專利名稱：鼓錐形側(cè)銑任意曲面離心葉輪刀具的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及機械加工及數(shù)控加工技術領域的任意曲面離心葉輪等復雜曲面的數(shù)控加工技術，涉及一種加工刀具，特別涉及一種鼓錐形側(cè)銑刀具。
(2)C.Y.Wu.(Arbitrary surface flank milling of fan，compressor，and impeller blades.Transactions of the ASME，Journal of Engineeringfor Gas Turbines and Power，Vol.117，1995p534～539)提出了利用錐形刀側(cè)銑任意曲面葉輪葉片的方法，其切削刃為圓錐面，參見


圖1。他突破了加工任意曲面必須采用球形刀或立銑刀進行點接觸加工這一思維方式，將高效的線接觸加工方式應用到任意曲面的加工中，該方法加工效率遠遠大于球形刀。
(3)劉雄偉，張定華等.(數(shù)控加工理論與編程技術.北京機械工業(yè)出版社，1994)引入了利用鼓形刀側(cè)銑曲面的思路，參見圖2，采用這種方法，刀具與加工表面的接觸長度較大。文獻中只是利用鼓形刀來介紹側(cè)銑的基本原理，沒有涉及鼓形刀曲面?zhèn)茹姷段坏挠嬎恪?br> 采用錐形刀加工任意曲面存在以下缺陷1)該方法對所加工葉片形狀及加工中刀具的方向要求比較苛刻，葉片扭曲不能太大，否則找不到合適的刀具加工位置。為了加工曲面上給定位置，刀具的可行方向域很小，轉(zhuǎn)動余地小；2)如果刀具與葉片發(fā)生碰撞，由于刀具的可行方向域小，刀具轉(zhuǎn)動范圍小，干涉刀位很難修正。因此，在任意曲面三元葉輪整體銑制過程中，這種方法可能失敗。由于葉輪流道為狹窄通道，采用鼓型刀，刀具的剛度比較小，影響加工精度。
參見圖3，本實用新型提出的是一種利用高效加工復雜曲面的的切削刀具，稱該刀具為鼓錐形側(cè)銑任意曲面離心葉輪刀具，刀具切削部分是回轉(zhuǎn)面，母線是一段半徑為R的圓弧，回轉(zhuǎn)面與刀柄相切，刀具底部無切削刃。鼓錐形刀保留了鼓形刀和錐形刀相對于球形刀高的加工效率，同時克服了鼓形刀剛度小的弱點，又比錐形刀有更大的靈活性，可方便地避免過切和碰撞，是一種理想的任意曲面三元葉輪整體加工刀具。該刀具中R的選取以不與曲面發(fā)生過切為原則，即曲面接觸點的曲率半徑應大于R值。
計算結(jié)果如圖4和圖5所示，采用鼓錐形側(cè)銑任意曲面離心葉輪刀具，加工該葉片的軌跡數(shù)目為16條，軌跡總長度為6631mm；而采用球形刀軌跡數(shù)目達39條之多，軌跡總長度為16453mm，二者的比例為1∶2.5。在同樣的切削速度下，采用鼓錐形側(cè)銑任意曲面離心葉輪刀具的加工效率是球形刀的2.5倍。
采用本實用新型的鼓錐形側(cè)銑任意曲面離心葉輪刀具加工葉片，結(jié)果表明，其刀具軌跡數(shù)目遠遠小于采用球形刀時的軌跡數(shù)目，二者的比例一般為1∶3左右，在同樣的的加工條件下，刀具軌跡長度短，所需加工時間少，即采用這種刀具精任意曲面加工葉輪，加工效率將是傳統(tǒng)方法的3倍。同時，它比錐形刀有更大的靈活性，很容易修正加工中刀具與葉片的干涉；而且剛度高于鼓形刀。
權利要求1.一種鼓錐形側(cè)銑任意曲面離心葉輪刀具，包括刀柄和切削部分，其特征在于，刀具切削部分是回轉(zhuǎn)面，母線是一段半徑為R的圓弧，回轉(zhuǎn)面與刀柄相切，刀具底部無切削刃。
2.如權利要求1所述的鼓錐形側(cè)銑任意曲面離心葉輪刀具，其特征在于，所述刀具中的R取值范圍是曲面接觸點的曲率半徑應大于R值。
專利摘要本實用新型提出了一種高效的任意曲面離心葉輪側(cè)銑刀具——鼓錐形側(cè)銑任意曲面離心葉輪刀具，刀具切削部分是回轉(zhuǎn)面，母線是一段半徑為R的圓弧，回轉(zhuǎn)面與刀柄相切，刀具底部無切削刃。這種刀具比球形刀加工效率高，在同樣的的加工條件下，刀具軌跡長度短，所需加工時間少，即采用這種刀具精加工任意曲面葉輪，很容易修正加工中刀具與葉片的干涉，加工效率將是傳統(tǒng)方法的3倍。又比錐形刀有更大的旋轉(zhuǎn)靈活性，可方便地避免加工中可能出現(xiàn)的過切和碰撞，是一種理想的任意曲面離心三元葉輪加工刀具，有十分明顯的經(jīng)濟效益。
文檔編號B23C5/10GK2582798SQ02259020
公開日2003年10月29日 申請日期2002年12月5日 優(yōu)先權日2002年12月5日
發(fā)明者席光, 蔡永林, 王尚錦 申請人:西安交通大學