杂，诸多因素决定了叶片在铣削加工后叶片表面必须进行抛光加工，以满足越来越高的叶片型面加工要求。
当前国内叶片型面抛光主要采用的传统机械专用加工设备，由工人手工完成。这种加工方式不稳定，加工精度不高，叶片质量的一致性和移植性也都难以保证，人工抛光由于是一次加工到位，磨削余量大，加工残余应力也大，还容易造成叶片烧伤而破坏叶片材质的组织结构。而采用数控抛光技术是叶片加工技术的发展方向，但就目前叶片型面数控抛光技术而言，由于叶片型面是复杂自由曲面，难以精确确定数控抛光轨迹，导致无法控制数控抛光过程中叶片质量的一致性，因此迫切需要研究精确确定叶片型面数控抛光轨迹的方法。
发明内容
要解决的技术问题
为解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种用于数控抛光叶片型面的抛光轨迹确定方法。
技术方案
为保证抛光过程中抛光轮与叶片型面保持良好的接触，在确定抛光轨迹方法中采用直纹面拟合逼近叶片型面，提高了抛光加工精度。
本发明的技术方案为：
所述一种用于数控抛光叶片型面的抛光轨迹确定方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤1：通过三维CAD建模软件建立叶片的三维模型，以叶片流道线方向为u方向，与流道线垂直方向为v方向；沿v方向在建立的叶片三维模型上插入间隔不大于5mm的α条等参数线，采用α条等参数线扫掠出叶片型面曲面，得到叶片型面的参数化模型；
步骤2：沿u方向在步骤1得到的参数化后的叶片型面上插入β条等分线，将参数化后的叶片型面沿u方向等分成β-1段，其中每段宽度不大于抛光轮宽度的1/4；并在每条等分线上插入分段点，同一条等分线上相邻两个分段点沿等分线的距离不大于5mm；
步骤3：确定第k段参数化后的叶片型面的数控抛光轨迹：第k段参数化后的叶片型面由第βk条和第βk+1条等分线组成，其中第βk条等分线上有M个分段点，第βk+1条等分线上有N个分段点；
步骤3.1：将第βk条等分线上的第i个分段点与第βk+1条等分线上的所有分段点连接，得到N条线段，沿第k段参数化后的叶片型面的法线方向测量每条线段与第k段参数化后的叶片型面的最大距离，得到最大距离集合LN，取LN中数值最小的一条线段作为第i个分段点的拟合线段；
步骤3.2：循环进行步骤3.1，直至得到第βk条等分线上所有分段点的拟合线段，采用第βk条等分线上所有分段点的拟合线段扫掠得到第k段参数化后的叶片型面的拟合直纹面；
步骤3.3：将拟合直纹面沿法线方向偏置抛光轮半径距离得到等距面；在等距面上沿u方向插入P条等距线，相邻两条等距线距离不大于抛光轮宽度的1/8；在每条等距线上插入接触点，同一等距线上相邻两个接触点距离不大于5mm，以接触点在加工坐标系中坐标作为抛光轮在叶片型面上的加工点坐标，以接触点处的主法线方向作为抛光刀轴的中心轴线矢量方向，从而确定了第k段参数化后的叶片型面的数控抛光轨迹；
步骤4：循环进行步骤3，直至得到所有β-1段参数化后的叶片型面的数控抛光轨迹。
本发明的优选方案，其特征在于：
步骤3.1：将第βk+1条等分线上的第i个分段点与第βk条等分线上的所有分段点连接，得到M条线段，沿第k段参数化后的叶片型面的法线方向测量每条线段与第k段参数化后的叶片型面的最大距离，得到最大距离集合LM，取LM中数值最小的一条线段作为第i个分段点的拟合线段；
