闭式整体叶轮的定轴插铣方法

为了在粗加工阶段快速去除材料,将闭式整体叶轮通道的定轴插铣的理论模型概括为通道曲面的内接柱面的最大体积的优化问题。同时,构建并解算了叶轮通道的内接柱面沿其直母线方向的投影面积最大的优化模型,并提出了闭式叶轮在粗加工中从两侧进刀时的分段依据,进一步提高了闭式叶轮粗加工时可去除最大体积粗加工材料。最后,以一轮毂直径为400mm,叶片个数为17的闭式叶轮做数值算例进行仿真,结果显示,材料去除比率为49%,验证了所提方法的可行性。

通道曲面的柱面逼近方法及其在叶轮插铣中的应用

为了使叶轮粗加工后的通道表面与其设计曲面尽可能接近,将整体叶轮的定轴插铣理论模型概括为通道曲面的最大内接柱面优化问题。同时,为简化该问题的计算难度,将最大内接柱面的优化问题转化为柱面直母线方向和柱面准线的确定两个步骤。提出了确定内接柱面直母线方向的最小二乘模型与解算方法,在此基础上,将通道曲面沿柱面的直母线方向进行投影,通过相关曲线间的裁剪操作,获得了最大内接柱面的准线。以最大内接柱面的准线作为插铣加工时的边界曲线,以柱面直母线方向作为插铣加工时平头刀的轴线方向,给出了计算刀心位置和安全高度的迭代算法。最后通过数值算例验证了所提方法的正确性。该方法将有助于叶轮粗加工效率的提高,同时为叶轮的精加工预留较均匀的加工余量。