1 葉片汽道及葉頂、葉根圓角數(shù)控加工程序的特點(diǎn)

葉片汽道型線十分復(fù)雜為空間三維設(shè)計(jì)，首先我們對(duì)葉型數(shù)據(jù)點(diǎn)采用B-Spline曲面進(jìn)行擬合，這樣構(gòu)造的曲面通過所給型值點(diǎn)，然后，綜合加工帶寬度、走刀步長、刀具半徑等方面的因素對(duì)其型面從橫向、縱向分別進(jìn)行插值加密，確定數(shù)控加工程序所經(jīng)過的數(shù)據(jù)點(diǎn)，從而編制數(shù)控加工程序。在編制數(shù)控加工程序時(shí)，本著基準(zhǔn)統(tǒng)一、減少走刀次數(shù)的原則，把葉片汽道型面；葉頂、葉根圓角；進(jìn)、出汽邊圓角的數(shù)控加工程序編制在一起，這樣對(duì)中等長度葉片的程序就可達(dá)到幾萬條。其程序的特點(diǎn)是；程序段較長，程序坐標(biāo)點(diǎn)中跨度較大，四坐標(biāo)或五坐標(biāo)程序數(shù)據(jù)繁瑣，出錯(cuò)的機(jī)會(huì)較多。

2 分析葉片數(shù)控加工程序中常見的錯(cuò)誤

由于目前葉片汽道設(shè)計(jì)的越來越復(fù)雜，精度要求越來越高，因此數(shù)控加工程序也越來越復(fù)雜，出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率也隨之增加。通常情況下，如果加工程序編制的不恰當(dāng)，可能出現(xiàn)下列問題：

1. 刀具與工件之間發(fā)生干涉或碰撞；
2. 刀具半徑選擇過大,零件加工不完全，出現(xiàn)大的殘留；
3. 刀具半徑選擇過小,切削效率較低；
4. 機(jī)床進(jìn)給速度或冷卻狀態(tài)不合適；
5. 加工方案不合理，影響加工效率；
6. 機(jī)床的控制系統(tǒng)不接受加工程序；
7. 零件外形或尺寸錯(cuò)誤；
8. 零點(diǎn)選擇不恰當(dāng),無法找到對(duì)刀點(diǎn)。

這些問題的出現(xiàn)往往會(huì)給實(shí)際零件的加工造成很多麻煩，諸如重編制加工程序、加工后必須打磨零件、返修零件或工裝、零件報(bào)廢、延遲產(chǎn)品交付等。這樣會(huì)從根本上削弱數(shù)控加工技術(shù)的可靠性并影響其推廣應(yīng)用。因此，研究數(shù)控加工程序的驗(yàn)證技術(shù)不僅具有重要的理論意義，而且還具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3 常用的數(shù)控加工程序驗(yàn)證方法

人工檢驗(yàn)法

人工檢驗(yàn)法的特點(diǎn)是比較方便、靈活。通常檢查者閱讀加工程序，或借助于坐標(biāo)紙及其它一些繪圖工具檢查加工時(shí)的刀具軌跡并發(fā)現(xiàn)其中的一些錯(cuò)誤。由于葉片汽道加工程序繁瑣而復(fù)雜，人工檢驗(yàn)法不僅需耗費(fèi)很多時(shí)間,而且易再次出現(xiàn)錯(cuò)誤，因此這種方法已逐漸被淘汰。

試驗(yàn)加工法

試驗(yàn)加工法是一種采用葉片試驗(yàn)件或其它材料(多為非金屬材料)零件進(jìn)行加工的方法。由于試驗(yàn)加工直觀而真實(shí)地反映了加工過程，因此采用這種方法基本上滿足程序驗(yàn)證的需要。

1. 雖然試驗(yàn)加工法是一種驗(yàn)證加工程序的有效方法，但它也存在許多缺點(diǎn)，主要有：

   1. 加工時(shí)間較長；
   2. 加工精度不高；
   3. 占用機(jī)床并影響周圍環(huán)境；
   4. 加工參數(shù)無法驗(yàn)證；
   5. 加工費(fèi)用巨大。

盡管采用試驗(yàn)加工法驗(yàn)證加工程序具有很多缺點(diǎn)，但由于它能夠較為準(zhǔn)確地反映整個(gè)加工過程，而且我國葉片數(shù)控加工整體水平還處于發(fā)展階段，因此這種方法仍被采用。

計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證法

隨著計(jì)算機(jī)軟件和硬件的迅速發(fā)展，用計(jì)算機(jī)仿真法來驗(yàn)證葉片型面數(shù)控加工程序的正確性已被采用。這種方法主要是將加工過程中的葉片模型、刀具軌跡、刀具外形等一起在計(jì)算機(jī)圖形顯示器上顯示出來，用這種方法來模擬零件的加工過程，檢查刀位計(jì)算是否正確、加工過程是否發(fā)生過切，所選的刀具、走刀路線、進(jìn)退刀的方式是否合理，刀具與型面是否發(fā)生干涉與碰撞等。

