一种五轴电火花加工闭式叶轮轨迹规划方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109590559A(43)申请公布日2019.04.09(21)申请号201910126412.2(22)申请日2019.02.20(71)申请人航天科工哈尔滨风华有限公司地址150036黑龙江省哈尔滨市南岗区中山路115号(72)发明人刘忠璐唐博雅关博文张志超王海峰金紫翔(74)专利代理机构哈尔滨市伟晨专利代理事务所(普通合伙)23209代理人张伟(51)Int.Cl.B23H9/10(2006.01)B23H1/00(2006.01)G06T19/00(2011.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种五轴电火花加工闭式叶轮轨迹规划方法(57)摘要本发明公开了一种五轴电火花加工闭式叶轮轨迹规划方法，包括：获取闭式叶轮三维数字模型，依据三维模型分割加工区域，制定子午流道进气口区域与排气口区域的分割线，采用等间隙法求解电极成形面和利用共轭法的路径规划方法设计电极轨迹，解决了因在传统加工方法中使用的多轴铣削加工是闭式整体涡轮叶盘类零件，带来的刀具可达性等一系列问题，以及电化学加工在复杂型面成形加工的极间间隙控制存在难度，本方法能够提高电极的精度及电极路径轨迹的准确性。CN109590559ACN109590559A权利要求书1/2页1.一种五轴电火花加工闭式叶轮轨迹规划方法，其特征在于，包括：步骤一、获取闭式叶轮三维数字模型，以双3次张量积B样条曲面分别定义叶盆曲面为A、叶背曲面为B、内轮毂面为H、外轮毂面为S、前缘曲面为L、尾缘曲面为T；上述特征曲面构成一个基本通道单元；步骤二、依据三维模型分割加工区域，制定子午流道进气口区域与排气口区域的分割线AB，使分割线AB绕零件设计中心回转则形成整个流道的分割面，利用该面把流道划分为进气口区域与排气口区域；步骤三、采用等间隙法求解电极成形面，具体为：假设平均加工间隙δ，在流道待工型面上均匀采集型值点样值，得到型面上的型值点集Pi，nPi，则可得到对应的点集Pni＝Pi-δnPi，如果已知Pi坐标为(xi,yi,zi)，nPi＝[aPi,bPi,cPi]，则Pni的坐标值可表达为Pni＝{xi-δaPi,yi-δbPi,zi-δcPi}(1)，其中，nPi可为型值点集Pi的法向或某一具体矢量，以式(1)给出的型值点集Pni，在UG软件建模环境下进行曲面建模，则得到电极的理论成形面；步骤四、利用共轭法的路径规划方法设计电极轨迹；在电极位置姿态优化前，使电极中心曲线Cei上的点qe(n-i)与流道出口截面几何中心点qbn保持重合；而后对电极位置姿态进行预优化；首先计算流道中心曲线Cb在点qbn处的切向量以及电极中心曲线Cei在点qbn处的切向量与可由下式计算其中，下标b用于标识与喷嘴环相关的变量,下标e用于标识与电极相关的变量,下标i用于标识第i阶段；通过调整电极姿态，使与在点qbn处保持重合；预优化完成后，利用UG，判断实体与电极是否发生干涉，若无干涉，则该阶段为理想的电极位置姿态，若发生干涉，则进行进一步优化即再优化步骤，包括：自电极预优化位置姿态开始,沿预优化时调整方向和相反方向,按照一定的搜索步长调整电极姿态；找到两端发生干涉的夹角分别为θr1和θr2，取中间位置作为再优化完成后与在XOY平面上投影分量之间的夹角,其中为再优化完成后电极中心曲线Cei在流道出口截面几何中心qbn处的切向量。2.如权利要求1所述的一种五轴电火花加工闭式叶轮轨迹规划方法，其特征在于，包括：只对进气口处进行电火花加工。3.如权利要求1所述的一种五轴电火花加工闭式叶轮轨迹规划方法，其特征在于，所述制定子午流道进气口区域与排气口区域的分割线AB中的A点为水平偏移的轮盘型面曲线与竖直偏移的轮盘曲线相交点，在此处二者到原轮盘型面曲线的法向距离相等；B点为水平偏移的轮盖曲线与竖直偏移的轮盖曲线相交点，在此处二者到原轮盖型面曲线的法向距离相等。2CN109590559A权利要求书2/2页4.如权利要求1所述的一种五轴电火花加工闭式叶轮轨迹规划方法，其特征在于，偏移矢量nPi的选取方法为结合型面曲率变化及其弯扭程度以及结合电火花摇动方式进行选取。3CN109590559A说明书1/4页一种五轴电火花加工闭式叶轮轨迹规划方法技术领域[0001]本发明涉及闭式整体涡轮叶盘类零件加工领域，尤其涉及一种五轴电火花加工闭式叶轮轨迹规划方法。背景技术[0002]多轴铣削加工是闭式整体涡轮叶盘类零件的传统加工方法，但半封闭、弯扭的流道结构还是给铣削加工带来了诸如刀具可达性等一系列问题。电化学加工在复杂型面成形加工中得到广泛应用,然而其极间间隙控制存在难度,限制了其在闭式整体涡轮叶盘类零件加工中的应用。多轴联动电火花加工是闭式整体涡轮叶盘类