基于型线调整的汽轮机叶片加工方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于型线调整的汽轮机叶片加工方法。
【背景技术】
[0002] 现有汽轮机叶片在实际加工过程中，由于夹具制造的不准确、顶针孔位置不准确 等综合因素，使叶片在完全正确的加工程序下却加工出存在偏差的叶片型线。由于夹具的 偏移已经存在并且固定不变，实际加工过程中就需要修改五轴联动程序去贴合叶片夹具等 因素产生的偏差。例如，第一片加工出来的叶片会存在卡角（Y轴偏差）、进出汽侧偏差（Z 轴偏差）、根冠位置的偏差等。通过测量手段得到相应的数值后，程序员就相应的更改原始 加工程序，去贴合偏差。程序员更改某叶片的工作内容为：
[0003]更改 431. 2. 101. 031 叶片程序；
[0004] 五轴联动法拉利机床向出气侧移0. 15;
[0005]根冠超铣0·5;
[0006]卡角减 0· 5;
[0007] 以98. 12档为基点，转角0.35。
[0008] 而一种叶片往往要通过2次以上的调整才能达到工艺要求。夹具装夹越不稳定的 夹具，程序调整的次数越多。即使调整程序成功，在更改机床的情况下，还要再次调整程序。 这就导致，程序员每天甚至每几个小时内就需要给六台法拉利机床修改叶片程序。而每次 使用TS85更改生成程序大概需要花费20分钟以上，低压缸叶片程序生成以小时计，程序员 大部分时间都浪费在修改五轴联动程序上，造成程序员工作量大，工作效率低。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的是为了解决现有的汽轮机叶片加工过程中，会加工出存在偏差的叶 片型线，且程序员手动输入偏差修改量时导致存在工作量大、工作效率低的问题，而提出一 种基于型线调整的汽轮机叶片加工方法。
[0010] 一种基于型线调整的汽轮机叶片加工方法，所述方法通过以下步骤实现：
[0011] 步骤一、定义：
[0012] ( -）、将工件与刀具接触点为圆心且时刻转动平移的工件坐标系作为五轴联动 程序坐标系；其中，五轴联动程序坐标系是关于转角A的函数；刀具的刀轴方向为五轴联动 程序坐标系的Z轴方向；
[0013](二）、在机床坐标系下Y-Z平面上利用确定的四个点绝对坐标，能够根据五轴联 动程序生成圆；其中，
[0014] 四个点绝对坐标为：
[0015]第一个点：X0,Y0,Z100,A90
[0016]第二个点：X0,Y-100,Z0,A180
[0017]第三个点：X0,Y0,Z-100,A270
[0018] 第四个点：X0,Y100,Z0,A360
[0019] 且，A指主轴绝对转角；
[0020] (三）、五轴联动程序坐标系沿着Y轴移动时Y值的变化规律：
[0021] 根据五轴联动程序坐标系的时刻变化特性，当刀轴不通过回转轴时，五轴联动程 序坐标系的Y值不再为零，则五轴联动程序坐标系沿着Y轴的移动呈现的变化规律是，通过 改变Z值和A值而使加工代码中Y值改变，程序效果为：
[0022] 步骤二、求解五轴联动程序坐标系的变换规律，得到瞬时坐标系的坐标变换矩 阵：
[0023] 当利用五轴联动程序坐标系沿X轴或Y轴或Z轴移动进行实际机床加工时，将沿X 轴或Y轴或Z轴移动的参数转换为工件坐标系下的数值，再通过转换后的参数与G代码中 的X、Y、Z值矢量进行加减操作。
[0024] 本发明的有益效果为：
[0025] 本发明设计一款软件实现操作员自己输入程序文件、输入修改数据，自动生成转 换文件，而不是依赖于TS85软件。能大大的减轻程序员的工作量，避免的程序员每天重复 的完成这种毫无意义的工作。同时，所使用的转换软件生成程序的时间远远低于TS85生成 程序文件的时间，并且，操作员能够及时的根据实际情况生成转换文件，不需要等待程序员 空闲时间时才能修改程序，即使夜班在没有程序员在场的情况下也可以进行程序调整。这 样，无形中也提高了加工效率，实现了降本增效的目的。
[0026] 本发明叶片型线调整过程的特点：
