CN104133417A - 叶片式流体机械数控加工切削力的快速预测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种叶片式流体机械数控加工切削力的快速预测方法，属于数控加工范畴；本发明方法包括①首先建立叶片式流体机械过流部件的三维数字化模型；②根据加工要求，进行数控加工工艺规划和加工工艺系统的选择；③数控加工路线的规划；④数控加工仿真环境的构建；⑤数控加工几何仿真与切削参数提取；⑥切削力的计算与图形显示等，本发明通过对数控加工几何仿真过程中切削参数提取，实现不同切削参数下切削力变化图形显示，缩短了切削力的仿真时间，提高了切削力预测的准确性，为加工参数和加工工艺系统的选择提供了参考，缩短了数控加工“试切”时间，提高了加工效率和加工精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种叶片式流体机械数控加工切削力的快速预测方法，属于叶片式流体机械数控加工领域。
背景技术
叶片式流体机械在国民经济中起着极为重要的作用。特别是在现代电力工业中，绝大部分发电量是由叶片式流体机械（汽轮机、水轮机、风力机、燃气轮机）承担的，而叶片作为叶片式流体机械的核心部件。因此，叶片的加工质量直接影响叶片式流体机械的使用效率和寿命。在叶片等过流部件的数控加工过程中，切削力会使叶片的加工表面产生变形，过大的切削力会引起切削系统（机床、刀具、工件、夹具）的震颤和加工表面的温度升高，使加工表面恶化、零件过早的产生疲劳、加工精度和表面质量降低。
目前，对切削力的研究主要有以下几种方法：（1）有限元法，这种方法由于对材料的本构方程描述不够准确会使结果误差较大，边界条件设置难，而且切削力仿真时间较长；（2）通过简单的切削实验来预测加工过程切削力 ，由于一般都是采用比较规则的试件进行代替，无法模拟形状复杂零件的实际加工过程，因此预测结果存在较大的局限性和误差。
在叶片式流体机械中，其过流部件表面多为曲面，表面曲率变化较大、加工周期较长、加工成本较高，所以采用在加工过程中安装测力仪的方式进行试验，对材料的需求量较大，同时也延长了整个零件的加工时间。目前，在国内外研究中，对大型叶片式流体机械的数控加工切削力快速预测一直没有很好的办法。
发明内容
为了克服以上困难，本发明提供了一种叶片式流体机械数控加工切削力的快速预测方法；解决了大型叶片式流体机械数控加工过程切削力预测难的问题，为快速准确的进行切削力预测提供了可靠的保证。
本发明叶片式流体机械数控加工切削力的快速预测方法，该方法通过在叶片式流体机械数控加工几何仿真的基础上，对几何仿真过程中的切削参数进行提取，经切削力计算模型和MATLAB的处理，进而快速准确的来计算切削力，并将加工过程中切削力的变化过程以图形的形式显示。
实现本发明目的的技术方案如下：
步骤1：叶片式流体机械过流部件的数字化建模，通过对叶片式流体机械过流部件进行数字化测量，测量点沿叶片的流线方向布置，得到叶片表面点的三维坐标，进而反求出一系列叶片表面点的空间曲线，将这些曲线拟合构成叶片式流体机械过流部件的三维数字化模型；
步骤2：加工区域的划分与加工刀具的选择，首先对叶片式流体机械过流部件的表面进行曲面特性分析，根据叶片表面的曲率变化情况，要求在切削方向上的起始点与终止点之间的曲率变化不大于10%，且在切削横向方向曲率变化小于15%，将被加工曲面划分为若干个加工区域，对不同的加工区域选择不同的加工刀具；
步骤3：加工路线的规划，首先建立数控机工机床坐标系，选择叶片式流体机械过流部件的流线方向作为走刀方向；
步骤4：数控程序的生成，依据CAM软件（Unigraphics NX）的加工模块的数控编程功能，在不同的加工区域中，沿着选定好的加工路线和加工刀具建立并生成数控加工程序；
