CN111069670B - 整体叶盘变半径过渡圆角加工方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种整体叶盘变半径过渡圆角加工方法及系统,包括设置变半径过渡圆角的前缘半径值和后缘半径值；计算所述变半径过渡圆角值的最小半径值和最大半径值，选择所述变半径过渡圆角的精加工刀具半径；规划所述变半径过渡圆角的半精加工工序，以及规划所述变半径过渡圆角的精加工工序；根据所述变半径过渡圆角的半精加工工序计算所述半精加工工序的加工刀路，根据所述变半径过渡圆角的精加工工序计算所述精加工工序的加工刀路；对所述半精加工工序的加工刀路以及所述精加工工序的加工刀路进行后置处理，完成所述整体叶盘变半径过渡圆角的加工。本发明避免过大的切削量影响刀具寿命和变半径过渡圆角表面质量，保证加工质量。

Description

整体叶盘变半径过渡圆角加工方法及系统

技术领域

本发明涉及整体叶盘数控铣削加工的技术领域，尤其是指一种整体叶盘变半径过渡圆角加工方法及系统。

背景技术

由于结构受限或基于气动性能的考虑，部分整体叶盘类零件将叶片与流道间的过渡圆角设计为变半径的结构形式，因此给整体叶盘的加工引入了新的挑战，工艺编排和路径规划必须考虑变半径过渡圆角的影响。

目前对于整体叶盘定半径过渡圆角加工，一般在进行叶片精加工时，选择与过渡圆角相同半径的球头铣刀，完成叶片精加工的同时直接保证过渡圆角加工到位，省略过渡圆角加工工序。而当过渡圆角半径设计值较小时，在采用较大刀具半径的球头铣刀完成叶片精加工和流道精加工后，选择与过渡圆角相同半径的球头铣刀，规划过渡圆角加工刀路，完成圆角加工。上述恒定圆角半径的整体叶盘过渡圆角加工方法不适用于变半径过渡圆角加工，若直接应用则圆角处受到过大的切削量，会影响刀具寿命和变半径过渡圆角表面质量，从而直接影响加工质量。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中刀具寿命短和变半径过渡圆角表面质量差的问题，从而提供一种刀具寿命长和变半径过渡圆角表面质量高的整体叶盘变半径过渡圆角加工方法及系统。

为解决上述技术问题，本发明的一种整体叶盘变半径过渡圆角加工方法，包括如下步骤：设置变半径过渡圆角的前缘半径值和后缘半径值；根据所述前缘半径值和所述后缘半径值计算所述变半径过渡圆角值的最小半径值和最大半径值，并根据所述变半径圆角值的最小半径值和最大半径值选择所述变半径过渡圆角的精加工刀具半径；根据所述变半径过渡圆角值的最小半径值和最大半径值规划所述变半径过渡圆角的半精加工工序，根据所述精加工刀具半径规划所述变半径过渡圆角的精加工工序；根据所述变半径过渡圆角的半精加工工序计算所述半精加工工序的加工刀路，根据所述变半径过渡圆角的精加工工序计算所述精加工工序的加工刀路；对所述半精加工工序的加工刀路以及所述精加工工序的加工刀路进行后置处理，完成所述整体叶盘变半径过渡圆角的加工。

在本发明的一个实施例中，所述步骤S2中还包括，根据所述变半径圆角值的最小半径值和最大半径值选择所述叶片的精加工刀具半径以及流道的精加工刀具半径。

在本发明的一个实施例中，根据所述叶片的精加工刀具半径以及流道的精加工刀具半径使用球头铣刀规划完成整体叶盘的叶片精加工工序和流道精加工工序，其中，所述叶片精加工工序和流道精加工工序完成后进入所述变半径过渡圆角的加工工序。

在本发明的一个实施例中，所述叶片的精加工刀具半径大于所述变半径过渡圆角值的最大半径值；所述流道的精加工刀具半径大于所述变半径过渡圆角值的最大半径值。

在本发明的一个实施例中，所述变半径过渡圆角的精加工刀具半径不大于所述变半径过渡圆角值的最小半径值。

在本发明的一个实施例中，根据所述变半径过渡圆角值的最小半径值和最大半径值规划所述变半径过渡圆角的半精加工工序的方法为：计算所述最大半径值与最小半径值的差值t，确定所述变半径过渡圆角的半精加工工序的次数n，取相邻过渡圆角半精加工的刀具半径差值为c，则半精加工工序的次数n＝

