UG二次开发的整体叶轮刀位轨迹生成

数控加工技术现代制造工程２００９年第１期

ＵＧ二次开发的整体叶轮刀位轨迹生成’

蒋玲玲，王细洋

（南昌航空大学航空与机械工程学院，南昌３３００６３）

摘要：整体叶轮型面的复杂性，导致造型和数控编程都有一定的难度。基于ＵＧ和Ｖｃ＋＋开发平台，采用等残留高度法，结合全局干涉和局部干涉刀位的修正原理，编制了无干涉刀位轨迹算法。开发出干涉较严重的微型叶轮类零件的五坐标加工程序。通过实验证明，无干涉刀位轨迹算法是可行的，提高了ｕＧ生成整体叶轮刀路的效率，减少了操作，从而提高编程效率，同时可以有效地减少冗余刀具轨迹，提高加工效率和表面质量。

关键词：整体叶轮；ｕＧ软件；ＶＣＨ软件；等残留高度法；全局和局部干涉

中图分类号：ＴＰ３９１．７３文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－３１３３（２００９Ｊ０１—００２５—０４

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Ｏ引言

整体叶轮是中小型航空发动机的关键部件，质量直接影响发动机的工作性能。因此，叶轮的设计和制造技术在透平机械中十分重要。

国外一般应用整体叶轮的五坐标加工专用软件…，主要有美国ＮＲＥＣ公司的ＭＡＸ—Ｄ，ＭＡＸ．ＡＢ叶轮加工专用软件，瑞士Ｓｔａ眦ｇ数控机床所带的整体叶轮加工模块及ｈｙｐｅｎＩｌｉＵ、ｐｏｗｅｍｉＵ等专用叶轮加工软件等。

许多加工整体叶轮的企业多采用一些功能强大、界面良好、适用面广的通用型ＣＡＤ／ＣＡＭ软件，如ＵＧＮＸ、ＣＡｒｌｌＡ、Ｐｒ０／Ｅ等。

国内的西北工业大学等院校和航空航天系统一些发动机专业厂、专业所也实现了整体叶轮的数控加

·航空科学基金资助项目（２００６ｚＥ５６００ｒ７）工。但就总体而言，我国尚缺乏这种专用于叶轮数控加工的编程软件，国内少数工厂已经认识到专用软件的优越性，意欲引进。但国外索价昂贵，不仅浪费大量的外汇，而且由于国外技术保密，运行的软件都采用封闭的功能模块，因此，不能根据实际应用情况或叶轮型号的变化进行修改和开发，所以开发中国产权的叶轮数控加工软件十分必要。

由于高性能叶轮型面的复杂性，刀位计算和数控编程都有一定的难度旧Ｊ。主要表现在：１）叶片的曲面造型很复杂，高性能叶轮一般由非可展直纹面和自由曲面构成，须采用四轴以上联动数控机床加工；２）加工整体叶轮的叶片时，刀具定位的约束条件较多。

由于整体叶轮的造型和制造的复杂性，有时单纯用ｕＧ自身提供的五坐标数控编程中的ｒｎｉⅡ一ｍｕｌｔｌ—ａｘｉｓ加工方法旧Ｊ，并不能生成合理的刀位轨迹，或者要

现代制造工程２００９年第ｌ期数控加工技术

做很多辅助的点、线和面，同时在生成刀位轨迹的时

候，常常出现过切的现象，要通过不断地缩小加工区

域来反复实验。如果不能完全消除过切，就只能反复

调整参数，把过切量调到最小（限制在Ｔ程允许的误

差之内），由此给编程人员带来很多麻烦，影响编程

效率。

本文基于等残留高度刀位轨迹生成算法，采用

ＶＣ＋＋开发ＵＧ平台，提高了ＵＧ生成整体叶轮刀路的

效率和加工表面质量。

１叶片型面刀位轨迹编程步骤

不同形状的刀具其计算中心不同，因此要首先确

定刀具，然后离散叶片曲面，确定每个初始刀位数据，

并进行干涉检查，通过干涉检查和凋整原则计算出无

干涉刀位数据。根据选择的走刀方式，计算下一个刀

位点，编程步骤如图ｌ所示。

叶轮叶片刀位轨迹编程步骤

选择刀具ＪＪ确定走刀方式ＪＪ刀位点坐标

塑型圆圆一

露ｆ初始刀轴矢量ｆ

图ｌ叶轮叶片刀位轨迹编程步骤

１．１刀具的选择

选择刀具时，要根据所加工工件的形状及各组成曲面的特性选取。在加工叶轮时，须保证叶轮流道可以容纳刀具，即刀具直径必须小于相邻叶片的最小间距，否则刀具必与叶片发生干涉。本文讨论的整体叶轮叶片间最小间距为３．７３ｍｍ，因此，本文选择的刀具是直径为３．５ｍｍ的球头铣刀。

１．２刀具轨迹的生成方法

本文采用等残留高度法生成叶片的刀具轨迹。这种方法的基本思路是，由曲面上一条曲线（可以是曲面的一条边界）作为初始刀具轨迹，计算下一条轨迹，后条轨迹总是在前条轨迹的基础上计算出，同时保持相邻轨迹之间的残留高度为常数，该常数小于给定设计误差。１．２．１刀位点坐标的计算方法

刀位点数据（ＣｕｔｔｅｒＬｏｃａｔｉｏｎＤａｔａ，ＣＬＤａｔａ）是描述刀具在加工过程中精确位置的数据，包括刀心坐标和刀轴矢量。所有的刀位点按一定方式输出形成刀位２６肚Ｍ似卜Ｉｒ＋凰ｉｎ”ｒｃｏｓａＩ鸠２匕ｃ｝ｃｏｊ

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