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题目:叶片数控加工刀路优化方法研究

关键词:整体叶轮;整体优化;侧铣;加工变形;误差分析;NURBS插补

  摘要

叶片是发动机的重要零件,具有结构复杂、品种多、几何精度要求高、加工困难、加工质量难以保证、对发动机性能影响大、设计制造周期长等特点,制造工作量约占整台发动机加工工作量的30%~40%,因此,发动机叶片的设计、制造技术水平对提高发动机性能、缩短研制周期和降低制造费用起着重要的作用。利用数控设备进行加工时,刀具路径的好坏,直接影响到了叶片制造精度的高低和制造周期的长短。因此,优化刀具路径就显得格外的重要。本文在编制叶片数控加工的工艺流程时,参考经验参数,提出了一种整体优化法,建立了目标函数,并对设计变量进行了约束,运用多目标优化算法,提高了数控机床的切削效率,降低了加工的成本。侧铣加工把刀具和加工件以点接触方式变成线接触方式,在满足加工误差要求的前提下尽可能增大加工带宽度,大大提高了加工效率并能保证加工精度。本文给出了这种方法的刀位计算方法和侧铣误差的控制算法,并结合实例仿真,改进了这种加工方法的加工路线,减小了加工时的切削力,保证了加工精度,在此基础上给出了误差补偿,用LS-DYNA模块对其补偿进行计算,证明了这种方法的有效性。插补技术是CNC系统实现轨迹控制的基础,插补运算是CNC系统软件实现运动控制的核心模块。本文引入了NURBS曲线插补技术,提出一种阿当姆斯微分方程算法,利用NURBS曲线的对称性预测减速点的前抛物线-直线-抛物线S形进给加减速控制,通过实例证明NURBS插补的优越性。