步骤5：数控机床加工仿真环境的构建，运用三维建模软件Unigraphics NX建立五轴联动数控机床模型、夹具模型，并将其转换为数控加工仿真软件VERICUT能够识别的格式，依据Base→X→Y→Z→C→B→Tool顺序依次添加各组件，选择数控系统完成五轴联动加工仿真环境的构建；
步骤6：数控加工仿真，利用数控加工仿真软件VERICUT的几何仿真功能，对叶片式流体机械过流部件的数控加工进行仿真，同时对数控加工几何仿真过程中的切削参数进行提取，通过设置的颜色对比来检查加工过程中是否存在过切、欠切和碰撞干涉，如果零件被加工表面出现红色区域，则代表加工过程中有过切、和碰撞干涉，则返回步骤4进行数控加工轨迹的重新生成，如果零件被加工表面全部为绿色，则代表加工过程中不存在过切、和碰撞干涉，则直接仿真至数控加工结束；
步骤7：切削力图形显示，将步骤6中提取的切削参数通过切削力计算模型计算，并由MATLAB软件处理实现切削过程中切削力的变化显示，实现在实际加工之前对加工过程中切削力变化进行快速预测的目的。
本发明方法的具体操作过程包括以下步骤：
步骤1，叶片式流体机械过流部件三维数字化模型的建立；
由于叶片式流体机械的过流部件大多数都为形状比较复杂的曲面，因此，对其三维数字化模型的建立是进行数控加工仿真至关重要的一步，首先运用高精度光电经纬仪沿叶片式流体机械过流部件毛坯模型的流线方向按一定的间隔测量出表面坐标点的三维坐标，然后将这些测量的三维坐标数据导入Unigraphics NX的建模模块，生成一系列空间曲线，进而由这些曲线拟合成过流部件的三维数字化模型；
步骤2，加工区域的划分与加工刀具的选择；
首先采用Unigraphics NX中Analysis/Face/Radius功能来分析计算叶片式流体机械过流部件三维数字化模型表面的曲率半径，将沿切削方向曲率变化不大于10%且切削横向方向曲率变化小于15%的面积划分为一个加工区域，对相对于加工起点曲面曲率半径变化较小的加工区域，为提高加工效率宜采用直径大于或等于150mm的面铣刀，对相对于加工起点曲面曲率半径变花较大的区域为防止发生碰撞和干涉宜采用直径小于或等于100mm的面铣刀；
步骤3，加工路线的规划
根据铣削加工的特点，刀具的切深一般应由浅到深，首先建立数控加工机床坐标系，考虑到避免加工过程中的非切削部位与零件发生干涉和碰撞，选择叶片式流体机械过流部件的流线方向作为走刀方向；
步骤4，数控加工程序的生成
利用Unigraphics NX的加工模块的强大数控编程功能，依据步骤2中划分的加工区域和选择的加工刀具，沿着步骤3中选定的加工路线生成零件的数控加工程序；
步骤5，数控加工仿真环境的构建
首先利用Unigraphics NX建模模块建立机床的运动部件（即X轴运动部件、Y轴运动部件、Z轴运动部件、 B轴旋转部件、C轴旋转部件等），并将其转换为STL格式，然后在数控加工仿真软件VERICUT中按照Base→X→Y→Z→C→B→Tool的顺序将各模型依次添加进来，建立机床模型、并在VERICUT中建立选定的刀具模型，选择数控系统，添加步骤5中生成的刀位轨迹，完成数控加工仿真环境的构建；
步骤6，数控加工几何仿真与切削参数
开启VERICUT数控加工几何仿真，对叶片式流体机械过流部件的数控加工进行仿真，运用VERICUT提供的用户定制接口以及自带的5个设置功能（Setup Function ）和25个实用程序函数（Utility Function），首先调用5个Setup Function对仿真环境系统变量进行设置，然后调用25个 Utility Function中的返回当前切削深度函数、返回当前进给率函数、返回当前切削速度函数、返回当前切削宽度函数、返回当前加工时间函数对数控加工几何仿真过程中的切削深度、进给率、切削速度、切削宽度、切削时间进行提取，至几何仿真结束，切削参数提取完成并以文本的形式保存到指定的目录中，并通过设置的颜色对比来检查加工过程中是否存在过切、欠切和碰撞干涉等，如果零件被加工表面出现红色区域，则代表加工过程中有过切、和碰撞干涉，则返回步骤4进行数控加工轨迹的重新生成，如果零件被加工表面全部为绿色，则代表加工过程中不存在过切、和碰撞干涉，则直接仿真至数控程序结束；
