叶片数控加工关键技术的研究
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２１ ０ ０年 ６月
机床与液压
Ｍ ＡＣＨＩ ＮＥ ＯＯＬ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬ ＣＳ Ｔ Ｉ
Ｊｎ ２ １ ｕ．０ ０
Ｖ０． ８ Ｎｏ ｌ １ ３ ．１
第３ ８卷 第 ｌ 期 １
Ｄ Ｉ １．９９ ｊｉ ｎ １０ — ８ １２ １． １０ ６ Ｏ ： ０ ３ ６／．ｓ ． ０ １ ３ ８．０ ０ １．０ ｓ
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Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｂａ ｅ ｎ ｔ ｅ ｓｒ ｃｕ ａ ｈ ｒ ｃｅ ｉ ｉｓｏ ｌ ｄ ， ｔｅ ｋ ｙ ｔｃ ｎ ｌ ｇｅ ｆＣ ｃ ｉ ｉ ｇ ｏ ｌｄ ｌ ａ ａｙ ｅ ｓ ｄ ｏ ｈ ｔ ｔ ｒｌｃ ａ ａ ｔ ｒ ｔ ｆｂ ａ ｅ ｈ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓｏ ＮＣ ｍａ ｈｎ ｎ ｆｂａ ｅ Ｗｅ￣ ｎ ｌｚ ｄ， ｉ－ ｕ ｓｃ ＇ ｎ
叶 片数 控 加工 关键 技术 的研 究
李海滨 ，余颖婷
（ 西北 工业 大学现代设 计 与集成制 造技 术教 育部 重 点 实验 室 ，陕西西安 ７０７ ） １０ ２
摘要 ：介绍叶片的结构特点 ，分析叶片数控加 工 的关 键技 术 ，包括 叶片 的造型技 术 、叶片 的加 工工 艺与刀 路轨迹规 划 、叶片刀具轨迹计算 、叶片加工变形控制等。同时介绍 叶片加工时刀具的选择 ，四坐标端铣刀和球 头刀 的刀位计算。
Ｌ ｉｉ Ｉ Ｈａｂ ｎ．ＹＵ ｎ ｔ Ｙｉ ｇ ｉ ｎｇ
（ ｅ ａ ｏａ ｒ ｏ ｎｓ ｙｏ ｄ ｃｔ ｎｆｒ ｏｔｍ ｏａｙＤ ｓ ｎａｄＩｔｇａ ｄ Ｋ ｙＬ ｂ ｒ ｏｙ ｆ ｉ ｒ ｆ ｕ ａ ｏ ｎ ｐ ｒｒ ｅｉ ｎ ｅｒｔ ｔ Ｍｉ ｔ Ｅ ｉ ｏＣ ｅ ｇ ｎ ｅ
叶片是 机械 制造业 中最 典 型的零 件之 一 ，在航 空 、汽车、船舶等 领 域都 有广 泛 的使 用 ，如 蒸 汽轮 机 、水轮机 、航空发动机里的涡轮压气机等。叶片类 零件多属 于复杂薄壁零件 ，种类繁多 ，而且大部分 叶 片型面是 由几何 精 度要求 较 高 的 自由曲面组 成。 因 此 ，叶片加工现在广泛使用现代数控加工技术 。作者 从 叶片的造型 、刀路规划 、刀位轨迹计算 以及叶片变 形 控制 ４个方 面进行 了研究 ，较好地解决 了叶片数 控 加工中的几项关键技术 。
２ 叶片 的数控加 工关 键技 术
２ １ 叶 片造 型 技 术 ．
１ 叶片的结 构特点
图 ｌ 带阻尼 台的叶片及 各部位名称示意图
图 ２ 不带阻尼
台的叶片
叶片一般有 叶身 、榫根 、橼板 ３个部分组 成。叶
身一般是直纹 面或复杂的 自由曲面。直纹面又可以分 为可展 和不可展 。可展直纹 面和具有平坦方向的 自由 曲面可利用常规 的机械加工 手段进行加工 ，自由曲面 和不可展 的则需要多坐标机床来进行加工 ，相对来说
