一种自适应涡轮盘榫槽倒圆角刀路规划加工方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种自适应涡轮盘榫槽倒圆角刀路规划加工方法及系统，包括以下步骤：依据榫槽倒圆角图纸，建立涡轮盘榫槽倒圆角模型；在涡轮盘榫槽倒圆角模型的每个榫槽内侧齿面深度方向上均匀布置若干测量点，测量点用于确定每个榫槽的角向旋转量；装夹涡轮盘，依据涡轮盘榫槽倒圆角模型上的测量点，使用探针对实际涡轮盘上的榫槽进行测量，获得榫槽测量点的实测值；依据榫槽测量点的实测值和理论值，获得榫槽从实际装夹位置到所期望的理论装夹位置之间的误差变换；将误差变换作用到理论刀路上，规划获得补偿后的自适应刀路，基于补偿后的自适应刀路加工榫槽倒角

【技术实现步骤摘要】
一种自适应涡轮盘榫槽倒圆角刀路规划加工方法及系统


[0001]本专利技术涉及机械加工
，尤其是指一种自适应涡轮盘榫槽倒圆角刀路规划加工方法及系统
。

技术介绍

[0002]涡轮盘是航空发动机的关键连接结构，在工作状态下承受巨大荷载，零件的表面完整性非常重要
。
而榫槽加工一般采用线割或者靠成型刀拉削成型等方式，由于拉削加工周期短而成为主要加工工艺对象，但加工后棱边存在尖角
、
锐边以及毛刺，因此需要对其进行倒圆角，参见图1为涡轮的示意图
。
榫槽倒圆角加工目的为：消除尖角和锐边以防止与叶片榫头配合时刮伤轮廓表面，再者消除棱边残余应力集中以提高叶片的使用寿命
,
涡轮盘榫槽倒角
。
[0003]传统的榫槽倒圆角的加工方式如下：
(1)
传统的电动工具加精修抛磨：针对倒圆角表面粗糙度要求不是那么高的情况下，会先使用电动工具把槽的锐角多余处先去除，再用精修抛磨机把周边的位置进行光顺处理
。
操作人员打磨时不能过于用力容易出现划痕产生尖角
。
这样也能在一定程度上解决机床占用率，以及操作人员的专业技能水准不需要那么专业；
(2)
传统编程五轴加工：传统加工方式为首先编程人员通过编程策略预留余量的形式，把理论刀路算好，输出成机床能运用的指令，再者通过操作人员每加工一个榫槽倒角肉眼观察无误后，在往下继续加工
。
但是这种加工方式首先一方面每个榫槽的角向基准难找正，另一方面榫槽在拉削过程中受拉床精度的影响，每个榫槽在涡轮盘圆弧周长上存在位置累计误差，在数控设备上圆周矩阵循环加工到一定数量后，榫槽倒圆角搭接部位容易出现台阶等缺陷，需要工艺人员或者操作人员及时调整加工程序，以消减累计误差，这种加工方式，人为干预较多，操作机床专业技能要求高
。
且存在较多加工风险，整个加工周期长；
(3)
专用倒角机加工：倒角专机通常是有专门的特定成型刀具，此刀具根据实际圆角形状制作而成
。
在加工批量件上得以存在优势，而此类零件榫槽的形状和种类有限制，因此加工效率高，但是一般这类机床都是进口为主，所以配套的刀具也是专门定制的，因此周期会拉长，不易管控，难以达到一定的通用性
。