若n≥1，则安排所述变半径过渡圆角的半精加工为Ps1,…,Psn，各半精加工工序对应的刀具半径Rsi＝Rmin+c*(n-i+1)i∈[1,n]，其中Rmin代表所述变半径过渡圆角值的最小半径值。

在本发明的一个实施例中，计算所述半精加工工序的加工刀路的方法为：根据所述变半径过渡圆角的半精加工工序对应的刀具半径设置相应半径的球头铣刀，以及加工余量、刀路数目、叶片侧与流道侧的加工终止半径，计算各半精加工工序的加工刀路。

在本发明的一个实施例中，计算所述精加工工序的加工刀路的方法为：根据所述变半径过渡圆角的精加工工序的刀具半径设置相应半径的锥度球头铣刀，以及加工余量、刀路数目、叶片侧与流道侧的加工终止半径，计算精加工工序的加工刀路。

在本发明的一个实施例中，所述变半径过渡圆角的前缘半径值设置为(0,Rrs；1,Rls)，所述变半径过渡圆角的后缘半径值(0,Rle；1,Rre)，其中Rrs、Rls、Rle、Rre定义为整体叶盘叶片前缘、后缘4个相切位置的圆角半径值，以及4个相切位置对应叶片的v参数分别为Vrs、Vls、Vle、Vre。

本发明还公开了一种整体叶盘变半径过渡圆角加工系统，包括设置模块，用于分别设置变半径过渡圆角的前缘半径值和后缘半径值；刀具选择模块，用于根据所述前缘半径值和后缘半径值计算所述变半径过渡圆角值的最小半径值和最大半径值，并根据所述变半径圆角值的最小半径值和最大半径值选择所述变半径过渡圆角的精加工刀具半径；工艺规划模块，用于根据所述变半径过渡圆角值的最小半径值和最大半径值规划所述变半径过渡圆角的半精加工工序，根据所述精加工刀具半径规划所述变半径过渡圆角的精加工工序；计算模块，用于根据所述变半径过渡圆角的半精加工工序计算所述半精加工工序的加工刀路，根据所述变半径过渡圆角的精加工工序计算所述精加工工序的加工刀路；后处理模块，用于对所述半精加工工序的加工刀路以及所述精加工工序的加工刀路进行后置处理，完成所述整体叶盘变半径过渡圆角的加工。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明所述的整体叶盘变半径过渡圆角加工方法及系统，包括：设置变半径过渡圆角的前缘半径值和后缘半径值，用于选择合适的刀具及规划变半径过渡圆角刀路；根据所述前缘半径值和所述后缘半径值计算所述变半径过渡圆角值的最小半径值和最大半径值，并根据所述变半径圆角值的最小半径值和最大半径值选择所述变半径过渡圆角的精加工刀具半径，从而有利于确定所述变半径过渡圆角的精加工工序，保证过渡圆角区域的加工量；根据所述变半径过渡圆角值的最小半径值和最大半径值规划所述变半径过渡圆角的半精加工工序，根据所述精加工刀具半径规划所述变半径过渡圆角的精加工工序，有利于在规划所述变半径过渡圆角加工工艺时，根据圆角半径变化程度安排半精加工工序，完成整体叶盘过渡圆角的加工，保证加工质量；根据所述变半径过渡圆角的半精加工工序计算所述半精加工工序的加工刀路，根据所述变半径过渡圆角的精加工工序计算所述精加工工序的加工刀路，保证过渡圆角区域的加工量；对所述半精加工工序的加工刀路以及所述精加工工序的加工刀路进行后置处理，完成所述整体叶盘变半径过渡圆角的加工，由于考虑到所述变半径过渡圆角的半精加工工序，有利于逐步清根，减小各工序的切削量，避免过大的切削量影响刀具寿命和变半径过渡圆角表面质量，保证加工质量。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明整体叶盘变半径过渡圆角加工方法的流程图；