步骤7，切削力的计算和图形显示；
将步骤7中提取的切削参数通过切削力计算模型 （式中，为与切削条件有关的系数，为切削修正系数，，，，为切削参数影响指数）计算，并由MATLAB软件处理实现切削过程中切削力的变化情况显示，实现在实际加工之前对加工过程中切削力变化进行快速预测的目的。
本发明方法的优点和技术效果如下：本发明在叶片式流体机械过流部件的数控加工几何仿真过程中，通过对加工过程中的切削速度、进给速度、切削深度、切削宽度的提取，进而根据切削力计算模型计算出加工过程中的切削力，缩短了大型过流部件数控加工切削力预测时间，提高了切削力预测的准确性。
附图说明
图1为本发明方法的工艺流程示意图；
图2为“X”型混流式水轮机叶片的样条曲线图示意图；
图3为“X”型混流式水轮机叶片三维数字化模型示意图；
图4为“X”型混流式水轮机叶片正面数控加工区域划分示意图；
图5为“X”型混流式水轮机叶片数控加工走刀路线示意图；
图6为“X”型混流式水轮机叶片数控加工仿真机床模型示意图；
图7为“X”型混流式水轮机叶片数控加工仿真机床模型的B、C旋转轴的局部视图；
图8为“X”型混流式水轮机叶片数控切削过程中切削速度为80m/min时的切削力变化曲线示意图；
图9为“X”型混流式水轮机叶片数控切削过程中切削速度为90m/min时的切削力变化曲线示意图；
图10为“X”型混流式水轮机叶片数控切削过程中切削速度为100m/min时的切削力变化曲线示意图。
图11为轴流式转轮叶片的三维数字化模型示意图；
图12为轴流式转轮叶片的正面数控加工区域划分示意图；
图13为轴流式转轮叶片数控加工走刀路线示意图；
图14为轴流式叶片数控切削过程中切削速度为85m/min时的切削力变化曲线示意图；
图15为轴流式叶片数控切削过程中切削速度为90m/min时的切削力变化曲线示意图；
图16为轴流叶片数控切削过程中切削速度为95m/min时的切削力变化曲线示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明方法作进一步详细描述，但本发明并不用于限制所述内容，实施例中方法如无特殊说明均为常规方法。
实施例1：本实施例中采用的“X”型混流式水轮机叶片的具体尺寸、材料和加工参数如下：
叶片的最小包容体积为：5500mm（长）×4650mm（宽）×1900mm（高）；
叶片毛坯重量为29000kg左右，叶片精加工后重量为18700kg；
叶片的加工面积为40.2；
材料：马氏体不锈钢；
加工参数：切削速度80110m/min；
本实施例采用的加工机床为大型龙门移动式五坐标数控镗铣床，其具有一个摆动轴B、一个转动轴C和三个平动轴X轴、Y轴、Z轴；主轴驱动采用功率为100KW的直流伺服电机，进给驱动采用交流伺服电机，该机床的其它技术参数如表1所示：
表1 机床技术参数
本实施例通过对上述“X”型混流式水轮机叶片进行数控加工仿真，预测其在不同切削参数下的切削力变化情况，具体操作过程如下：
1、首先运用SY27-J2-JDE型高精度光电经纬仪沿沿叶片式流体机械过流部件毛坯模型的U参数方向测量出表面数据点的三维坐标（如表2所示），然后由这些坐标点反求出一组空间曲线（如图2所示），进而由这些曲线拟合成“X”型混流式水轮机叶片的三维数字化模型（如图3所示）。
2、对叶片进行加工区域的划分、加工刀具的选择、加工路线的规划
以加工叶片正面为例，由于水轮机叶片是封闭的曲面体，运用Unigraphics NX中Analysis/Face/Radius功能来分析计算叶片表面曲率，根据表面曲率变化情况，将沿切削方向曲率变化不大于10%且切削横向方向曲率变化小于15%的面积划分为一个加工区域，如图4所示将水轮机叶片正面分为两个加工区域，即Ap1区和Ap2区，针对Ap1区域相对于数控加工坐标原点曲面曲率变化相对平缓，选用的面铣刀，针对Ap2区域相对于数控加工坐标原点曲面曲率变化相对大，选用的面铣刀。为了提高加工效率和避免刀具干涉，选择沿叶片U向即叶片的流线方向进刀，如图5所示。
