用反圓環(huán)面刀加工變曲率過(guò)渡曲面原理

黃 魏 陳志同 陳五一 賀 英

(北京航空航天大學(xué) 機(jī)械工程及自動(dòng)化學(xué)院，北京 100191)

過(guò)渡曲面用來(lái)連接零件上相鄰兩個(gè)曲面，以實(shí)現(xiàn)曲面間的光滑過(guò)渡.文獻(xiàn)［1］認(rèn)為處理相交曲面在相交棱邊處的等半徑過(guò)渡曲面與數(shù)控加工中曲面間過(guò)渡區(qū)域的生成機(jī)理是一致的.事實(shí)上，工程中經(jīng)常遇到變曲率過(guò)渡曲面(也稱(chēng)為變半徑過(guò)渡曲面)，它的加工十分復(fù)雜.葉片進(jìn)排氣邊就是一種變曲率過(guò)渡曲面.

葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的關(guān)鍵零件，其工作性能對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的總體工作性能具有重要影響，而葉片進(jìn)排氣邊的形狀和精度是決定葉片氣動(dòng)和熱傳導(dǎo)性能的關(guān)鍵因素之一［2］.進(jìn)排氣邊曲率半徑小、變化范圍大，在空間扭曲嚴(yán)重，因此加工難度很大.目前多采用球頭刀或圓環(huán)面刀按螺旋線掃描方式進(jìn)行葉片進(jìn)排氣邊的精加工，并提出了相應(yīng)的螺旋線刀軌規(guī)劃算法［3－5］.這些算法的優(yōu)點(diǎn)是可以實(shí)現(xiàn)葉片不同部位的光滑銜接，加工過(guò)程中刀軌連續(xù)且只需一次進(jìn)退刀.文獻(xiàn)［6］指出刀具的最佳走刀方向應(yīng)沿著最小主曲率方向，采用螺旋線加工方式很難使葉盆葉背和進(jìn)排氣邊同時(shí)滿足這一要求，而且加工進(jìn)排氣邊時(shí)，曲面的法矢會(huì)旋轉(zhuǎn)180°左右，會(huì)導(dǎo)致機(jī)床在很大的加速度下做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，不僅會(huì)顯著降低機(jī)床在該區(qū)域的插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)精度，還極易引起工藝系統(tǒng)的顫振.此外由于葉片很薄，厚度方向的切削力使螺旋加工在此處很容易導(dǎo)致葉片變形，并出現(xiàn)……