图2是本发明整体叶盘变半径过渡圆角设置半径值示意图。

具体实施方式

实施例一

如图1和图2所示，本实施例提供一种整体叶盘变半径过渡圆角加工方法，包括：步骤S1：设置变半径过渡圆角的前缘半径值和后缘半径值；步骤S2：根据所述前缘半径值和所述后缘半径值计算所述变半径过渡圆角值的最小半径值和最大半径值，并根据所述变半径圆角值的最小半径值和最大半径值选择所述变半径过渡圆角的精加工刀具半径；步骤S3：根据所述变半径过渡圆角值的最小半径值和最大半径值规划所述变半径过渡圆角的半精加工工序，根据所述精加工刀具半径规划所述变半径过渡圆角的精加工工序；步骤S4：根据所述变半径过渡圆角的半精加工工序计算所述半精加工工序的加工刀路，根据所述变半径过渡圆角的精加工工序计算所述精加工工序的加工刀路；步骤S5：对所述半精加工工序的加工刀路以及所述精加工工序的加工刀路进行后置处理，完成所述整体叶盘变半径过渡圆角的加工。

本实施例所述整体叶盘变半径过渡圆角加工方法，所述步骤S1中，设置变半径过渡圆角的前缘半径值和后缘半径值，用于选择合适的刀具及规划变半径过渡圆角刀路；所述步骤S2中，根据所述前缘半径值和所述后缘半径值计算所述变半径过渡圆角值的最小半径值和最大半径值，并根据所述变半径圆角值的最小半径值和最大半径值选择所述变半径过渡圆角的精加工刀具半径，从而有利于确定所述变半径过渡圆角的精加工工序，保证过渡圆角区域的加工量；所述步骤S3中，根据所述变半径过渡圆角值的最小半径值和最大半径值规划所述变半径过渡圆角的半精加工工序，根据所述精加工刀具半径规划所述变半径过渡圆角的精加工工序，有利于在规划所述变半径过渡圆角加工工艺时，根据圆角半径变化程度安排半精加工工序，完成整体叶盘过渡圆角的加工，保证加工质量；所述步骤S4中，根据所述变半径过渡圆角的半精加工工序计算所述半精加工工序的加工刀路，根据所述变半径过渡圆角的精加工工序计算所述精加工工序的加工刀路，保证过渡圆角区域的加工量；所述步骤S5中，对所述半精加工工序的加工刀路以及所述精加工工序的加工刀路进行后置处理，完成所述整体叶盘变半径过渡圆角的加工，由于考虑到所述变半径过渡圆角的半精加工工序，有利于逐步清根，减小各工序的切削量，避免过大的切削量影响刀具寿命和变半径过渡圆角表面质量，保证加工质量。

所述步骤S1中，所述变半径过渡圆角的前缘半径值设置为(0,Rrs；1,Rls)，所述变半径过渡圆角的后缘半径值(0,Rle；1,Rre)，其中Rrs、Rls、Rle、Rre定义为整体叶盘叶片11前缘、后缘4个相切位置的圆角半径值，以及4个相切位置对应叶片11的v参数分别为Vrs、Vls、Vle、Vre，如图2所示。

所述步骤S2中，计算所述变半径过渡圆角值的最小半径值Rmin和最大半径值Rmax，即Rmin＝min{Rrs,Rls,Rle,Rre},Rmax＝max{Rrs,Rls,Rle,Rre}。其中所述步骤S2中还包括，根据所述变半径圆角值的最小半径值和最大半径值选择所述叶片11的精加工刀具半径以及流道12的精加工刀具半径，有利于在所述叶片11和流道12的精加工阶段有效保护所述变半径过渡圆角区域的加工完整性。根据所述叶片11的精加工刀具半径以及流道12的精加工刀具半径使用球头铣刀规划完成整体叶盘的叶片11精加工工序和流道12精加工工序，其中，所述叶片11精加工工序和流道12精加工工序完成后进入所述变半径过渡圆角的加工工序，从而有利于保证加工质量。

为保证前道工序中叶片11精加工和流道12精加工完成后，过渡圆角加工区域仍有加工量，所述叶片11的精加工刀具半径大于所述变半径过渡圆角值的最大半径值；所述流道12的精加工刀具半径大于所述变半径过渡圆角值的最大半径值。为保证过渡圆角加工到位，所述变半径过渡圆角的精加工刀具半径不大于所述变半径过渡圆角值的最小半径值。具体地，若叶片11精加工刀具半径Rb和流道12精加工刀具半径Rh，为保证前道工序中叶片11精加工和流道12精加工完成后，过渡圆角加工区域仍有加工量，因此Rb和Rh应大于Rmax，一般地，Rb和Rh可选择为