表2 毛坯模型表面数据点的三维坐标
3、数控加工代码的生成
根据步骤2中划分的加工区域和选择的加工刀具，沿着选定的叶片流线方向，利用Unigraphics NX的加工模块的强大数控编程功能，分别生成加工区域Ap1区和Ap2区的数控加工程序如下所示：
Ap1区部分数控加工代码
N0010 %
N0020 G40 G17 G94 G90 G20
N0030 G91 G28 Z0.0
N0040 T01 M06
N0041 T01
N0050 G00 G90 X-2.6683 Y2.198 C-71.784 B-29.576 S318 M03
N0060 G43 Z3.5464 H00
N0070 X-2.2709 Y.9905
N0080 Z1.3064
N0090 G01 X-2.2446 Y.9263 Z1.1888 F9.8 M08
N0100 X-2.2093 Y.8621 Z1.0735
N0110 X-2.1652 Y.7982 Z.9612
N0120 X-2.1124 Y.7348 Z.8524
N0130 X-2.0513 Y.6723 Z.7475
N0140 X-1.982 Y.6109 Z.6471
N0150 X-1.9049 Y.551 Z.5516
N0160 X-1.8204 Y.4928 Z.4614
N0170 X-1.7289 Y.4366 Z.3771
……
Ap2区部分数控加工代码
N0010 %
N0020 G40 G17 G94 G90 G20
N0030 G91 G28 Z0.0
N0040 T02 M06
N0041 T01
N0050 G00 G90 X34.1069 Y1.885 C-24.514 B-38.919 S334 M03
N0060 G43 Z33.3511 H00
N0070 X43.6328 Y-2.459
N0080 Z20.3847
N0090 G01 X43.7569 Y-2.5117 Z20.2453 F26.7 M08
N0100 X43.8971 Y-2.5666 Z20.1229
N0110 X44.0511 Y-2.6229 Z20.0194
N0120 X44.2169 Y-2.6797 Z19.9361
N0130 X44.3918 Y-2.7362 Z19.8743
N0140 X44.5735 Y-2.7916 Z19.835
N0150 X44.7592 Y-2.8451 Z19.8186
N0160 X44.9463 Y-2.8959 Z19.8255
N0170 X45.132 Y-2.9433 Z19.8555
N0180 X45.3136 Y-2.9865 Z19.9082
N0190 X45.4885 Y-3.025 Z19.9828
……
4、五轴联动数控机工仿真环境的构建
首先利用Unigraphics NX建模模块建立五轴联动数控龙门镗铣床的运动部件（即X轴运动部件、Y轴运动部件、Z轴运动部件、B轴旋转部件、C轴旋转部件等），并将其转换为STL格式，然后在数控加工仿真软件VERICUT中添加机床各轴组件到组件树形关系中，定义的五轴联动数控龙门镗铣床的各部件运动关系为Base→X轴→Y轴→Z轴→C旋转轴→B旋转轴→Tool，最终建立的数控加工仿真环境如图6所示，其中B旋转轴和C旋转轴的局部示意图如图7所示。