4 顯示驗(yàn)證

隨著計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的迅速發(fā)展，目前已有多種方法用于加工程序的計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證。雖然采用計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證一次性投入費(fèi)用較高，但由于它能大大降低實(shí)驗(yàn)加工費(fèi)用并能帶來長遠(yuǎn)的效益，因此已得到越來越廣泛的應(yīng)用。

計(jì)算機(jī)仿真驗(yàn)證的方法很多，葉片加工程序最常用的驗(yàn)證方法是刀具軌跡的顯示驗(yàn)證法，即將刀位數(shù)據(jù)(刀心坐標(biāo)與刀軸矢量)的線框顯示出來，判斷刀位軌跡是否連續(xù)，檢查刀位計(jì)算是否正確，然后將刀位數(shù)據(jù)與被加工表面的線框圖一起顯示出來，從而判斷刀位軌跡正確與否，走刀路線、進(jìn)退刀的方式是否合理。其基本思想是：從曲面造型結(jié)果中取出所有加工表面及相關(guān)型面，從刀位計(jì)算結(jié)果(刀位文件)中取出刀位軌跡信息，然后將它們組合起來進(jìn)行顯示，或在所選擇的刀位點(diǎn)上放上刀具模型，然后使刀具模型沿走刀軌跡運(yùn)動(dòng)，從而判斷刀位軌跡上的刀心位置、刀軸矢量、刀具與被加工表面的相對(duì)位置以及進(jìn)退刀方式是否合理。

1. 刀位軌跡顯示驗(yàn)證

葉片刀位軌跡顯示驗(yàn)證方法：當(dāng)葉片的數(shù)控加工程序生成后，將刀位軌跡在圖形顯示器上顯示出來，從而判斷刀位軌跡是否正確。其中，應(yīng)先去除數(shù)控加工程序中的進(jìn)給速度、刀具選擇、程序行行號(hào)等信息，只顯示驗(yàn)證信息。然后對(duì)刀具軌跡信息進(jìn)行“反后置處理”，得到含有刀位軌跡信息的數(shù)控加工程序后，繪制刀位軌跡�，F(xiàn)在以幾行加工大葉片進(jìn)、出汽邊的四坐標(biāo)數(shù)控加工程序來說明這一點(diǎn)：

N0005X-25.875Y34.678Z34.78A26.68F200

N0006X-29.911Y34.789Z35.067A28.98

N0007X-34.023Y34.987Z35.453A31.45

該程序中的三坐標(biāo)值X,Y,Z是旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)A角度之后的值,若求加工該點(diǎn)時(shí)的刀位坐標(biāo),則應(yīng)進(jìn)行以下“反后置處理”計(jì)算

x₁=x

y₁=ycos(-A)+zsin(-A)

z₁=-ysin(-A)+zcos(-A)

通過計(jì)算得到的(x₁,y₁,z₁)即為刀位點(diǎn)坐標(biāo)，便可用此刀位文件繪制刀位軌跡。

刀位軌跡顯示驗(yàn)證的判斷原則：

圖1 加工葉片汽道內(nèi)弧的部分刀具軌跡

圖2 葉片內(nèi)弧表面與刀具軌跡的部分組合顯示

1. 刀位軌跡是否連續(xù)；
2. 刀位起點(diǎn)是否合理；
3. 刀位軌跡是否光滑連接；
4. 刀位軌跡是否交叉；
5. 空行程是否必要；
6. 刀軸矢量是否有突變現(xiàn)象；
7. 凹凸點(diǎn)處的刀位軌跡連接是否合理；
8. 組合曲面加工時(shí)刀位軌跡是否合理；
9. 走刀方向是否符合曲面的造型。

從圖1可以看出刀位軌跡是光滑的，每兩條刀具軌跡之間的連接方式非常合理，這只是其中的一種方式。

加工表面與刀位軌跡的組合顯示驗(yàn)證

組合顯示驗(yàn)證的基本方法：將刀位軌跡與加工表面的線框同時(shí)顯示在圖形顯示器上，從而判斷刀位軌跡是否正確，走刀路線、進(jìn)退方式是否合理。

組合顯示驗(yàn)證方法的判斷原則：

1. 刀位軌跡與加工表面的相對(duì)位置是否合理；
2. 刀位軌跡的偏置方向是否符合實(shí)際要求；
3. 刀具與加工表面之間是否有干涉；
4. 進(jìn)退刀位及方式是否合理

從圖2可以看出刀具是沿著葉片內(nèi)弧擬合曲面的方向前行，并且刀位軌跡與加工表面的距離基本相等，走刀方式合理。

綜上所述，顯示驗(yàn)證方法是一種適合葉片型面尤其葉頂、葉根圓角部位刀位軌跡驗(yàn)證的方法，它具有直觀性強(qiáng)、實(shí)現(xiàn)方便、尤其在計(jì)算機(jī)顯示器上旋轉(zhuǎn)從三個(gè)坐標(biāo)方向觀測比較準(zhǔn)確。