若所述变半径过渡圆角精加工刀具半径Rf，为保证过渡圆角加工到位，Rf应小于等于Rmin，一般地，

所述步骤S3中，根据所述变半径过渡圆角值的最小半径值和最大半径值规划所述变半径过渡圆角的半精加工工序的方法为：计算所述最大半径值与最小半径值的差值t，确定所述变半径过渡圆角的半精加工工序的次数n，取相邻过渡圆角半精加工的刀具半径差值为c，则半精加工工序的次数n＝

则安排所述变半径过渡圆角的半精加工为Ps1，…,Psn，各半精加工工序对应的刀具半径Rsi＝Rmin+c*(n-i+1)i∈[1,n]，其中Rmin代表所述变半径过渡圆角值的最小半径值。

所述步骤S4中，计算所述半精加工工序的加工刀路的方法为：根据所述变半径过渡圆角的半精加工工序对应的刀具半径设置相应半径的球头铣刀，以及加工余量、刀路数目、叶片11侧与流道12侧的加工终止半径，计算各半精加工工序的加工刀路。具体地，根据所述变半径过渡圆角半精加工工序Ps1,…,Psn，按照其对应的刀具半径Rs1,…,Rsn设置相应半径的球头铣刀，以及加工余量、刀路数目、叶片11侧与流道12侧的加工终止半径，计算各半精加工工序的加工刀路Cs1,…,Csn。

计算所述精加工工序的加工刀路的方法为：根据所述变半径过渡圆角的精加工工序的刀具半径设置相应半径的锥度球头铣刀，以及加工余量、刀路数目、叶片11侧与流道12侧的加工终止半径，计算精加工工序的加工刀路。具体地，根据所述变半径过渡圆角精加工工序Pf，设置其刀具为半径等于所得到Rf的锥度球头铣刀，以及加工余量、刀路数目、叶片11侧与流道12侧的加工终止半径，计算精加工工序的加工刀路Cf。

所述步骤S5中，对所有半精加工工序的刀路Cs1,…,Csn和精加工工序的刀路Cf进行后置处理，并输入机床依次执行，从而可完成整体叶盘变半径过渡圆角的加工。

实施例二

基于同一发明构思，本实施例提供了一种整体叶盘变半径过渡圆角加工系统，其解决问题的原理与所述整体叶盘变半径过渡圆角加工方法类似，重复之处不再赘述。

本实施例所述的整体叶盘变半径过渡圆角加工系统包括：

设置模块，用于分别设置变半径过渡圆角的前缘半径值和后缘半径值；

刀具选择模块，用于根据所述前缘半径值和后缘半径值计算所述变半径过渡圆角值的最小半径值和最大半径值，并根据所述变半径圆角值的最小半径值和最大半径值选择所述变半径过渡圆角的精加工刀具半径

工艺规划模块，用于根据所述变半径过渡圆角值的最小半径值和最大半径值规划所述变半径过渡圆角的半精加工工序，根据所述精加工刀具半径规划所述变半径过渡圆角的精加工工序；

计算模块，用于根据所述变半径过渡圆角的半精加工工序计算所述半精加工工序的加工刀路，根据所述变半径过渡圆角的精加工工序计算所述精加工工序的加工刀路；

后处理模块，用于对所述半精加工工序的加工刀路以及所述精加工工序的加工刀路进行后置处理，完成所述整体叶盘变半径过渡圆角的加工。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (9)

1.一种整体叶盘变半径过渡圆角加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：设置变半径过渡圆角的前缘半径值和后缘半径值；

步骤S2：根据所述前缘半径值和所述后缘半径值计算所述变半径过渡圆角值的最小半径值和最大半径值，并根据所述变半径圆角值的最小半径值和最大半径值选择所述变半径过渡圆角的精加工刀具半径；

步骤S3：根据所述变半径过渡圆角值的最小半径值和最大半径值规划所述变半径过渡圆角的半精加工工序，根据所述精加工刀具半径规划所述变半径过渡圆角的精加工工序，根据所述变半径过渡圆角值的最小半径值和最大半径值规划所述变半径过渡圆角的半精加工工序的方法为：计算所述最大半径值与最小半径值的差值t，确定所述变半径过渡圆角的半精加工工序的次数n，取相邻过渡圆角半精加工的刀具半径差值为c，则半精加工工序的次数

若n≥1，则安排所述变半径过渡圆角的半精加工为Ps1,…,Psn，各半精加工工序对应的刀具半径Rsi＝Rmin+c*(n-i+1)i∈[1,n]，其中Rmin代表所述变半径过渡圆角值的最小半径值；