6、开启VERICUT数控加工几何仿真，同时运用VERICUT提供的用户定制接口以及自带的5个设置功能（Setup Function ）和25个实用程序函数（Utility Function），首先调用5个Setup Function对仿真环境系统变量进行设置，然后调用25个 Utility Function中的返回当前切削深度函数、返回当前进给率函数、返回当前切削速度函数、返回当前切削宽度函数、返回当前加工时间函数对数控加工几何仿真过程中的切削深度、进给率、切削速度、切削宽度、切削时间进行提取，至几何仿真结束，切削参数提取完成并以文本的形式保存到指定的目录中，并通过设置的颜色对比来检查加工过程中是否存在过切、欠切和碰撞干涉等，如果叶片被加工表面出现红色区域，则代表加工过程中有过切、和碰撞干涉，则返回步骤2进行数控加工路径的重新生成，如果零件被加工表面全部为绿色，则代表加工过程中不存在过切、和碰撞干涉，则直接仿真至数控程序结束，待数控加工几何仿真全部结束，加工过程中切削参数的提取完毕，如表3所示混流式水轮机叶片数控加工提取的切削参数。
表3 混流式叶片数控加工切削参数表
7、切削力图形的显示，将步骤6中提取的切削参数经切削力计算模型（式中，为与切削条件有关的系数，为切削修正系数，，，，为切削参数影响指数），通过MATLAB软件处理得到“X”型混流式水轮机叶片数控切削过程中切削速度分别为80m/min、90m/min，100m/min时的切削力的变化情况如图810所示；并由图示的切削力变化曲线可预测切削速度为80～100m/min范围内切削力的变化幅值，由此可以推断出在切削过程中切削力突变较大的地方混流式叶片毛坯的切削余量较大或材料存在硬化等，为实际加工前的毛坯预处理和参数选择提供了参考。
实施例2：本实施例中采用直径为5.8m的轴流式转轮叶片，所用的加工机床为大型龙门移动式五坐标数控镗铣床，其具有一个摆动轴B、一个转动轴C和三个平动轴X轴、Y轴、Z轴；主轴驱动采用功率为100KW的直流伺服电机，进给驱动采用交流伺服电机，该机床的其它技术参数如表4所示：
表4 机床技术参数
本实施例通过对上述轴流式转轮叶片进行数控加工仿真，预测其在不同切削参数下的切削力变化情况，具体操作过程如下：
1、首先运用SY27-J2-JDE型高精度光电经纬仪沿轴流式转轮叶片毛坯模型的U参数方向测量出表面数据点的三维坐标如表5所示，然后由这些坐标点反求出一组空间曲线，进而由这些曲线拟合成轴流式转轮叶片的三维数字化模型如图11所示。
表5 轴流式转轮叶片毛坯模型表面数据点的三维坐标
2、对叶片进行加工区域的划分、加工刀具的选择、加工路线的规划
以加工轴流式叶片正面为例，首先运用Unigraphics NX中Analysis/Face/Radius功能来分析计算叶片表面曲率，根据表面曲率变化情况，将沿切削方向曲率变化不大于10%且切削横向方向曲率变化小于15%的面积划分为一个加工区域，如图12所示将轴流式叶片正面分为两个加工区域，即Ap1区和Ap2区，针对Ap1区域相对于数控加工坐标原点曲面曲率变化相对平缓，选用的面铣刀，针对Ap2区域相对于数控加工坐标原点曲面曲率变化相对大，选用的面铣刀。下面以加工区域Ap1为例，为了提高加工效率和避免刀具干涉，选择沿叶片U向即叶片的流线方向进刀，如图13所示。
3、数控加工代码的生成
根据步骤2中划分的加工区域和选择的加工刀具，沿着选定的叶片流线方向，利用Unigraphics NX的加工模块的强大数控编程功能，生成加工区域Ap1的数控加工程序如下所示：
Ap1区部分数控加工代码
N0010 %
N0020 G40 G17 G94 G90 G20
N0030 G91 G28 Z0.0
N0040 T01 M06
N0050 G00 G90 X-70 Y-10 Z50 C0.0 B0.0 S282 M03
N0060 G43 Z25.7766 H00
N0070 G01 X-66.8436 Y-7.2581 Z25.6421 F9.8 M08
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N0090 X-66.8615 Y-7.2481 Z25.3699