[0027] 1、使技术员从五轴联动Ferarri机床繁琐的重复工作中解脱出来。周六周天晚上 遇到加急任务需要更改程序的情况下，也不需要技术员修改程序。机床操作者即可自行解 决，大大地提高的叶片加工效率；
[0028] 2、软件操作简单，将因加工控制程序出错导致叶片废料情况降低到零，目前来说， 还没有一例是由于使用软件错误而导致叶片废料，得到车间操作员一致好评。
[0029] 程序软件在机床windows2000BuiltonNTTechnology系统下运行平稳，操作 简单，计算速度快。一个30万行左右的汽道型线加工转换时间不超过30秒，远远超出了使 用TS85软件生成程序的时间。计算数值符合正常计算数值结果。目前，软件已经在叶片分 厂试用一段时间，运行良好，为叶片生产提供了强大的助力。
【附图说明】
[0030] 图1为本发明实施例1涉及的瞬时点坐标平移图；
[0031] 图2为本发明实施例1涉及的四轴联动复杂情况点坐标平移图；
[0032] 图3为本发明实施例1涉及的机床摆动方向坐标变换图；
[0033] 图4为本发明实施例1涉及的机床专用的操作系统界面；
[0034] 图5为本发明实施例1涉及的程序软件用户使用界面图；
[0035] 图6为本发明实施例1涉及的机床上生成程序与源程序立体图对比图；
[0036] 图7为本发明实施例1涉及的机床上生成程序与源程序比对Y-Z图；
[0037] 图8为本发明实施例1涉及的机床上生成程序与源程序比对X-Y图；
[0038] 图9为本发明实施例1涉及的程序软件操作界面；
[0039]图10为本发明实施例1涉及的程序转换完毕时的界面图；
[0040] 图11为本发明实施例1涉及的软件在机床上试运行出现的问题2图示；
[0041] 图12为本发明实施例1涉及的软件增加对刀参数的软件界面图；
[0042] 图13为本发明实施例1涉及的软件可同步打开多个文件的界面图。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0043] 一：
[0044] 本实施方式的基于型线调整的汽轮机叶片加工方法，所述方法通过以下步骤实 现：
[0045] 步骤一、定义：
[0046]( -）、将工件与刀具接触点为圆心且时刻转动平移的工件坐标系作为五轴联动 程序坐标系；其中，五轴联动程序坐标系是关于转角A的函数；刀具的刀轴方向为五轴联动 程序坐标系的Z轴方向；
[0047](二）、在机床坐标系下Y-Z平面上利用确定的四个关键点绝对坐标，能够根据五 轴联动程序生成圆；其中，
[0048] 四个关键点绝对坐标为：
[0049]第一个点：X0,Y0,Z100,A90
[0050]第二个点：X0,Y-100,Z0,A180
[0051]第三个点：X0,Y0,Z-100,A270
[0052]第四个点：X0,Y100,Z0,A360
[0053] 且，A指主轴绝对转角；
[0054](三）、五轴联动程序坐标系沿着Y轴移动时Y值的变化规律：
[0055] 根据五轴联动程序坐标系的时刻变化特性，当刀轴不通过回转轴时，五轴联动程 序坐标系的Y值不再为零，则五轴联动程序坐标系沿着Y轴的移动呈现的变化规律是，通过 改变Z值和A值而使加工代码中Y值改变，程序效果为：
[0056] 步骤二、求解五轴联动程序坐标系的变换规律，得到瞬时坐标系的坐标变换矩 阵：
[0057] 相对于机床坐标系，当利用五轴联动程序坐标系沿X轴或Y轴或Z轴移动进行实 际机床加工时，但是，实际上五轴联动的坐标系是工件坐标系，时刻以刀轴方向为Z轴方 向。如果考虑在不改变G代码坐标的情况下，只有将沿X轴或Y轴或Z轴移动的参数转换 为工件坐标系下的数值，再通过转换后的参数与G代码，即数控程序中的指令中的X、Y、Z值 矢量进行加减操作。
【具体实施方式】 [0058] 二：
[0059]与【具体实施方式】一不同的是，本实施方式的基于型线调整的汽轮机叶片加工方 法，步骤二所述求解五轴联动程序坐标系的变换规律，得到瞬时坐标系的坐标变换矩阵的 过程为，
[0060] 步骤二一、设沿X轴或Υ轴或Ζ轴相对于前一个点的移动是相对数值