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航空发动机叶片是发动机的核心部件之一,发动机的性能在很大程度上取决于叶片型面的设计和制造水平。航空发动机叶片的主型面是一种复杂的空间自由曲面,而空间自由曲面的加工又比较困难,精度难以保证。有些叶片叶身中部带有阻尼台,阻尼台表面是由许多不规则的片体构成的组合曲面,而组合曲面之间的连接关系又非常复杂,可能存在切矢不连续、缝隙和重叠等现象,加工时很容易发生干涉。现有的数控加工仿真软件大多数都是通用性软件,采用通用软件进行加工仿真是不考虑加工变形的,对于阻尼台的加工,采用这些软件无法得到满意的结果。针对航空发动机叶片的加工,专用的数控加工仿真软件很少,引进国外的专用软件价格十分昂贵,而现有的国产叶片数控加工仿真专用软件还不成熟,存在诸多问题。因此,针对上述情况,研究航空发动机叶片的数控铣削加工方法、开发叶片加工仿真专用软件具有重要的现实意义和实用价值。
本文针对上述问题,研究了航空发动机叶片主型面和阻尼台的加工方法,以及叶片和阻尼台的清根加工方法。并采用变步长法控制加工精度,采用反变形补偿法控制加工变形,保证了加工精度,提高了加工效率。本文采用圆角过渡法和刀轴矢量自动调整法避免干涉,实现了叶片主型面和阻尼台的无干涉加工。
基于以上方法,本文运用VC++编程工具在ACIS几何平台上开发了BladeMillCAM叶片加工仿真软件,该软件能够实现叶片主型面的加工、阻尼台的加工、叶片清根加工、阻尼台清根加工、刀轨编辑、后置处理和加工仿真等功能。最后,运用该软件对某航空发动机叶片进行加工仿真,将后置处理所生成的刀位文件导入目前较为成熟的计算机辅助制造软件系统MasterCAM和VERICUT中进行加工仿真验证,证明了本文所采用的航空发动机叶片加工方法的正确性和软件系统的可靠性。