N0100 X-66.8583 Y-7.2499 Z25.2334
N0110 X-66.8469 Y-7.2563 Z25.0975
……
4、五轴联动数控机工仿真环境的构建
首先利用Unigraphics NX建模模块建立五轴联动数控龙门镗铣床的运动部件（即X轴运动部件、Y轴运动部件、Z轴运动部件、B轴旋转部件、C轴旋转部件等），并将其转换为STL格式，然后在数控加工仿真软件VERICUT中添加机床各轴组件到组件树形关系中，定义的五轴联动数控龙门镗铣床的各部件运动关系为Base→X轴→Y轴→Z轴→C旋转轴→B旋转轴→Tool，最终建立的数控加工仿真环境。
6、开启VERICUT数控加工几何仿真，同时运用VERICUT提供的用户定制接口以及自带的5个设置功能（Setup Function ）和25个实用程序函数（Utility Function），首先调用5个Setup Function对仿真环境系统变量进行设置，然后调用25个 Utility Function中的返回当前切削深度函数、返回当前进给率函数、返回当前切削速度函数、返回当前切削宽度函数、返回当前加工时间函数对数控加工几何仿真过程中的切削深度、进给率、切削速度、切削宽度、切削时间进行提取，至几何仿真结束，切削参数提取完成并以文本的形式保存到指定的目录中，并通过设置的颜色对比来检查加工过程中是否存在过切、欠切和碰撞干涉等，如果叶片被加工表面出现红色区域，则代表加工过程中有过切、和碰撞干涉，则返回步骤2进行数控加工路径的重新生成，如果零件被加工表面全部为绿色，则代表加工过程中不存在过切、和碰撞干涉，则直接仿真至数控程序结束，待数控加工几何仿真全部结束，加工过程中切削参数的提取完毕，如表6所示为轴流式叶片数控加工提取的切削参数。
表6 轴流式叶片数控加工切削参数
7、切削力图形的显示，将步骤6中提取的切削参数经切削力计算模型（式中，为与切削条件有关的系数，为切削修正系数，，，，为切削参数影响指数），通过MATLAB软件处理得轴流式转轮叶片数控切削过程中切削速度分别为85m/min、90m/min，95m/min时的切削力的变化情况如图1416所示。并由图示的切削力变化曲线可预测切削速度为85～95m/min范围内切削力的变化幅值；对比三个图可知，当切削速度增大时，切削力幅值变化不大，但切削力突变较大点发生在同一点，由此推断出毛坯模型此处的余量较大，在加工之前需对其进行局部预处理，防止因加工过程中切削力过大而产生震颤和崩刃等不良现象。
本发明通过对大型叶片式流体机械几何仿真过程中切削参数的提取，进而由切削力计算模型计算出数控加工过程中的切削力，经过数值处理软件MATLAB的处理，将切削力的变化情况以图形的形式表示出来，可以清晰的表达出数控加工过程中切削力的实时变化情况。与其他切削力仿真方法相比，缩短了数控加工切削力仿真时间，提高了切削力预测的效率，为数控加工切削力的快速预测和毛坯模型加工前预处理选择提供了依据。
Claims (7)
1.一种叶片式流体机械数控加工切削力的快速预测方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤1：叶片式流体机械过流部件的数字化建模，通过对叶片式流体机械过流部件毛坯模型进行测量，测量点沿叶片的流线方向布置，得到叶片表面点的三维坐标，进而反求出叶片表面点的空间曲线，将这些曲线拟合构成叶片式流体机械过流部件的三维数字化模型；
步骤2：加工区域的划分与加工刀具的选择，首先对叶片式流体机械过流部件的表面进行曲面特性分析，根据叶片表面的曲率变化情况，要求在切削方向上的起始点与终止点之间的曲率变化不大于10%，且在切削横向方向曲率变化要小于15%，将被加工曲面划分为若干个加工区域，对不同的加工区域选择不同的加工刀具；
步骤3：加工路线的规划，首先创建机床坐标系，设定数控加工走刀方向为沿参数线方向走刀；
