一种螺旋桨叶面及桨叶边缘全数控加工方法

技术领域

本发明涉及螺旋桨加工技术领域，具体涉及一种螺旋桨叶面及桨叶边缘全数控加工方法。

背景技术

CLT型螺旋桨(CLTPROPELLER)为尾流收缩叶稍有载型螺旋桨(ContractedLoadedTip Propeller)，几何参数与外形同常规桨不同，在叶稍处剖面装有端板，端板朝向压力面，该型螺旋桨在前后方产生负正压，压差产生推力，从而达到节省燃油消耗和降低船舶排放。

现有技术对CLT型螺旋桨0.9R至叶尖1.0R区域(叶稍直立部位及相应边缘部分)无法做到数控加工，采用常用手段为人工按叶稍部及边缘样板研磨手工加工，手工按样板研磨，存在叶面型值控制不准确，样板间叶面区域过渡不具有线性，边缘走向控制不利，均不能准确表达螺旋桨设计意图。

发明内容

为了克服。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种螺旋桨叶面及桨叶边缘全数控加工方法，包括以下步骤：

S1：在UG软件中绘制螺旋桨三维模型；

S2：在UG软件中确定加工分区；

S3：在UG软件中建立刀具数据库，并选取相应刀具；

S4：确定相应的加工参数；

S5：在UG软件中绘制加工驱动线；

S6：在UG软件中输入S4中确定的加工参数；

S7：在UG软件中根据所选取的刀具、输入的加工参数和加工驱动线，生成加工刀轨；

S8：在UG软件用后置处理程序处理每个加工刀轨，以生成机床可识别的数控代码程序；

S9：将数控代码程序输入至VERICUT软件中进行模拟仿真测试，判断加工分区、刀具选择及加工参数是否合理，若刀具选择不合理，则执行S3，若加工参数不合理，则执行步骤S4，若加工参数合理但加工分区不合理，则执行S2，若加工分区、刀具选择及加工参数均合理则执行步骤S10；

S10：将数控代码程序传入数控机床，完成加工；

优选地，步骤S2中的加工分区具体为：压力面0.991R-1R处为压力面叶稍处端板；压力面0.991R-0.9623R处为压力面端板与叶面衔接处；压力面0.9623R-0.8R处为第一叶面区；压力面0.8R-0.275R处为第二叶面区；边缘处0.8R-1.0R处为叶尖及导边、随边处；吸力面0.991R-0.1R处为吸力面叶稍处端板；吸力面0.991R-0.275R处为第三叶面区，其中R为螺旋桨半径；

优选地，使用GSC标准铣头带长推铣刀具加工压力面叶稍处端板，加工刀具选择直径100mm推铣刀具，刀长度580mm，加工参数为：刀轨排布宽度为15mm，切削步长为60，刀具加工前倾角为-47度，侧倾角为-20度，刀具转速为477转/分钟，刀具进给速度为3000毫米/分钟；

优选地，压力面端板与叶面衔接处上靠左设置第一分区线，第一分区线右侧为第一衔接处，第一分区线左侧为第二衔接处，使用GSC标准铣头带长推铣刀具加工第一衔接处，加工刀具选择直径100mm推铣刀具，刀长度580mm，加工参数为：刀轨排布宽度为15mm，切削步长为60，刀具加工前倾角为-47度，侧倾角为-20度，刀具转速为477转/分钟，刀具进给速度为3000毫米/分钟，使用GSC标准铣头带长推铣刀具加工第二衔接处，加工刀具选择直径100mm推铣刀具，刀长度580mm，加工参数为：刀轨排布宽度为15mm，切削步长为60，刀具加工前倾角为-50度，侧倾角为-0度，刀具转速为477转/分钟，刀具进给速度为3000毫米/分钟；

优选地，使用GSC标准铣头带长推铣刀具加工第一叶面区，加工刀具选择直径100mm推铣刀具，刀长度580mm，加工参数为：刀轨排布宽度为15mm，切削步长为60，刀具加工前倾角为-65度，侧倾角为25度，刀具转速为477转/分钟，刀具进给速度为3000毫米/分钟；

优选地，第二叶面区上靠左设置第二分区线，第二分区线右侧为第一右区，第二分区线左侧为第一左区，使用GSC标准铣头加工第一右区，加工刀具选择直径160mm面铣刀具，刀长度112mm，加工参数：刀轨排布宽度为70mm，切削步长为60，刀具加工前倾角为6度，侧倾角为0度，刀具转速为297转/分钟，刀具进给速度为3300毫米/分钟；使用GSC标准铣头带长推铣刀具加工第一左区，加工刀具选择直径100mm推铣刀具，刀长度710mm，加工参数为：刀轨排布宽度为15mm，切削步长为60，刀具加工前倾角为-65度，侧倾角为-0度，刀具转速为477转/分钟，刀具进给速度为3000毫米/分钟；