步骤3.2：循环进行步骤3.1，直至得到第βk+1条等分线上所有分段点的拟合线段，采用第βk+1条等分线上所有分段点的拟合线段扫掠得到第k段参数化后的叶片型面的拟合直纹面；
有益效果
本发明提出的方法采用直纹面拟合逼近叶片型面，有效地保证了数控加工过程中，能够精确控制抛光轮与叶片型面的加工点，提高了加工精度和叶片质量的一致性，能够应用于对叶片型面的数控抛光工艺中。
附图说明
图1：本发明的方法流程图；
图2：加工采用的抛光轮结构示意图；
其中：L为抛光轮宽度；D为抛光轮直径
具体实施方式
下面结合具体实施例描述本发明：
本实施例是为采用数控加工方法对某型航空发动机叶片型面进行抛光加工，而进行的确定数控抛光轨迹工作，具体实施方法为：
步骤1：通过三维CAD建模软件建立叶片的三维模型，以叶片流道线方向为u方向，与流道线垂直方向为v方向；沿v方向在建立的叶片三维模型上插入间隔为5mm的α条等参数线，采用α条等参数线扫掠出叶片型面曲面，得到叶片型面的参数化模型；
步骤2：沿u方向在步骤1得到的参数化后的叶片型面上插入β条等分线，将参数化后的叶片型面沿u方向等分成β-1段，其中每段宽度为抛光轮宽度的1/8；并在每条等分线上插入分段点，在同一条等分线上，相邻两个分段点沿等分线的距离为3mm；
步骤3：确定第k段参数化后的叶片型面的数控抛光轨迹：第k段参数化后的叶片型面由第βk条和第βk+1条等分线组成，其中第βk条等分线上有113个分段点，第βk+1条等分线上有107个分段点；
步骤3.1：将第βk条等分线上的第i个分段点与第βk+1条等分线上的所有分段点连接，得到15条线段，沿第k段参数化后的叶片型面的法线方向测量每条线段与第k段参数化后的叶片型面的最大距离，得到最大距离集合LN，取对应LN中最小值的一条线段作为第i个分段点的拟合线段；
步骤3.2：循环进行步骤3.1，直至得到第βk条等分线上所有分段点的拟合线段，采用第βk条等分线上所有分段点的拟合线段扫掠得到第k段参数化后的叶片型面的拟合直纹面；
实际上也可以将第βk+1条等分线上的第i个分段点与第βk条等分线上的所有分段点连接，得到14条线段，并采用上述同样方法得到第βk+1条等分线上的第i个分段点的拟合线段，并以第βk+1条等分线上所有分段点的拟合线段扫掠得到第k段参数化后的叶片型面的拟合直纹面；在实践中，由于在步骤2中进行分段时，将参数化后的叶片型面分得很密，所以相邻两条等分线上的分段点个数很接近，所以采用第βk条等分线上所有分段点的拟合线段与采用第βk+1条等分线上所有分段点的拟合线段分别扫掠得到的拟合直纹面几乎重合；若相邻两条等分线上的分段点个数相差10个以上，优选采用分段点个数多的等分线来确定拟合线段；
步骤3.3：将拟合直纹面沿法线方向偏置抛光轮半径距离得到等距面；在等距面上沿u方向插入P条等距线，相邻两条等距线距离等于抛光轮宽度的1/8；在每条等距线上插入接触点，同一等距线上相邻两个接触点沿等距线的距离为3mm，以接触点在加工坐标系中坐标作为抛光轮在叶片型面上的加工点坐标，以接触点处的主法线方向作为抛光刀轴的中心轴线矢量方向，从而确定了第k段参数化后的叶片型面的数控抛光轨迹；
步骤4：循环进行步骤3，直至得到所有β-1段参数化后的叶片型面的数控抛光轨迹。
根据经过上述方法确定的数控抛光轨迹编制抛光程序，并对航空发动机叶片型面进行抛光加工，加工结果验证了该方法能够保证叶片型面的加工精度，实现了自动化抛光。