关键词 ：叶片造 型 ；刀路规划 ；刀具轨迹计算 ；变形控制
中图分类号 ：Ｔ ６ ９ Ｇ ５
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１０ —３８ （０ ０ １— １ ３ ０ １ ８ １ ２ １ ）１ｅ ｃ ｎｏ ｏ ｉｓ ｏ ａ ｅ Ｓ ＮＣ ａ ｈ ｎ ｎ ｓ ａ ｃ ｎ ｈ ｙ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ ｅ ｆＢｌ ｄ ’ Ｍ ｃ ｉｉｇ
加工方法较为复杂。叶身又可分为叶尖 、叶身 中段和 叶根 ｕ 。靠近榫头较厚 的部分称为叶根 ，另一端则被 Ｊ 叫做 叶尖 ，较薄。叶片各部分结构 名称见 图 １ 。在 叶 身中段 ，有的叶片还带有阻尼台 ，因此 叶片还可以分 为带阻尼台 （ 图 Ｉ 和不 带 阻尼 台 的叶 片 （ 图 如 ） 如 ２ 。带 阻尼 台的 叶片一 般 是 因为 叶片较 长 ，阻尼 台 ） 的主要作用是加强叶片本身的强度 。
ｃ ｕ ｉ ｇ ｍｏ ｅｉ ｇ ｔｃ ｎ ｌｇ ｆｂ ａ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓ ｇ ｔｃ ｎ ｌｇ ｄ ｔｏ ａｈ ｐａ ｎｎ ， ｃ ｌ ｕａ ｏ ｆｔｏ ａｈ， ｄ ｆｒ ｔ ｎ ｐ ｏ ｅ ｓ ｇ ｌ ｄ ｎ ｄ ｌ ｈ ｏｏ ｙ ｏ ｌ ｄ ， ｒ ｃ ｓｉ ｈ ｏｏ ａ ｏ ｌｐ ｔ ｌｎ ｉ ｇ ａ ｃ ｌｔ ｎ ｏ ｌｐ ｔ ｎ ｅ ｎ ｅ ｙ ｎ ｉ ｏ ｅｏ ｍａｉ ｒ ｃ ｓ ｉ ｏ ｎ ｃ ｎ ｒｌａ ｄ Ｓ ｎ Ｔ ｅ ｃ ｏｃ ｓｏ ｒ ｃ ｓｉ ｇｔｏ ｅ ｅｉ ｔ ｄ ｃ ｄ，ａ ｄ ｔ ｅｃ ｃ ｌｔ ｎ ｕ ｔｒｐ ｓｔ ｎ ｏ ｎ ｌ ｎ ｕ ｔｒ ｄｂ ｌ－ ｏ ｔ Ｏ０ ． ｈ ｈ ｉｅ ｆ ｏ ｅ ｓｎ ｌｗ ｒ ｒ ｕ ｅ ｎ ａ ｕ ａｉ ｓｏ ｃ ｔ ｏ ｉ ｏ ｅ ｄ ｍｉ ｉ ｇｃ ｔ ａｌ ｏ ｎ ｐ ｏ ｎ ｏ ｈ ｌ ｏ ｆ ｅ ｉ ｆ ｌ ｅａ ｎ ｅ ｄ ｍｉ ｉ ｇ ｃ ｔ ｒ ｏ ｘｓ ｈ ｇ ｐ ｅ ｌ ｎ ｅ ｅ ｉ ｔ ｄ ｃ ｄ ｎ ｌ ｎ ｕｔ ｒ ａ ｉ ｉｈ ｓ ｅ ｄ ｍｉ ｉ ｇ ｗ ｒ ｒ ｕ ｅ ． ｌ ｅｆ ４ ｌ ｎ ｏ Ｋｅ ｗｏ ｄ ：Ｍｏ ｅ ｉｇ ｏ ｌｄ ；Ｔ ｏ ａｈ ｐ ａ ｎ ｎ ；Ｃａｃ ｌｔ ｎ ｏ ｏ ａｈ；Ｄｅｏ ａ ｉｎ ｃ ｎ ｒｌ ｙ ｒｓ ｄ ｌ ｆｂ ａ ｅ ｎ ｏ ｌ ｔ ｌｎ ｉ ｇ ｐ ｌ ｕａ ｉ ｆｔ ｌ ｔ ｏ ｏ ｐ ｆｒ ｔ ｏ ｔ ｍ ｏ ｏ
机床与液压
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第３ ８卷 第 ｌ 期 １
Ｄ Ｉ １．９９ ｊｉ ｎ １０ — ８ １２ １． １０ ６ Ｏ ： ０ ３ ６／．ｓ ． ０ １ ３ ８．０ ０ １．０ ｓ
Ｍ ｎ ｆ ｔｒ ｇ ｏｔ ｅｔ ｏ ｔ ｈ ｉ Ｕ ｉ ｒｔ ，Ｘ ’ｌ ｈａ ｘ ７ ０ ７ ，Ｃ ｉａ ａ ｕａ ｕｉ ，Ｎ ｒ ｗ ｓ ｒ Ｐ ｌ ｅ ｎｃ ｎｖ ｓｙ ｉ ｌＳ ａｎｉ ０ ２ ｈｎ ） ｃ ｎ ｈ ｅ ｎ ｙｃ ｅｉ ａ １
