[发明专利]基于特征的整体叶盘流道粗加工插铣加工轨迹自动生成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种CAD/CAM技术，尤其是一种航空发动机的CAM技术，具体地说是一种基于特征的整体叶盘流道粗加工插铣加工轨迹自动生成方法。 

背景技术

随着航空发动机推重比的日益提高，在风扇与压气机中整体叶盘结构得到越来越多的应用。整体叶盘在结构上以转轮毂面为主体周向分部复杂型面的岛屿凸台，零件最薄处仅为2-3mm厚，且开敞性较差，属多岛屿复杂薄壁结构件。这样的结构在省去了连接用的榫头、榫槽的同时也带来了单件结构复杂、刚性差、材料加工难度大、加工质量要求高等一系列加工难点。在传统的整体叶盘的粗加工中采用层切法，其数控加工编程主要在一些商品化CAM平台上进行，如西门子的UG NX，PTC的Pro/E，Cimatron的Cimatron NC等，其技术相对成熟，但仍存在加工效率低下等问题，尤其是在钛合金、高温合金切削中，而插铣的加工方式相对层切而言，加工效率更高，刀具磨损较小，是更为高效的加工方式，但在使用上述软件进行插铣加工程序的编制时，需要人工手动建立大量的辅助几何元素，难度高，工作量大，另外在人工编程时，往往由于人为疏忽、经验不足等人为因素导致编程质量的稳定性较差，后期需要结合大量的仿真工作进行程序的优化，导致编程规范性不足，效率低下，知识的积累性差。 

鉴于以上问题急需一种能够自动生成整体叶盘流道插铣加工轨迹的方法，在申请号为201410188103.5，发明名称为“航空发动机机匣特征识别方法”的中国专利中，定义了整体叶盘中叶片及流道特征，定义准确，满足整体叶盘加工需求，此外，航空制造技术杂志2014年第7期P76－79公开的论文“基于特征的开式整体叶盘插铣粗加工刀轴矢量优化生成方法”中提出了基于特征的开式整体叶盘粗加工插铣加工轨迹自动生成方法，针对整体叶盘提出有效的流道插铣四轴刀轨生成方法，以上材料均为本发明的提出打下了坚实的基础。 

本发明提出一种基于特征的整体叶盘粗加工插铣加工轨迹自动生成方法，它首先通过人工点选流道特征面或自动读取整体叶盘叶片及流道特征信息，得到所需加工的流道特征，分析流道特征结构特点确定优化的加工方式，利用直纹面包络叶片型面的方法自动构建流道粗加工插铣的加工区域，然后根据加工资源库中的数据，可以选择自动生成或由人工输入流道插铣所需的加工工艺信息，实现加工轨迹的自动生成。该整体叶盘流道粗加工 插铣加工轨迹自动生成方法采用较为优化的加工区域构建方式和刀轴创建方法，可以实现复杂整体叶盘的五轴插铣加工轨迹自动生成，且计算效率高、正确率高、灵活性强，大大减轻了工程人员的编程工作量，同时支持单个流道及多个流道的批量处理，能够满足工程人员的不同需求。 

发明内容

本发明的目的是针对目前CAM系统中缺少航空发动机整体叶盘流道插铣加工的模式，以及现有加工编程效率低、难度大、质量差、灵活性不足等问题，提出一种基于特征的航空发动机整体叶盘流道粗加工插铣加工轨迹自动生成方法。首先通过人工点选流道特征面或自动读取整体叶盘叶片及流道特征信息，得到所需加工的流道特征，分析流道特征结构特点自动选择或由人工输入优化的加工方案，根据所选加工方案，利用直纹面包络叶片型面的方法自动构建流道粗加工插铣的加工区域，然后根据加工资源库中的数据，可以选择自动生成或由人工输入流道插铣所需的加工工艺信息，实现加工轨迹的自动生成。该整体叶盘流道粗加工插铣加工轨迹自动生成方法计算效率高、灵活性强，大大减轻了工程人员的编程工作量，同时支持单个流道及多个流道的批量处理，能够满足工程人员的不同需求。 

本发明的技术方案是： 

一种基于特征的整体叶盘流道粗加工插铣加工轨迹自动生成方法，其特征在于它包括以下步骤： 

(1)在CAM环境下，通过自动读取或手动点选的方式，得到一个或多个流道特征面列； 

(2)分析流道特征结构特点，自动选择或人工输入优化的加工方式； 

(3)根据所选加工方式，结合流道特征面列或插铣毛坯，采用直纹面包络叶片型面的方式，自动构建每个流道的插铣加工区域，主要包含两侧面(叶片型面的直纹包络面)、顶面、底面以及前后面； 

(4)根据加工资源库中的数据，采用自动和人工相结合的方式，进行插铣加工工艺决策，得到加工工艺方案； 

(5)依据流道加工区域及加工工艺方案，自动生成插铣加工轨迹。 

所述的待加工的流道特征面列主要包含两类：流道的侧面和底面。可采用自动和手动两种方式获得流道特征面列，并且两种方式都支持单个流道和多个流道特征面列的提取或点选，可由操作人员根据实际需要自由决定。