● 摘要
现有的端铣宽行刀位优化算法已有很多种，如多点法、Hermite算法和端点误差控制算法等，这些算法在刀位计算上能够获得比传统加工方式更大的有效刀位带宽，但由于尚未将被加工曲面边缘对刀位的限制条件考虑到算法中，这些算法多适用于对曲面内部的加工，而对于如叶片的进排气边和根部这些连接多张曲面的曲面边缘区域，目前还没有可用的宽行加工刀位优化方法，因此有必要寻找一条适合对曲面边缘区域进行宽行加工刀位优化的途径。针对叶片进排气边曲面的结构特点，对利用具有复杂母线的刀具进行侧铣和周磨加工的误差分布规律进行了分析，比较了几种主要母线结构刀具加工叶片进排气边的带宽差异，证明了变曲率母线刀具比单曲率母线刀具具有更高的加工效率和更平滑的运动轨迹。对以渐开线为母线的刀具的设计、制造和应用等方面进行了研究，开发了渐开线母线刀具的宽行加工刀位优化程序，实现了叶片进排气边的宽行加工刀位优化，加工行数可减少到三行，显著提高了加工效率，并降低了加工过程中机床运动的加速度，同时还编制了渐开线刀具的刃磨加工程序。该算法可以用于实现整体叶轮的宽行加工，为其宽行磨削提供一条有效途径。针对叶片榫头与叶身结合部即叶根部分目前只能采用球头刀加工而存在的加工效率过低的问题研究了利用宽行加工方法实现清根加工的可行性，通过改变端点误差控制算法中一个端点的控制误差的大小研究了刀位误差的分布规律，给出了刀位误差的量化分析方法，初步实现了叶片的宽行清根加工。利用所编制的程序进行了叶片进排气边和叶片根部宽行加工的仿真和实验，结果表明所研制的算法能够有效应用于叶片边缘加工，并有望用于实现一般多曲面结合部的曲面高效加工。