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叶 片数 控 加工 关键 技术 的研 究
李海滨 ，余颖婷
（ 西北 工业 大学现代设 计 与集成制 造技 术教 育部 重 点 实验 室 ，陕西西安 ７０７ ） １０ ２
摘要 ：介绍叶片的结构特点 ，分析叶片数控加 工 的关 键技 术 ，包括 叶片 的造型技 术 、叶片 的加 工工 艺与刀 路轨迹规 划 、叶片刀具轨迹计算 、叶片加工变形控制等。同时介绍 叶片加工时刀具的选择 ，四坐标端铣刀和球 头刀 的刀位计算。
Ｌ ｉｉ Ｉ Ｈａｂ ｎ．ＹＵ ｎ ｔ Ｙｉ ｇ ｉ ｎｇ
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叶片是 机械 制造业 中最 典 型的零 件之 一 ，在航 空 、汽车、船舶等 领 域都 有广 泛 的使 用 ，如 蒸 汽轮 机 、水轮机 、航空发动机里的涡轮压气机等。叶片类 零件多属 于复杂薄壁零件 ，种类繁多 ，而且大部分 叶 片型面是 由几何 精 度要求 较 高 的 自由曲面组 成。 因 此 ，叶片加工现在广泛使用现代数控加工技术 。作者 从 叶片的造型 、刀路规划 、刀位轨迹计算 以及叶片变 形 控制 ４个方 面进行 了研究 ，较好地解决 了叶片数 控 加工中的几项关键技术 。
２ 叶片 的数控加 工关 键技 术
２ １ 叶 片造 型 技 术 ．
１ 叶片的结 构特点
图 ｌ 带阻尼 台的叶片及 各部位名称示意图
图 ２ 不带阻尼
台的叶片
叶片一般有 叶身 、榫根 、橼板 ３个部分组 成。叶
身一般是直纹 面或复杂的 自由曲面。直纹面又可以分 为可展 和不可展 。可展直纹 面和具有平坦方向的 自由 曲面可利用常规 的机械加工 手段进行加工 ，自由曲面 和不可展 的则需要多坐标机床来进行加工 ，相对来说
关键词 ：叶片造 型 ；刀路规划 ；刀具轨迹计算 ；变形控制
中图分类号 ：Ｔ ６ ９ Ｇ ５
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１０ —３８ （０ ０ １— １ ３ ０ １ ８ １ ２ １ ）１ｅ ｃ ｎｏ ｏ ｉｓ ｏ ａ ｅ Ｓ ＮＣ ａ ｈ ｎ ｎ ｓ ａ ｃ ｎ ｈ ｙ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ ｅ ｆＢｌ ｄ ’ Ｍ ｃ ｉｉｇ
加工方法较为复杂。叶身又可分为叶尖 、叶身 中段和 叶根 ｕ 。靠近榫头较厚 的部分称为叶根 ，另一端则被 Ｊ 叫做 叶尖 ，较薄。叶片各部分结构 名称见 图 １ 。在 叶 身中段 ，有的叶片还带有阻尼台 ，因此 叶片还可以分 为带阻尼台 （ 图 Ｉ 和不 带 阻尼 台 的叶 片 （ 图 如 ） 如 ２ 。带 阻尼 台的 叶片一 般 是 因为 叶片较 长 ，阻尼 台 ） 的主要作用是加强叶片本身的强度 。
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