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基于4+2轴机床的叶轮加工技术

石一琨 朱燏 陈志同

石一琨, 朱燏, 陈志同等 . 基于4+2轴机床的叶轮加工技术[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(10): 2127-2134. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0773
引用本文: 石一琨, 朱燏, 陈志同等 . 基于4+2轴机床的叶轮加工技术[J]. 北京航空航天大学学报, 2017, 43(10): 2127-2134. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0773
SHI Yikun, ZHU Yu, CHEN Zhitonget al. Impeller machining technology based on 4+2-axis machine tool[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(10): 2127-2134. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0773(in Chinese)
Citation: SHI Yikun, ZHU Yu, CHEN Zhitonget al. Impeller machining technology based on 4+2-axis machine tool[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(10): 2127-2134. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0773(in Chinese)

基于4+2轴机床的叶轮加工技术

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2016.0773
基金项目: 

国家科技重大专项 2013ZX04011031

详细信息
    作者简介:

    石一琨  男, 硕士研究生。主要研究方向:CAD/CAM技术、数控加工编程技术

    朱燏  男, 博士研究生。主要研究方向:CAD/CAM技术、数控加工编程技术

    陈志同  男, 博士, 教授, 博士生导师。主要研究方向:五坐标数控加工编程技术、数控加工过程参数优化

    通讯作者:

    陈志同, E-mail: ztchen@buaa.edu.cn

  • 中图分类号: V232.3;TP319

Impeller machining technology based on 4+2-axis machine tool

Funds: 

National Science and Technology Major Project 2013ZX04011031

More Information
  • 摘要:

    为扩展4轴机床的加工能力,使4轴机床具有使用鼓形刀具加工叶轮类零件的能力,将4轴机床扩展至4+2轴机床。从机构学角度对4+2轴机床进行运动学分析,证明了4+2轴加工方法的刀具姿态具有一个可优化的角度。根据机床运动链模型,推导了机床半联动轴参数与刀具姿态角度、联动轴运动参数之间的运动变换关系,得到了求解切触点处刀位信息的方法。根据对复杂曲面的几何分析、刀具干涉和机床运动范围,给出了一种4+2轴加工叶片的2个半联动轴参数选择方法。推导了4+2轴加工方法的刀轨生成算法。通过4+2轴叶轮加工实验,验证了4+2轴加工方法的可行性。实验结果表明,4+2轴加工方法生成的刀轨可用,使用4+2轴加工方法加工叶轮叶片的方案是可行的,具有生产应用价值。

     

  • 图 1  4+2轴机床模型

    Figure 1.  4+2-axis machine tool model

    图 2  4+2轴机床坐标系

    Figure 2.  Coordinate systems of 4+2-axis machine tool

    图 3  局部坐标系

    Figure 3.  Local coordinate system

    图 4  刀轴矢量的可达锥面

    Figure 4.  An accessible cone of tool axis vector

    图 5  锥面上的任意主轴方向经A轴运动皆可目标刀轴方向重合

    Figure 5.  Every tool axis direction in a cone coinciding with target tool axis direction by rotating around A axis

    图 6  刀轨生成算法流程图

    Figure 6.  Flowchart of tool path generation algorithm

    图 7  叶轮模型

    Figure 7.  Impeller model

    图 8  半对称鼓形刀刃口母线尺寸

    Figure 8.  Generatrix dimensions of semi-symmetric drum-like cutting edge

    图 9  叶背刀轴矢量端点分布

    Figure 9.  Distribution of tool axis vector endpoints on suction surface

    图 10  VERICUT切削仿真结果

    Figure 10.  Cutting simulation result with VERICUT

    图 11  欠切仿真局部放大视图

    Figure 11.  Partial enlarged view of undercut simulation

    图 12  加工过程和实验结果

    Figure 12.  Machining process and experimental results

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出版历程
  • 收稿日期:  2016-10-06
  • 录用日期:  2016-12-09
  • 网络出版日期:  2017-10-20

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