• CN:11-2187/TH
  • ISSN:0577-6686

机械工程学报 ›› 2016, Vol. 52 ›› Issue (11): 140-145.doi: 10.3901/JME.2016.11.140

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面向双刀加工的中长型叶片型面轨迹规划方法

刘军, 张俊, 赵万华, 卢秉恒   

  1. 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室 西安 710049
  • 出版日期:2016-06-05 发布日期:2016-06-05
  • 作者简介:刘军,女,1988年出生。主要研究方向为复杂曲面多轴加工轨迹规划及优化算法。E-mail:1058364572@qq.com;张俊,男,1978年出生,副教授。主要研究方向为高速、超高速加工工艺及装备。E-mail:junzhang@mail.xjtu.edu.cn;赵万华(通信作者),男,1965年出生,教授,博士研究生导师,长江学者特聘教授。主要研究方向为高速、超高速以及精密数控机床集成理论和机电耦合。E-mail:whzhao@mail.xjtu.edu.cn;卢秉恒,男,1945年出生,教授,博士研究生导师,中国工程院院士。主要研究方向为高速加工装备机电特性。E- mail:bhlu@mail.xjtu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家科技重大专项资助项目(2011ZX04016-021)

Tool Path Generation for Long Turbine Blades Machined with Twin-cutters

LIU Jun, ZHANG Jun, ZHAO Wanhua, LU Bingheng   

  1. State Key Laboratory for Manufacturing Systems Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049
  • Online:2016-06-05 Published:2016-06-05

摘要: 针对中长型叶片加工出现的变形问题,基于切削力抵消的思想,提出叶片整体型面上的双刀纵切加工系统实现方案及轨迹规划方法。根据叶片型面特性和双刀对刀加工需求,建立双刀系统运动自由度分配方案;基于NURBS曲面的理论建立了叶片型面的参数化模型,建立牛鼻刀在空间姿态下加工复杂曲面的切削力计算的解析模型,在此基础上进行了双刀加工的轨迹规划。通过有限元计算对比单刀和双刀加工的变形。结果表明:优化后的路径在保证叶片整体表面质量的前提下能够有效地减小加工变形,整个叶片型面上的变形量平均减少了56.76%,为中长型叶片的高精双刀加工提供了一种实际解决思路。

关键词: 变形, 轨迹规划, 汽轮机叶片, 切削力, 双刀

Abstract: A method of tool path generation for long turbine blades machined with twin-cutters is proposed to reduce the deformation. The movement system is designed which can realize the machine process with twin-cutters. The mathematics model of the blade is presented based on the NURBS surface, and an analytic model of cutting force of the bullnose cutter is also built. After that, the tool path is generated base on the designed system. Finite element analyses are carried out to compare the two kinds of schemes with one cutter and twin-cutters. The results show that the path with twin-cutters can effectively reduce the blade deformation by 56.76% on average, which is greatly helpful to machine the long blades accurately.

Key words: cutting force, deformation, tool path generation, turbine blade, twin-cutters

中图分类号: