基于机床运动学约束球头刀多轴加工刀轴矢量优化方法

来源：机械工程学报杂志2015年第23期北京时间：

作者：徐汝锋, 陈志同, 孟凡军, 张云, 吴献珍

单位：1. 山东理工大学机械工程学院 淄博 255049；；2. 北京航空航天大学机械工程及自动化学院 北京 100191；；3. 中航工业昌河飞机工业(集团)有限责任公司 景德镇 333000

摘要：针对目前航空发动机叶片进排气边加工精度和表面质量较差的问题，提出了一种基于机床运动学约束球头刀多轴加工刀轴矢量优化方法。建立刀位优化变量与刀位数据之间的关系方程，同时建立刀位数据与机床回转轴角度之间的运动变换方程，从而推导出刀位优化变量与机床回转轴角度之间的关系方程。通过求解上述方程得到球头刀多轴加工复杂曲面的刀轴矢量计算公式。在此基础上，给出球头刀多轴加工刀轴矢量优化方法和刀轨生成方法。同时，以某航空发动机叶片为例，分析了本文算法和Sturz算法对机床回转轴角度的影响。分别利用本文算法和Sturz算法生成该叶片进气边加工的刀轨，并在五轴数控机床上进行加工试验。试验结果表明，该算法能够避免加工过程中机床回转轴的大幅波动，使机床轴运动更加平稳和光滑，从而提高曲面的加工质量和加工效率，具有一定的实际应用价值。

关键词：刀轴矢量,多轴加工,复杂曲面,球头刀,运动学约束；

基金资助：国家自然科学基金(51105026)、高等学校博士学科点专项科研基金(20111102110021)和山东省优秀中青年科学家科研奖励基金(BS2013ZZ002)资助项目