整体叶盘叶型加工混合铣刀路生成方法与流程

技术特征：
1.一种整体叶盘叶型加工混合铣刀路生成方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将叶片与轮毂相连的一侧定义为叶根，叶片远离轮毂的另一侧定义为叶尖，基于原始叶片曲面分别以不同的偏置距离构造若干个对应的等距曲面，在叶尖到叶根方向上构造一系列分层面，计算等距曲面与分层面的交线得到粗加工
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半精加工
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精加工刀路混合铣刀路的轨迹线；步骤2：对粗加工
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半精加工
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精加工刀路混合铣刀路的轨迹线按梯状排序方法进行排序，得到粗加工
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半精加工
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精加工刀路混合铣刀路；步骤3：通过控制粗加工
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半精加工
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精加工刀路混合铣刀路铣削时球头刀具切削刃的切触范围得到粗加工
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半精加工
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精加工刀路混合铣刀路刀轴矢量的侧向倾角范围，通过侧向倾角范围分别生成粗加工、半精加工和精加工刀路的刀轴矢量范围，刀具在粗加工
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半精加工
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精加工刀路混合铣刀路上的刀轴矢量范围内进行铣削。2.根据权利要求1所述的整体叶盘叶型加工混合铣刀路生成方法，其特征在于：所述步骤1中在基于原始叶片曲面分别以不同的偏置距离构造若干个对应的等距曲面，具体过程为：定义粗加工
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半精加工
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精加工刀路混合铣刀路中的粗加工和半精加工为粗加工，定义叶片曲面s的等距曲面为o(x)，x表示两个曲面之间的距离；定义叶片的加工余量为c，定义铣削的球头刀具的球头半径为r；定义精加工总铣削厚度为d
finish
及完成铣削的刀路数量为定义粗加工总铣削厚度为d
rough
及完成铣削的刀路数为n
rough
；计算每条刀具路径中刀具球头的球心到叶片s的距离进而得到刀具球心所在的等距面，由内侧到外侧的n
rough
条粗加工等距面为：第n
rough
条粗加工等距面第n
rough
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1条粗加工等距面1条粗加工等距面
…
，第1条粗加工等距面o(r c d
finish
)；由内侧到外侧的n
finish
条精加工等距面为：第n
finish
条精加工等距面条精加工等距面第n
finish
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1条精加工等距面
…
，第1条精加工等距面o(r c)。3.根据权利要求2所述的整体叶盘叶型加工混合铣刀路生成方法，其特征在于：所述步骤1中在叶尖到叶根方向上构造一系列分层面时，采用线性插值的方式在整体叶盘模型叶尖所在的曲面与轮毂面之间构造分层面，构造的分层面为平面或者曲面。4.根据权利要求3所述的整体叶盘叶型加工混合铣刀路生成方法，其特征在于：所述采用线性插值的方式在整体叶盘模型叶尖所在的曲面与轮毂面之间构造分层面，具体过程为：定义叶尖处深度参数为0、叶根处深度参数为1，定义l(u)为分层面，u为深度参数；定义ratio表示精加工层数与粗加工层数的比值，ratio取值为正整数；定义精加工层数为在u∈[0,1]之间均匀分层获得分层面为：粗加工、精加工刀路由一致的分层面生成，从精加工分层面中按层数比例ratio挑选粗
加工分层面，得到构造的分层面为：其中符号表示舍弃计算结果中的小数部分。5.根据权利要求4所述的整体叶盘叶型加工混合铣刀路生成方法，其特征在于：所述从精加工分层面中按层数比例ratio挑选粗加工分层面时，当与不相等时，将分层面l(1)也作为粗加工分层面，用于保证叶根处分层面l(1)被粗加工、精加工刀路公用。6.根据权利要求5所述的整体叶盘叶型加工混合铣刀路生成方法，其特征在于：所述步骤1中计算等距曲面与分层面的交线得到粗加工
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半精加工
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精加工刀路混合铣刀路的轨迹线，具体为：设计刀路的存储方式，采用面面求交的方式分别逐次求解粗加工分层面与粗加工刀心等距面、精加工分层面与精加工刀心等距面的交线，将交线保存在刀路的存储方式中并输出，得到粗加工