技术实现思路

[0004]为此，本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术中榫槽倒圆角加工精度差，加工周期长等技术缺陷
。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种自适应涡轮盘榫槽倒圆角刀路规划加工方法，包括以下步骤：
[0006]S1、
依据榫槽倒圆角图纸，建立涡轮盘榫槽倒圆角模型，编制理论刀路，其中，所述涡轮盘榫槽倒圆角模型中榫槽两侧倒圆且圆角间光顺过渡；
[0007]S2、
在涡轮盘榫槽倒圆角模型的每个榫槽内侧齿面深度方向上均匀布置若干测量点，所述测量点用于确定每个榫槽的角向旋转量；
[0008]S3、
装夹涡轮盘，依据涡轮盘榫槽倒圆角模型上的测量点，使用探针对实际涡轮盘上的榫槽进行测量，获得榫槽测量点的实测值；
[0009]S4、
依据榫槽测量点的实测值和理论值，获得榫槽从实际装夹位置到所期望的理论装夹位置之间的误差变换；
[0010]S5、
将误差变换作用到理论刀路上，规划获得补偿后的自适应刀路，基于补偿后的自适应刀路加工榫槽倒角
。
[0011]作为优选的，所述
S3
中，待测量的榫槽具有多个，多个待测量的榫槽沿涡轮盘周向均布以消除铣削加工中存在的周向累计误差
。
[0012]作为优选的，所述
S3
中，所述榫槽测量点的实测值的获得包括：
[0013]依据涡轮盘榫槽倒圆角模型上的测量点，使用探针对实际涡轮盘上的榫槽进行测量，获得探头球尖点的坐标值；
[0014]对探头球尖头的坐标值进行半径补偿，得到探头与榫槽接触点的坐标值，所述探头与榫槽接触点的坐标值为榫槽测量点的实测值，其中，所述半径补偿对应探头的球尖头所对应的半径
。
[0015]作为优选的，所述
S4
包括：
[0016]令榫槽测量点的实测值为
P
i
，所述榫槽测量点的实测值对应的理论值为
p
′
i
，实际装夹误差对应的刚体变换为
A
；
[0017]构建位置误差的非线性最小二乘方程
[0018]求解所述非线性最小二乘方程，获得榫槽从实际装夹位置到所期望的理论装夹位置之间的刚体变换
A
‑1，
A
‑1即为误差变换
。
[0019]作为优选的，所述
S5
中，将误差变换作用到理论刀路上，规划获得补偿后的自适应刀路，包括：
[0020]令理论刀路中刀位点为
P
bcp
，刀轴矢量为
V
tov
；
[0021]将误差变换
A
‑1作用到理论刀路上，获得实际刀路中的刀位点为
P
′
bcp
，刀轴矢量为
V
′
tov
，其中，
P
′
bcp
＝
A
‑1·
P
bcp
，
V
′
tov
＝
A
‑1·
V
tov
。
[0022]作为优选的，所述
S3
中，探针在进行测量时，包括：
[0023]回退距离
、
安全距离和搜索距离；
[0024]所述回退距离为测量完成之后测头回退到安全高度的距离；
[0025]所述安全距离为测头开始运动测量时从接近点到工件表面的距离；
[0026]所述搜索距离为测头运动到规划的工件表面位置时，仍然未与工件发生接触，还允许继续搜索探测的距离
。
[0027]作为优选的，所述
S3
中，装夹涡轮盘，包括：
[0028]对涡轮盘进行底部支撑，通过压板压住涡轮盘的安装法兰边以固定涡轮盘；
[0029]其中，所述压板不与测头和刀具发生干涉，所述测头上设置有探针
。
[0030]作为优选的，所述
S1
中，依据榫槽倒圆角图纸，建立涡轮盘榫槽倒圆角模型，包括：
[0031]根据榫槽倒圆角图纸，在
UG
中将相关尺寸信息建立在模型上，从而创建完整的涡轮盘榫槽模型
。
本专利技术公开了一种自适应涡轮盘榫槽倒圆角刀路规划加工系统，包括：
[0032]理论模型构建模块，所述理论模型构建模块依据榫槽倒圆角图纸，建立涡轮盘榫槽倒圆角模型，编制理论刀路，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种自适应涡轮盘榫槽倒圆角刀路规划加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
依据榫槽倒圆角图纸，建立涡轮盘榫槽倒圆角模型，编制理论刀路，其中，所述涡轮盘榫槽倒圆角模型中榫槽两侧倒圆且圆角间光顺过渡；
S2、
在涡轮盘榫槽倒圆角模型的每个榫槽内侧齿面深度方向上均匀布置若干测量点，所述测量点用于确定每个榫槽的角向旋转量；
S3、
装夹涡轮盘，依据涡轮盘榫槽倒圆角模型上的测量点，使用探针对实际涡轮盘上的榫槽进行测量，获得榫槽测量点的实测值；
S4、
依据榫槽测量点的实测值和理论值，获得榫槽从实际装夹位置到所期望的理论装夹位置之间的误差变换；
S5、
将误差变换作用到理论刀路上，规划获得补偿后的自适应刀路，基于补偿后的自适应刀路加工榫槽倒角
。2.
根据权利要求1所述的自适应涡轮盘榫槽倒圆角刀路规划加工方法，其特征在于，所述
S3
中，待测量的榫槽具有多个，多个待测量的榫槽沿涡轮盘周向均布以消除铣削加工中存在的周向累计误差
。3.
根据权利要求1所述的自适应涡轮盘榫槽倒圆角刀路规划加工方法，其特征在于，所述
S3
中，所述榫槽测量点的实测值的获得包括：依据涡轮盘榫槽倒圆角模型上的测量点，使用探针对实际涡轮盘上的榫槽进行测量，获得探头球尖点的坐标值；对探头球尖头的坐标值进行半径补偿，得到探头与榫槽接触点的坐标值，所述探头与榫槽接触点的坐标值为榫槽测量点的实测值，其中，所述半径补偿对应探头的球尖头所对应的半径
。4.
根据权利要求1所述的自适应涡轮盘榫槽倒圆角刀路规划加工方法，其特征在于，所述
S4
包括：令榫槽测量点的实测值为
P
i
，所述榫槽测量点的实测值对应的理论值为
P
′
i
，实际装夹误差对应的刚体变换为
A
；构建位置误差的非线性最小二乘方程求解所述非线性最小二乘方程，获得榫槽从实际装夹位置到所期望的理论装夹位置之间的刚体变换
A
‑1，
A
‑1即为误差变换
。5.
根据权利要求1所述的自适应涡轮盘榫槽倒圆角刀路规划加工方法，其特征在于，所述
S5
中，将误差变换作用到理论刀路上，规划获得补偿后的自适应刀路，包括：令理论刀路中刀位点为
P
bcp
，刀轴矢量为
V
tov
；将误差变换
A
‑1作用到理论刀路上，获得实际刀路中的刀位点为
P...

【专利技术属性】
技术研发人员：左武森，陈梓萱，张凯锋，
申请(专利权)人：苏州千机智能软件有限公司，
类型：发明
国别省市：