优选地，叶尖及导边、随边处中导边上靠左侧设有第三分区线，第三分区线右侧为叶尖导边前半区，左侧为叶尖导边后半区，随边上靠左侧设有第四分区线，第四分区线左侧为叶尖随边前半区，右侧为叶尖随边后半区，使用GSC标准铣头带面铣刀加工叶尖、叶尖导边前半区、叶尖导边后半区、叶尖随边前半区、叶尖随边后半区，加工刀具选择均为直径160mm面铣刀具，刀长度112mm，加工参数为：切削步长为60，侧倾角为0度，刀具转速297转/分钟，刀具进给速度为2000毫米/分钟，叶尖、叶尖导边前半区、叶尖导边后半区、叶尖随边前半区、叶尖随边后半区的刀具加工前倾角分别为3度、10度、30度、6度、26度；

优选地，使用GSC标准铣头带长推铣刀具加工吸力面叶稍处端板，加工刀具选择直径100mm推铣刀具，刀长度580mm，加工参数为：刀轨排布宽度为15mm，切削步长为60，刀具加工前倾角为-47度，侧倾角为20度，刀具转速为477转/分钟，刀具进给速度为3000毫米/分钟；

优选地，第三叶面区上靠左侧设置第五分区线，第五分区线右侧为第二右区，第五分区线左侧为第二左区，使用GSC标准铣头加工第二右区，加工刀具择直径160mm面铣刀具，刀长度112mm，加工参数：刀轨排布宽度为70mm，切削步长为60，刀具加工前倾角为6度，侧倾角为0度，刀具转速为297转/分钟，刀具进给速度为3300毫米/分钟，使用GSC标准铣头带长推铣刀具加工第二左区，加工刀具选择直径100mm推铣刀具，刀长度710mm，加工参数为：刀轨排布宽度为15mm，切削步长为60，刀具加工前倾角为-65度，侧倾角为0度，刀具转速为477转/分钟，刀具进给速度为3000毫米/分钟；

优选地，所述步骤S5中加工驱动线具体方法为：以桨毂轴心为圆心，向各加工分区做若干个圆，每个加工分区同心圆之间的半径差为该区域所选推铣刀具直径的15％或所选面铣刀具直径的40％-50％，同心圆在对应加工分区的投影线即为该加工分区的加工驱动线。

本发明的有益效果在于，与现有技术相比，通过结合UG软件和VERICUT软件来实现叶稍处剖面带有端板的螺旋桨的全数控加工，降低了原有手工方式导致的螺旋桨加工的不准确性，对导边和随边的加工采用GSC标准铣头带面铣刀代替棒铣刀具，有效解决铣头摆动姿态过大，易发生碰撞的技术问题。

附图说明

图1是本发明全数控加工方法流程图。

图2是本发明压力面端部加工分区示意图。

图3是本发明压力面加工分区示意图。

图4是本发明叶尖及导边加工分区示意图。

图5是本发明随边加工分区示意图。

图6是本发明吸力面端部加工分区示意图。

图7是本发明吸力面加工分区示意图。

图中：1：压力面叶稍处端板；2：压力面端板与叶面衔接处；3：第一叶面区；4：第二叶面区；401：第一右区；402：第一左区；5：压力面叶尖及导边、随边处；501：叶尖；502：叶尖导边前半区；503：叶尖导边后半区；504：叶尖随边前半区；505：叶尖随边后半区；6：吸力面叶稍处端板；7：第三叶面区；701：第二右区；702：第二左区

具体实施方式

本发明一种螺旋桨叶面及桨叶边缘全数控加工方法的具体实施，如图1所示，包括以下步骤：

S1：在UG软件中绘制螺旋桨三维模型；

S2：在UG软件中确定加工分区；加工分区具体为：压力面0.991R-0.1R处为压力面叶稍处端板1；压力面0.991R-0.9623R处为压力面端板与叶面衔接处2；压力面0.9623R-0.8R处为第一叶面区3；压力面0.8R-0.275R处为第二叶面区4；边缘处0.8R-1.0R处为叶尖及导边、随边处5；吸力面0.991R-0.1R处为吸力面叶稍处端板6；吸力面0.991R-0.275R处为第三叶面区7，其中R为螺旋桨半径；

S3：在UG软件中建立刀具数据库，针对不同加工分区，选取相应刀具；

S4：确定相应的加工参数；

使用GSC标准铣头带长推铣刀具加工图2中压力面叶稍处端板1，加工刀具选择直径100mm推铣刀具，刀长度580mm，加工参数为：刀轨排布宽度为15mm，切削步长为60，刀具加工前倾角为-47度，侧倾角为-20度，刀具转速为477转/分钟，刀具进给速度为3000毫米/分钟；

