专利名称：一种叶片曲面无干涉周边磨削的方法
技术领域：
本发明属于机械加工领域，具体涉及一种叶片曲面无干涉周边磨削的方法。
背景技术：
叶片特殊的表面形状决定了其复杂的加工工艺。叶片的加工根据加工条件有很多 种工艺可供选择，目前采用多轴联动加工中心加工叶片是一种常见方法。由于受到刀具的 限制，对难加工材料的叶片，这种方法工作效率很低；另一种加工工艺是CNC砂带磨削，但 是我国的砂带磨削工艺还处在发展阶段，其缺点有切削线速度低，砂带的寿命短(2 4h 左右，往往使用Ih就不能继续使用)、品种规格不齐全、由于砂带的弹性使得加工的形状和 精度受到限制(目前我国砂带磨削的精度为20 ΙΟμπι)等。数控磨床及其磨削技术的先进性、应用的特殊性，在国内外普遍受到关注。现有技 术中一种是采用砂轮修整后的端面以点接触的形式进行磨削，采用五轴联动的设备，以摆 动磨头的角度来适应叶片曲面的加工。但是，这种加工方法的效率不能满足科技发展对叶 片的加工要求，而采用砂轮周边磨削又存在磨削干涉的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用四轴联动数控磨削叶片曲面的方法；本发明的另一个目的在于提供一种对叶片曲面进行高效且无干涉的磨削方法。主要解决目前叶片曲面数控磨削工艺的瓶颈，克服磨削中干涉和磨削效率之间的 制约问题，能够在无干涉的前提下仍然高效率的完成叶片曲面的精磨。本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的一种叶片曲面无干 涉周边磨削的方法，采用具有A轴不联动，X、Y、Ζ、B四轴联动的磨床设备，它包括床身、立 柱、砂轮、工作台、磨头、数控部件及加工件叶片，所用砂轮其结构分砂轮中心截面处的半 径、砂轮外圆圆弧半径、砂轮轴杆半径，其特征在于方法步骤1)、叶片轴线沿Z轴方向的方式装夹；2)、为避免干涉先对A轴设置初始摆角a。初始摆角α取决于加工范围、砂轮 直径、砂轮轴杆及夹具部分的尺寸，在程序中设计用户交互界面由工程师输入初始摆角α 值；工作台绕A轴摆动α后固定，然后获取各加工点的单位法向量和在机床坐标系中的位 置向量，记该初始单位法矢量为nw(exQ，ey0, ej，初始位置向量为pw(xwQ，yw0, zw0)；3)、确定待加工点法向磨削半径。根据砂轮轴线与待加工点法矢量的夹角确定法
向磨削半径为
权利要求
一种叶片曲面无干涉周边磨削的方法，采用具有A轴不联动，X、Y、Z、B四轴联动的磨床设备，它包括床身(1)、立柱(2)、砂轮(3)、工作台(4)、磨头(5)、数控部件(6)及加工件叶片(10)，其特征在于方法步骤1)、叶片(10)轴线沿Z轴方向的方式装夹；2)、对A轴设置初始摆角α。工作台(4)绕A轴摆动α后固定，然后获取各加工点的单位法向量和在机床坐标系中的位置向量，记该初始单位法矢量为nw(ex0，ey0，ez0)，初始位置向量为pw(xw0，yw0，zw0)；3)确定待加工点(11)法向磨削半径。根据砂轮轴线(12)与待加工点法矢量(13)的夹角确定法向磨削半径为其中R为砂轮中心截面处的半径(7)；4)、判断各加工点的干涉情况，确定工作台绕B轴的旋转量采用行切法磨削叶片(10)，以等参数截面线为加工路径，叶片(10)上的磨削走刀方向垂直于叶片(10)轴线，待加工点(11)初始的磨削切线方向与走刀方向在同一等参数截面内；令工作台绕B轴旋转β角，使得该点新磨削截面的切线方向垂直于砂轮轴线，满足该点的磨削要求，而后更新该加工点的位置矢量和单位法矢量；5)、确定砂轮(3)表面上能与叶片(10)拟合的磨削接触点在砂轮(3)圆周面上找到一个与更新后的加工点法矢量一致的磨削接触点，将该磨削接触点通过X、Y、Z三轴的平移与叶片上的待加工点(11)重合，从而确定X、Y、Z三轴的移动量；6)、运用数控部件(6)实施X、Y、Z三轴与B轴的四轴联动，实现无干涉磨削加工；7)、每一加工点重复上述过程，形成连续的磨削轨迹，最终完成叶片曲面的全部无干涉磨削加工。FSA00000222787100011.tif
全文摘要
本发明一种叶片曲面无干涉周边磨削的方法，采用四轴联动的磨床设备和砂轮周边圆弧结构，其方法步骤是1)叶片轴线沿Z轴方向的方式装夹；2)对A轴设置初始摆角α；3)确定待加工点法向磨削半径；4)确定工作台绕B轴旋转β角；5)确定砂轮表面上能与叶片拟合的磨削接触点；6)实施X、Y、Z三轴与B轴的四轴联动；7)重复上述过程，形成连续的磨削轨迹，完成全部磨削加工。本发明具有加工精度好、生产效率高的特点，适用于各种难加工材料和不存在曲率突变的各类叶片曲面的磨削加工。
文档编号B24B19/14GK101941170SQ201010249148
公开日2011年1月12日 申请日期2010年8月6日 优先权日2010年8月6日
发明者何卫, 周昕, 周洁, 胡斌, 胡旭晓, 范炳忠, 骆广进 申请人:杭州机床集团有限公司;杭州杭机股份有限公司