步骤4：数控加工程序的生成，依据CAM软件加工模块的数控编程功能，在不同的加工区域中，沿着选定好的加工路线和加工刀具建立并生成数控加工路径文件；
步骤5：数控机床加工仿真环境的构建，运用三维建模软件建立五轴联动数控机床模型、夹具模型，并将其转换为数控加工仿真软件VERICUT能够识别的格式，依据Base→X→Y→Z→C→B→Tool顺序依次添加各组件至数控加工仿真软件VERICUT中完成五轴联动加工仿真环境的构建；
步骤6：数控加工几何仿真，利用数控加工仿真软件VERICUT的几何仿真功能，对叶片式流体机械过流部件的数控加工进行仿真，同时对数控加工几何仿真过程中的切削参数进行提取，并通过设置的颜色对比来检查加工过程中是否存在过切、欠切和碰撞干涉，如果零件被加工表面出现红色区域，则代表加工过程中有过切、和碰撞干涉，则返回步骤4进行数控加工轨迹的重新生成，如果零件被加工表面全部为绿色，则代表加工过程中不存在过切、和碰撞干涉，则直接仿真至数控加工结束；
步骤7：切削力图形显示，将步骤6中提取的切削参数通过切削力计算模型计算，并由MATLAB软件处理实现切削过程中切削力的变化显示，实现在实际加工之前对加工过程中切削力变化进行快速预测的目的。
2.根据权利要求1所述的叶片式流体机械数控加工切削力的快速预测方法，其特征在于：步骤1中的数字化测量和反求造型的过程是：首先运用高精度光电经纬仪沿叶片式流体机械过流部件毛坯模型的流线方向测量出表面点的三维坐标，然后将这些测量的三维坐标数据导入Unigraphics NX生成一组空间曲线，进而由这些曲线拟合成过流部件的三维数字化模型。
3.根据权利要求1所述的叶片式流体机械数控加工切削力的快速预测方法，其特征在于：步骤2中加工区域划分和加工刀具选择的主要方法是首先采用Unigraphics NX中Analysis/Face/Radius功能来分析计算叶片式流体机械过流部件三维数字化模型表面的曲率半径，将沿切削方向曲率变化不大于10%且切削横向方向曲率变化小于15%的面积划分为一个加工区域，对相对于加工起点曲面曲率半径变化较小的加工区域，为提高加工效率宜采用直径大于或等于150mm的面铣刀，对相对于加工起点曲面曲率半径变花较大的区域为防止发生碰撞和干涉宜采用直径小于或等于100mm的面铣刀。
4.根据权利要求1所述的叶片式流体机械数控加工切削力的快速预测方法，其特征在于：步骤3中的加工路线规划主要是首先建立数控机工机床坐标系，选择叶片式流体机械过流部件的流线方向作为走刀方向。
5.根据权利要求1所述的叶片式流体机械数控加工切削力的快速预测方法，其特征在于：步骤5中加工仿真环境的构建是将实际加工机床进行简化，在Unigraphics NX建模模块中建立机床的各运动部件的三维模型，即X轴运动部件、Y轴运动部件、Z轴运动部件、B轴旋转部件、C轴旋转部件，然后按照Base→X→Y→Z→C→B→Tool的顺序建立机床模型、添加刀具模型和夹具模型，选择数控系统完成数控加工仿真环境的构建。
6.根据权利要求1所述的叶片式流体机械数控加工切削力的快速预测方法，其特征在于：步骤6中切削参数的提取是运用VERICUT提供的用户定制接口以及自带的5个设置功能和25个实用程序函数，首先调用5个设置功能对仿真环境系统变量进行设置，然后调用25个 实用程序函数中的返回当前切削深度函数、返回当前进给率函数、返回当前切削速度函数、返回当前切削宽度函数、返回当前加工时间函数对数控加工几何仿真过程中的切削深度、进给率、切削速度、切削宽度、切削时间进行提取，至几何仿真结束，切削参数提取完成并以文本的形式保存到指定的目录中。
7. 根据权利要求1所述的叶片式流体机械数控加工切削力的快速预测方法，其特征在于：步骤7中的切削力计算模型为：
式中，为与切削条件有关的系数，为切削修正系数，，，，为切削参数影响指数。
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