Claims (2)

1.一种用于数控抛光叶片型面的抛光轨迹确定方法，其特征在于：包括以下步骤，
步骤1：通过三维CAD建模软件建立叶片的三维模型，以叶片流道线方向为u方向，与流道线垂直方向为v方向；沿v方向在建立的叶片三维模型上插入间隔不大于5mm的α条等参数线，采用α条等参数线扫掠出叶片型面曲面，得到叶片型面的参数化模型；
步骤2：沿u方向在步骤1得到的参数化后的叶片型面上插入β条等分线，将参数化后的叶片型面沿u方向等分成β-1段，其中每段宽度不大于抛光轮宽度的1/4；并在每条等分线上插入分段点，同一条等分线上相邻两个分段点沿等分线的距离不大于5mm；
步骤3：确定第k段参数化后的叶片型面的数控抛光轨迹：第k段参数化后的叶片型面由第βk条和第βk+1条等分线组成，其中第βk条等分线上有M个分段点，第βk+1条等分线上有N个分段点；
步骤3.1：将第βk条等分线上的第i个分段点与第βk+1条等分线上的所有分段点连接，得到N条线段，沿第k段参数化后的叶片型面的法线方向测量每条线段与第k段参数化后的叶片型面的最大距离，得到最大距离集合LN，取对应LN中最小值的一条线段作为第i个分段点的拟合线段；
步骤3.2：循环进行步骤3.1，直至得到第βk条等分线上所有分段点的拟合线段，采用第βk条等分线上所有分段点的拟合线段扫掠得到第k段参数化后的叶片型面的拟合直纹面；
步骤3.3：将拟合直纹面沿法线方向偏置抛光轮半径距离得到等距面；在等距面上沿u方向插入P条等距线，相邻两条等距线距离不大于抛光轮宽度的1/8；在每条等距线上插入接触点，同一等距线上相邻两个接触点距离不大于5mm，以接触点在加工坐标系中坐标作为抛光轮在叶片型面上的加工点坐标，以接触点处的主法线方向作为抛光刀轴的中心轴线矢量方向，从而确定了第k段参数化后的叶片型面的数控抛光轨迹；
步骤4：循环进行步骤3，直至得到所有β-1段参数化后的叶片型面的数控抛光轨迹。
2.根据权利要求1所述的一种用于数控抛光叶片型面的抛光轨迹确定方法，其特征在于：用下面所述的步骤3.1-3.2代替权利要求1中的步骤3.1-3.2：
步骤3.1：将第βk+1条等分线上的第i个分段点与第βk条等分线上的所有分段点连接，得到M条线段，沿第k段参数化后的叶片型面的法线方向测量每条线段与第k段参数化后的叶片型面的最大距离，得到最大距离集合LM，取LM中数值最小的一条线段作为第i个分段点的拟合线段；
步骤3.2：循环进行步骤3.1，直至得到第βk+1条等分线上所有分段点的拟合线段，采用第βk+1条等分线上所有分段点的拟合线段扫掠得到第k段参数化后的叶片型面的拟合直纹面。 
CN2011102578313A 2011-09-01 2011-09-01 一种用于数控抛光叶片型面的抛光轨迹确定方法 Expired - Fee Related CN102306010B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011102578313A CN102306010B (zh) 2011-09-01 2011-09-01 一种用于数控抛光叶片型面的抛光轨迹确定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011102578313A CN102306010B (zh) 2011-09-01 2011-09-01 一种用于数控抛光叶片型面的抛光轨迹确定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102306010A CN102306010A (zh) 2012-01-04
CN102306010B true CN102306010B (zh) 2012-11-21

Family

ID=45379882

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011102578313A Expired - Fee Related CN102306010B (zh) 2011-09-01 2011-09-01 一种用于数控抛光叶片型面的抛光轨迹确定方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102306010B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102621925B (zh) * 2012-03-08 2014-04-09 沈阳飞机工业（集团）有限公司 飞机复杂结构件平面轮廓数控加工距线计算方法
CN102626901B (zh) * 2012-04-23 2013-12-25 西北工业大学 一种球头抛光轮的数控加工方法
CN102862097B (zh) * 2012-08-31 2014-11-05 西北工业大学 一种叶片型面横向数控抛光方法
CN103934726B (zh) * 2014-05-13 2016-05-11 航天科工哈尔滨风华有限公司 一种封闭式非直纹曲面数控加工刀路轨迹规划方法
CN106446343B (zh) * 2016-07-25 2019-12-17 北京航空航天大学 一种径流叶轮直纹叶片参数化型线的自动提取方法
CN106272072B (zh) * 2016-08-29 2019-05-31 佛山市新鹏机器人技术有限公司 盥洗用具的抛光位置点测定方法和装置
CN106371401B (zh) * 2016-11-28 2019-01-04 西安精雕软件科技有限公司 一种基于椭圆的辊雕刀模线变距偏移方法
CN108481292A (zh) * 2018-06-12 2018-09-04 厦门理工学院 零件加工分度划线方法
CN110103118A (zh) * 2019-06-18 2019-08-09 苏州大学 一种打磨机器人的路径规划方法、装置、系统及存储介质
CN111079889B (zh) * 2019-12-13 2022-07-05 吉林大学 改进的基于分解的多目标粒子群规划螺旋线抛光轨迹方法
CN112882441B (zh) * 2021-01-27 2023-05-23 南京航空航天大学 一种用户自定义的轨迹规划方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101271326A (zh) * 2008-03-21 2008-09-24 哈尔滨工业大学 直纹面叶轮刀具轨迹规划加工方法
CN101323030A (zh) * 2008-07-17 2008-12-17 西北工业大学 薄壁叶片缘头曲面的径向铣削方法
CN101966604A (zh) * 2010-08-13 2011-02-09 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种整体叶盘流道复合加工的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0721389B1 (de) * 1993-09-29 1997-06-04 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum fräsen eines entlang einer hauptachse gestreckten turbinenschaufelprofils