使用GSC标准铣头带长推铣刀具加工图2中压力面端板与叶面衔接处2，压力面端板与叶面衔接处2上靠左设置第一分区线，第一分区线右侧为第一衔接处201，第一分区线左侧为第二衔接处202，使用GSC标准铣头带长推铣刀具加工第一衔接处201，加工刀具选择直径100mm推铣刀具，刀长度580mm，加工参数为：刀轨排布宽度为15mm，切削步长为60，刀具加工前倾角为-47度，侧倾角为-20度，刀具转速为477转/分钟，刀具进给速度为3000毫米/分钟，使用GSC标准铣头带长推铣刀具加工第二衔接处202，加工刀具选择直径100mm推铣刀具，刀长度580mm，加工参数为：刀轨排布宽度为15mm，切削步长为60，刀具加工前倾角为-50度，侧倾角为-0度，刀具转速为477转/分钟，刀具进给速度为3000毫米/分钟；

使用GSC标准铣头带长推铣刀具加工图3中第一叶面区3，加工刀具选择直径100mm推铣刀具，刀长度580mm，加工参数为：刀轨排布宽度为15mm，切削步长为60，刀具加工前倾角为-65度，侧倾角为25度，刀具转速为477转/分钟，刀具进给速度为3000毫米/分钟；

第二叶面区4上靠左设置第二分区线，第二分区线右侧为第一右区401，第二分区线左侧为第一左区402，使用GSC标准铣头加工图3中第一右区401，加工刀具选择直径160mm面铣刀具，刀长度112mm，加工参数：刀轨排布宽度为70mm，切削步长为60，刀具加工前倾角为6度，侧倾角为0度，刀具转速为297转/分钟，刀具进给速度为3300毫米/分钟；使用GSC标准铣头带长推铣刀具加工图3中第一左区401，加工刀具选择直径100mm推铣刀具，刀长度710mm，加工参数为：刀轨排布宽度为15mm，切削步长为60，刀具加工前倾角为-65度，侧倾角为-0度，刀具转速为477转/分钟，刀具进给速度为3000毫米/分钟；

如图4和图5所示，叶尖及导边、随边处5中导边上靠左侧设有第三分区线，第三分区线右侧为叶尖导边前半区502，左侧为叶尖导边后半区503，随边上靠左侧设有第四分区线，第四分区线左侧为叶尖随边前半区504，右侧为叶尖随边后半区505，使用GSC标准铣头带面铣刀加工叶尖501、叶尖导边前半区502、叶尖导边后半区503、叶尖随边前半区504、叶尖随边后半区505，加工刀具选择均为直径160mm面铣刀具，刀长度112mm，加工参数为：切削步长为60，侧倾角为0度，刀具转速297转/分钟，刀具进给速度为2000毫米/分钟，叶尖501、叶尖导边前半区502、叶尖导边后半区503、叶尖随边前半区504、叶尖随边后半区505的刀具加工前倾角分别为3度、10度、30度、6度、26度；

使用GSC标准铣头带长推铣刀具加工图6中吸力面叶稍处端板6，加工刀具选择直径100mm推铣刀具，刀长度580mm，加工参数为：刀轨排布宽度为15mm，切削步长为60，刀具加工前倾角为-47度，侧倾角为20度，刀具转速为477转/分钟，刀具进给速度为3000毫米/分钟；

第三叶面区7上靠左侧设置第五分区线，第五分区线右侧为第二右区701，第五分区线左侧为第二左区702，使用GSC标准铣头加工图7中第二右区701，加工刀具择直径160mm面铣刀具，刀长度112mm，加工参数：刀轨排布宽度为70mm，切削步长为60，刀具加工前倾角为6度，侧倾角为0度，刀具转速为297转/分钟，刀具进给速度为3300毫米/分钟，使用GSC标准铣头带长推铣刀具加工图7中第二左区702，加工刀具选择直径100mm推铣刀具，刀长度710mm，加工参数为：刀轨排布宽度为15mm，切削步长为60，刀具加工前倾角为-65度，侧倾角为0度，刀具转速为477转/分钟，刀具进给速度为3000毫米/分钟；

S5：在UG软件中绘制加工驱动线，以桨毂轴心为圆心，向各加工分区做若干个圆，每个加工分区同心圆之间的半径差为该区域所选推铣刀具直径的15％或所选面铣刀具直径的40％-50％，同心圆在对应加工分区的投影线即为该加工分区的加工驱动线；

S6：在UG软件中输入S4中确定的加工参数；

S7：在UG软件中根据所选取的刀具、输入的加工参数和加工驱动线，生成加工刀轨；

S8：在UG软件中用后置处理程序处理每个加工刀轨，以生成机床可识别的数控代码程序；

S9：将数控代码程序输入至VERICUT软件中进行模拟仿真测试，判断加工分区、刀具选择及加工参数是否合理，若刀具选择不合理，则执行S3，若加工参数不合理，则执行步骤S4，若加工参数合理但加工分区不合理，则执行S2，重新分区，并调整第一分区线、第二分区线、第三分区线、第四分区线、第五分区线的位置，每次向右调整50mm，直至满足刀具不碰撞原则，模拟通过，若加工分区、刀具选择及加工参数均合理则执行步骤S10；

S10：将数控代码程序传入数控机床，完成加工。

本发明是通过实施例进行描述的，本领域技术人员知悉，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明的保护范围。