本發(fā)明涉及機(jī)械加工，尤其涉及一種圓弧端齒倒圓倒角加工方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪轉(zhuǎn)子的關(guān)鍵部件中，渦輪盤、壓氣機(jī)盤以及渦輪葉片扮演著至關(guān)重要的角色。這些部件在高溫高壓以及復(fù)雜的動(dòng)載荷工況下持續(xù)高速旋轉(zhuǎn)，工作環(huán)境極其嚴(yán)苛。

2、渦輪盤圓弧端齒部分與齒輪之間的配合，構(gòu)成了航空發(fā)動(dòng)機(jī)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部分；同時(shí)，渦輪盤、壓氣機(jī)盤的榫槽部位與葉片榫頭部位的精準(zhǔn)配合也不容忽視。然而，由于葉片在工作時(shí)受力情況復(fù)雜多樣，在盤榫槽與葉片榫頭相互作用的過程中，使得渦輪盤、壓氣機(jī)盤榫槽邊緣以及葉片榫頭邊緣成為應(yīng)力集中現(xiàn)象極易出現(xiàn)的薄弱區(qū)域。

3、為了充分發(fā)揮各個(gè)零件的功能，確保產(chǎn)品整體性能的穩(wěn)定可靠，在零件已經(jīng)獲取規(guī)定的尺寸精度和幾何精度之后，若其表面質(zhì)量尚未達(dá)標(biāo)，仍需進(jìn)一步開展相關(guān)工作。這其中主要涉及去除毛刺、飛邊、刀痕等操作，目的在于降低零件表面的粗糙度數(shù)值，改善表面應(yīng)力的分布狀態(tài)，消除殘留在零件表面上的各類缺陷。值得注意的是，若倒圓倒角的加工過程不規(guī)范，出現(xiàn)不規(guī)整的情況，或者存在尖角、臺(tái)階、缺料等缺陷，那么在零件承受高載荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，極有可能因局部應(yīng)力過度集中而產(chǎn)生裂紋，這對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的安全運(yùn)行構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。

4、在現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域中，針對(duì)渦輪盤、壓氣機(jī)盤、渦輪葉片等零件榫槽、端齒及邊緣的倒圓加工，主要存在以下兩種方式：

5、其一，傳統(tǒng)的鉗工手工作業(yè)方式長期以來被廣泛應(yīng)用。這種方式高度依賴操作者的個(gè)人技能水平，其勞動(dòng)強(qiáng)度極大，且加工效率低下。在手工操作過程中，由于操作者難以察覺手腕的細(xì)微震顫，這會(huì)對(duì)旋轉(zhuǎn)銼刀頭的加工方向產(chǎn)生不良影響，進(jìn)而容易在加工榫槽、端齒等型面關(guān)鍵部位時(shí)產(chǎn)生劃痕。此外，有時(shí)銼刀可能會(huì)過度深入零件表面，從而破壞零件表面，導(dǎo)致劃痕出現(xiàn)，這些均屬于附帶損傷。特別是在榫槽及端齒數(shù)量較多的情況下，這類破壞痕跡很難被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，這將直接導(dǎo)致零件表面質(zhì)量不穩(wěn)定，一致性較差。而且經(jīng)過噴丸處理后，這種表面缺陷容易引發(fā)應(yīng)力集中現(xiàn)象，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行安全造成極大隱患。

6、其二，市面上存在一些倒圓倒角機(jī)床，如榫頭倒角機(jī)、渦輪盤倒角機(jī)等。這些機(jī)床通常采用半自動(dòng)循環(huán)模式，其工作臺(tái)能夠進(jìn)行不等量的進(jìn)給操作，進(jìn)給方式既可以是刀具進(jìn)給，也可根據(jù)實(shí)際需求選擇工件進(jìn)給方式。然而，這類機(jī)床的加工精度難以滿足高精度要求，當(dāng)零件尺寸精度要求較高時(shí)，其加工效果無法達(dá)到理想狀態(tài)，無法有效滿足使用需求。

7、綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)在圓弧端齒類零件的倒圓倒角加工方面存在諸多不足，迫切需要一種更為高效、精確且可靠的加工方法及系統(tǒng)來解決這些問題，這也為本發(fā)明的提出奠定了現(xiàn)實(shí)基礎(chǔ)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種圓弧端齒倒圓倒角加工方法及系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中圓弧端齒類零件倒圓倒角難加工、加工不準(zhǔn)確、加工效率慢的問題。