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半精加工
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精加工刀路混合铣刀路的轨迹线。7.根据权利要求6所述的整体叶盘叶型加工混合铣刀路生成方法，其特征在于：所述刀路的存储方式为：每个切削层同时包含粗加工刀路和精加工刀路，或仅包含精加工刀路，每条刀路中包含刀路轨迹线以及刀路序号。8.根据权利要求7所述的整体叶盘叶型加工混合铣刀路生成方法，其特征在于：所述步骤2中对粗加工
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半精加工
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精加工刀路混合铣刀路的轨迹线按梯状排序方法进行排序，得到粗加工
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半精加工
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精加工刀路混合铣刀路，梯状排序方法的具体过程为：步骤2.1：初始化总切削层数为ml，刀路计数索引i＝0，所有刀路均处在未设定序号的状态，将切削层为粗加工、精加工公用层的定义为rf层、切削层为精加工层的定义为f层；定义表示第l切削层的第j条刀路，其中l∈[0,ml]；步骤2.2：首先处理最后一条切削刀路，判断最后一个切削层的最后一条精加工刀路序号是否已被设定，如已设定，则执行步骤2.9；如未设定，则执行步骤2.3设定刀路的序号；步骤2.3：准备设定刀路的序号，若不存在，则跳转至步骤2.2；若j＝0，表示为精加工刀路，则执行步骤2.4，若j≠0则执行步骤2.5；步骤2.4：执行步骤2.3对刀路的上一个切削层对应的刀路设定序号，然后继续执行步骤2.6；步骤2.5：执行步骤2.3对刀路的上一个rf层对应的刀路设定序号，然后继续执行步骤2.6；步骤2.6：执行步骤2.3对刀路所在的同一层的外侧刀路设定序号，执行步骤
2.3对按照排序准则的下一个rf层的外侧刀路设定序号；若是rf层的精加工刀路，则执行步骤2.7设定按进给顺序前一个rf层的外侧刀路序号；若不是rf层的精加工刀路，执行步骤2.8；步骤2.7：执行步骤2.3对按进给顺序的前一个rf层的外侧刀路设定序号，然后继续执行步骤2.8；步骤2.8：设定序号为i，i自增1；执行步骤2.9；步骤2.9：排序完成，得到按铣削顺序排列的粗加工
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半精加工
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精加工刀路混合铣刀路。9.根据权利要求8所述的整体叶盘叶型加工混合铣刀路生成方法，其特征在于：所述梯状排序方法在对粗加工
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半精加工
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精加工刀路混合铣刀路的轨迹线进行排序的过程中，每条粗加工刀路铣削时保持下一个粗加工层对应的粗加工刀路的外侧所有粗加工刀路已完成铣削，用于避免刀尖参与铣削；同时，精加工刀路铣削时保证当前层上的所有粗加工刀路以及朝向叶尖方向上的所有层上的所有刀路均已完成铣削，除叶根处最后一个分层面外精加工刀路铣削时保证该层的下一个相邻粗加工层上的所有粗加工刀路已完成铣削，用于避免粗加工刀路与精加工刀路发生干涉。10.根据权利要求9所述的整体叶盘叶型加工混合铣刀路生成方法，其特征在于：所述步骤3中通过控制粗加工
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半精加工
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精加工刀路混合铣刀路铣削时球头刀具切削刃的切触范围得到粗加工
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半精加工
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精加工刀路混合铣刀路刀轴矢量的侧向倾角范围，通过侧向倾角范围分别生成粗加工、半精加工和精加工刀路的刀轴矢量范围，具体为：步骤3.1：定义刀具球头球尖为刀具局部坐标系原点，定义粗加工切削刃的可用高度上限为h
rough
，球头刀具的球头半径为r，则粗加工切削刃切触高度范围为[0,h
rough
]，精加工切削刃切触高度范围为[h
rough
,r]；步骤3.2：定义刀具侧向倾角为α，α表示刀具远离叶片方向上的角度，粗加工切削刃可用高度上限处对应的侧向倾角为进而获得了粗加工刀路刀轴矢量的侧向倾角范围为精加工刀路刀轴矢量的侧向倾角范围步骤3.3：定义刀具切削刃上的切触点对应的位于叶片上的切触点沿叶片u、v方向的切线分别为τ
u
,τ
v
，以τ
u
为刀轴矢量初始方向，以过切触点p且平行τ
v
方向的直线作为旋转轴线，以向远离叶片的旋转方向为正向，定义对应的旋转变换为m
α
，得到粗加工刀轴矢量l的范围为：精加工刀轴矢量l'的范围为：

技术总结
本发明公开了一种整体叶盘叶型加工混合铣刀路生成方法，包括在叶片曲面上构造等距曲面，在叶尖到叶根的方向上构造分层面，计算等距曲面与分层面的交线得到粗加工


技术研发人员：张宗伟 袁梦松 汪玲 赵建军
受保护的技术使用者：苏州千机智能技术有限公司
技术研发日：2021.05.14
技术公布日：2021/9/9