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101271326A (zh) * 2008-03-21 2008-09-24 哈尔滨工业大学 直纹面叶轮刀具轨迹规划加工方法
CN101323030A (zh) * 2008-07-17 2008-12-17 西北工业大学 薄壁叶片缘头曲面的径向铣削方法
CN101966604A (zh) * 2010-08-13 2011-02-09 沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司 一种整体叶盘流道复合加工的方法

Non-Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘维伟.航空发动机薄壁叶片精密数控加工技术研究.《机械科学与技术》.2004,第23卷(第03期),第329-331页.
单晨伟等.组合曲面叶片的螺旋加工刀位轨迹生成.《计算机集成制造系统》.2008,第14卷(第11期),第2243-2247页.
孙宽等.整体叶盘五坐标数控抛光机后置处理算法研究.《制造.材料》.2009,第47卷(第536期),第63-65页.
张学超等.闭式叶盘叶身加工切触点规划算法研究与实现.《设计与研究》.2006,(第02期),第10-11,15页.
整体叶盘五坐标数控抛光机后置处理算法研究;孙宽等;《制造.材料》;20090430;第47卷(第536期);第63-65页 *
组合曲面叶片的螺旋加工刀位轨迹生成;单晨伟等;《计算机集成制造系统》;20081130;第14卷(第11期);第2243-2247页 *
航空发动机薄壁叶片精密数控加工技术研究;刘维伟;《机械科学与技术》;20040331;第23卷(第03期);第329-331页 *
闭式叶盘叶身加工切触点规划算法研究与实现;张学超等;《设计与研究》;20061231(第02期);第10-11,15页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN102306010A (zh) 2012-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102306010B (zh) 一种用于数控抛光叶片型面的抛光轨迹确定方法
CN102637216B (zh) 一种复杂组合曲面的数控侧铣加工刀轨生成方法
CN104289748B (zh) 一种大型薄壁蒙皮自适应等壁厚铣削系统及其加工方法
CN108694294B (zh) 一种航空发动机高压转子装配偏心量预测方法
CN108145393B (zh) 一种航空发动机压气机叶片及其加工方法
CN104476118A (zh) 飞机化铣蒙皮立体化铣样板的制造方法
CN103862597A (zh) 一种注塑模具制造方法
CN102880756A (zh) 薄壁叶片精密铣削加工变形补偿方法
Meng et al. Optimal barrel cutter selection for the CNC machining of blisk
CN104898556B (zh) 由成形刀具确定被加工螺旋曲面廓形的点矢量包络法
CN102357666B (zh) 自由曲面叶片平底刀三坐标端铣加工方法
CN101653921A (zh) 凸轮轴数控磨削轮廓误差补偿方法
CN104714475B (zh) 一种高效曲面直接数控加工方法
CN104475835B (zh) 一种叶片榫头倒圆机械加工方法
CN108109199A (zh) 一种端铣加工平面成形表面三维建模方法
CN103737451A (zh) 离轴非球面反射镜的砂轮原位自动整形铣磨加工方法
CN102591260B (zh) 五轴铣削加工过程中刀具与工件瞬态接触域判断方法
CN113996867B (zh) 基于变余量补偿的焊接类叶盘夹持残留区域光顺加工方法
CN105373078A (zh) 一种加工锻铸件毛坯的微量定位方法
CN104588983B (zh) 带凸起类膜胎的加工方法
Fan Cutting speed modelling in ball nose milling applications
CN102862097B (zh) 一种叶片型面横向数控抛光方法
CN103292757A (zh) 无榫端弯精锻叶片纵向检测基准的确定方法
Xiangyu et al. A novel method for solving shortest tool length based on compressing 3D check surfaces relative to tool postures
CN104827248A (zh) 一种楔槽量规的加工方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20121121

Termination date: 20150901

EXPY Termination of patent right or utility model