2、為了解決上述問題，本發(fā)明實(shí)施例提供一種圓弧端齒倒圓倒角加工方法，該方法包括：

3、s1：在五軸數(shù)控加工中心上安裝高精度測頭，通過自適應(yīng)軟件qjcam規(guī)劃生成端齒外圓、內(nèi)圓、齒端面特征的測量程序，運(yùn)行該程序以接觸式測量方式獲取測量點(diǎn)位數(shù)據(jù)，依據(jù)所述測量點(diǎn)位數(shù)據(jù)將端齒自動(dòng)找平、找正并確定精確角向位置，更新原有的加工坐標(biāo)系，其中，測量程序的規(guī)劃基于端齒的實(shí)體模型在自適應(yīng)軟件平臺(tái)中進(jìn)行，且包括規(guī)劃合適的找正測量路徑；

4、s2：在零件位置校準(zhǔn)后，利用自適應(yīng)軟件qjcam生成測量端齒需倒圓的接臨面特征的程序，對(duì)測量結(jié)果進(jìn)行分析，在軟件中通過特定的數(shù)據(jù)處理算法擬合生成與產(chǎn)品實(shí)物尺寸更契合的端齒模型，該程序的運(yùn)行需基于新的加工坐標(biāo)系規(guī)劃合適的端齒倒圓接臨面測量路徑，五軸數(shù)控加工中心運(yùn)行此路徑程序并返回測量點(diǎn)數(shù)據(jù)至軟件，軟件根據(jù)這些數(shù)據(jù)自動(dòng)擬合生成端齒接臨面模型；

5、s3：通過自適應(yīng)軟件qjcam將原有的加工刀路映射到新生成的端齒模型上，生成新的自適應(yīng)倒圓倒角刀路，實(shí)現(xiàn)五軸加工路徑的精確控制，完成圓弧端齒的高精度、高效率、智能化倒角倒圓加工，其中，映射過程中依據(jù)端齒模型的幾何特征和加工精度要求對(duì)原有刀路進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，確保刀具路徑的平滑過渡和精準(zhǔn)加工。

6、優(yōu)選地，在步驟s1中，將端齒零件裝夾到五軸數(shù)控加工中心后，先通過機(jī)床自帶分中的程序粗找中心，再運(yùn)行軟件的測量程序，自動(dòng)回傳測量點(diǎn)數(shù)據(jù)，然后將測量點(diǎn)數(shù)據(jù)代入位置配準(zhǔn)算法計(jì)算零件從當(dāng)前實(shí)際裝夾位置到所期望的理論裝夾位置之間的剛體變換，生成新的加工坐標(biāo)系。

7、優(yōu)選地，在步驟s2中，所述特定的數(shù)據(jù)處理算法包括但不限于最小二乘法、三次樣條插值算法，用于提高端齒模型與實(shí)物尺寸的擬合精度。

8、優(yōu)選地，在步驟s3中，生成新的自適應(yīng)倒圓倒角刀路時(shí)，能夠根據(jù)端齒模型的表面曲率變化自動(dòng)調(diào)整刀具的進(jìn)給速度和切削深度，同時(shí)優(yōu)化刀具路徑，減少加工時(shí)間并提高加工表面質(zhì)量。

9、本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種圓弧端齒倒圓倒角加工系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于實(shí)現(xiàn)上述所述的圓弧端齒倒圓倒角加工方法，具體包括：

10、測量定位單元，用于在五軸數(shù)控加工中心上通過安裝的高精度測頭和自適應(yīng)軟件qjcam規(guī)劃的測量程序，以接觸式測量方式獲取端齒的測量點(diǎn)位數(shù)據(jù)，并將端齒自動(dòng)找平、找正以及確定精確的角向位置，該單元基于端齒實(shí)體模型規(guī)劃找正測量路徑，且在零件裝夾后先利用機(jī)床自帶分中的程序粗找中心，再運(yùn)行測量程序回傳測量點(diǎn)數(shù)據(jù)，通過位置配準(zhǔn)算法計(jì)算生成新的加工坐標(biāo)系；

