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整体叶轮叶片曲面侧铣加工的刀位规划研究

张建平  
【摘要】: 叶轮是复杂零件的典型代表,属于压缩机、鼓风机等流体机械的高效“心脏”部件,在生产实际中具有一定的代表性。叶轮加工的复杂性主要体现在叶片上,叶片为非可展直纹面,是机械加工中公认的“难点”。侧铣加工叶片曲面必然存在原理性误差,因此如何进行刀位规划,减小加工误差,使加工曲面最大限度地逼近叶片曲面,是一项非常有价值和实际意义的研究课题。 论文首先对本课题组以往的研究工作,如叶片曲面的几何造型和实体造型涉及到的理论方法和研究成果进行归纳总结,作为本论文后期工作的研究基础。 其次,在以往的研究基础上,本文针对圆柱刀的刀位规划问题进行了重点研究和计算。利用两点偏置法给出初始的刀具轴迹面。通过令初始刀具轴迹面在其上若干点处逼近叶片等距面的思路,建立刀具轴迹面逼近叶片等距面的超定方程组,利用最小二乘法进行求解,给出刀位优化和包络误差的结果,并做了刀位优化前后加工误差的对比。 最后,研究圆锥刀侧铣加工叶片曲面的刀位规划问题,给出了圆锥刀刀轴矢量的生成方法以及圆锥刀曲面的方程。利用共轭曲面数字仿真原理,借助于标杆长度来表征叶片曲面的加工误差。以计算结果为依据,局部优化刀轴的位置,最后给出了优化后刀具面族的包络面的逼近误差。


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