步骤S4：根据所述变半径过渡圆角的半精加工工序计算所述半精加工工序的加工刀路，根据所述变半径过渡圆角的精加工工序计算所述精加工工序的加工刀路；

步骤S5：对所述半精加工工序的加工刀路以及所述精加工工序的加工刀路进行后置处理，完成所述整体叶盘变半径过渡圆角的加工。

2.根据权利要求1所述的整体叶盘变半径过渡圆角加工方法，其特征在于：所述步骤S2中还包括，根据所述变半径圆角值的最小半径值和最大半径值选择叶片的精加工刀具半径以及流道的精加工刀具半径。

3.根据权利要求2所述的整体叶盘变半径过渡圆角加工方法，其特征在于：根据所述叶片的精加工刀具半径以及流道的精加工刀具半径使用球头铣刀规划完成整体叶盘的叶片精加工工序和流道精加工工序，其中，所述叶片精加工工序和流道精加工工序完成后进入所述变半径过渡圆角的加工工序。

4.根据权利要求3所述的整体叶盘变半径过渡圆角加工方法，其特征在于：所述叶片的精加工刀具半径大于所述变半径过渡圆角值的最大半径值；所述流道的精加工刀具半径大于所述变半径过渡圆角值的最大半径值。

5.根据权利要求1所述的整体叶盘变半径过渡圆角加工方法，其特征在于：所述变半径过渡圆角的精加工刀具半径不大于所述变半径过渡圆角值的最小半径值。

6.根据权利要求1所述的整体叶盘变半径过渡圆角加工方法，其特征在于：计算所述半精加工工序的加工刀路的方法为：根据所述变半径过渡圆角的半精加工工序对应的刀具半径设置相应半径的球头铣刀，以及加工余量、刀路数目、叶片侧与流道侧的加工终止半径，计算各半精加工工序的加工刀路。

7.根据权利要求1所述的整体叶盘变半径过渡圆角加工方法，其特征在于：计算所述精加工工序的加工刀路的方法为：根据所述变半径过渡圆角的精加工工序的刀具半径设置相应半径的锥度球头铣刀，以及加工余量、刀路数目、叶片侧与流道侧的加工终止半径，计算精加工工序的加工刀路。

8.根据权利要求1所述的整体叶盘变半径过渡圆角加工方法，其特征在于：所述变半径过渡圆角的前缘半径值设置为(0,Rrs；1,Rls)，所述变半径过渡圆角的后缘半径值(0,Rle；1,Rre)，其中Rrs、Rls、Rle、Rre定义为整体叶盘叶片前缘、后缘4个相切位置的圆角半径值，以及4个相切位置对应叶片的v参数分别为Vrs、Vls、Vle、Vre。

9.一种整体叶盘变半径过渡圆角加工系统，其特征在于：包括

设置模块，用于分别设置变半径过渡圆角的前缘半径值和后缘半径值；

刀具选择模块，用于根据所述前缘半径值和后缘半径值计算所述变半径过渡圆角值的最小半径值和最大半径值，并根据所述变半径圆角值的最小半径值和最大半径值选择所述变半径过渡圆角的精加工刀具半径；

工艺规划模块，用于根据所述变半径过渡圆角值的最小半径值和最大半径值规划所述变半径过渡圆角的半精加工工序，根据所述精加工刀具半径规划所述变半径过渡圆角的精加工工序，所述变半径过渡圆角值的最小半径值和最大半径值规划所述变半径过渡圆角的半精加工工序包括：计算所述最大半径值与最小半径值的差值t，确定所述变半径过渡圆角的半精加工工序的次数n，取相邻过渡圆角半精加工的刀具半径差值为c，则半精加工工序的次数

若n≥1，则安排所述变半径过渡圆角的半精加工为Ps1,…,Psn，各半精加工工序对应的刀具半径Rsi＝Rmin+c*(n-i+1)i∈[1,n]，其中Rmin代表所述变半径过渡圆角值的最小半径值；

计算模块，用于根据所述变半径过渡圆角的半精加工工序计算所述半精加工工序的加工刀路，根据所述变半径过渡圆角的精加工工序计算所述精加工工序的加工刀路；

后处理模块，用于对所述半精加工工序的加工刀路以及所述精加工工序的加工刀路进行后置处理，完成所述整体叶盘变半径过渡圆角的加工。

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