11、模型生成單元，用于在零件位置校準(zhǔn)后，通過自適應(yīng)軟件qjcam生成測量端齒需倒圓的接臨面特征的程序，對(duì)測量結(jié)果進(jìn)行分析，利用特定的數(shù)據(jù)處理算法擬合生成與產(chǎn)品實(shí)物尺寸更相符的端齒模型，該單元基于新的加工坐標(biāo)系規(guī)劃端齒倒圓接臨面測量路徑，接收加工中心返回的測量點(diǎn)數(shù)據(jù)，自動(dòng)擬合生成端齒接臨面模型；

12、刀路優(yōu)化單元，用于將原有的加工刀路映射到新生成的端齒模型上，依據(jù)端齒模型的幾何特征和加工精度要求自適應(yīng)調(diào)整生成新的倒圓倒角刀路，實(shí)現(xiàn)加工路徑的精確控制，在映射過程中根據(jù)端齒模型的表面曲率變化自動(dòng)調(diào)整刀具的進(jìn)給速度和切削深度，同時(shí)優(yōu)化刀具路徑；

13、加工控制單元，用于控制五軸數(shù)控加工中心按照刀路優(yōu)化單元生成的自適應(yīng)倒圓倒角刀路進(jìn)行加工，完成圓弧端齒的倒角倒圓操作，該單元具備實(shí)時(shí)監(jiān)控加工狀態(tài)的功能，可對(duì)加工過程中的刀具磨損、切削力等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，并根據(jù)預(yù)設(shè)的閾值進(jìn)行調(diào)整或報(bào)警；

14、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元，用于存儲(chǔ)測量點(diǎn)位數(shù)據(jù)、端齒模型數(shù)據(jù)、加工刀路數(shù)據(jù)以及加工過程中的各類監(jiān)測數(shù)據(jù)，以便后續(xù)分析和追溯，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)格式采用標(biāo)準(zhǔn)化格式，便于數(shù)據(jù)的讀取和共享。

15、優(yōu)選地，所述測量定位單元中的高精度測頭具有微米級(jí)的測量精度和高重復(fù)性精度，其測量范圍覆蓋端齒的各類特征尺寸，且能夠適應(yīng)不同材質(zhì)和表面粗糙度的端齒測量。

16、優(yōu)選地，所述模型生成單元中的特定數(shù)據(jù)處理算法具有可調(diào)節(jié)的參數(shù)，能夠根據(jù)不同的端齒產(chǎn)品要求進(jìn)行優(yōu)化配置，以提高模型生成的準(zhǔn)確性和通用性。

17、優(yōu)選地，所述刀路優(yōu)化單元在生成新的倒圓倒角刀路時(shí)，能夠?qū)Σ煌愋偷亩她X加工工藝進(jìn)行預(yù)設(shè)和選擇，以滿足多樣化的加工需求，同時(shí)具備刀路模擬和驗(yàn)證功能，確保生成的刀路的可行性和安全性。

18、優(yōu)選地，所述加工控制單元能夠與外部設(shè)備進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作，同時(shí)支持多任務(wù)加工模式，可同時(shí)處理多個(gè)端齒零件的加工任務(wù)，提高加工效率。

19、優(yōu)選地，所述系統(tǒng)還包括用戶界面單元，用于操作人員輸入加工參數(shù)、查看加工狀態(tài)和數(shù)據(jù)，用戶界面單元具有直觀友好的操作界面，支持圖形化顯示端齒模型、加工刀路和加工過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)，便于操作人員進(jìn)行操作和監(jiān)控。

20、從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明申請(qǐng)具有以下有益效果：

21、(1)高精度：利用高精度測頭與自適應(yīng)軟件qjcam，獲取精確測量數(shù)據(jù)，生成精準(zhǔn)端齒模型，映射加工刀路，嚴(yán)格控制各環(huán)節(jié)，有效解決加工不準(zhǔn)確問題，顯著提升產(chǎn)品質(zhì)量，滿足高端領(lǐng)域高精度要求。

22、(2)高效率：采用自適應(yīng)加工方案，軟件自動(dòng)化處理數(shù)據(jù)，替代傳統(tǒng)加工方式，減少人工操作，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，優(yōu)化加工路徑，縮短加工時(shí)間，適用于批量生產(chǎn)。

23、(3)智能化：自適應(yīng)軟件qjcam貫穿加工全程，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，從端齒定位到模型生成與刀路調(diào)整，加工控制單元實(shí)時(shí)監(jiān)控參數(shù)并智能調(diào)整，確保加工穩(wěn)定安全，提高加工可靠性與穩(wěn)定性。