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阴极运动轨迹规划阴极运动轨迹的计算(1)阴极前端中点初始运动轨迹计算为便于后续电火花加工的进行,电解加工预通道时除应尽量去除余量外,还应力求使叶背、叶盆余量均匀,因此以叶间通道中心作为阴极初始运动轨迹的原点。阴极运动轨迹数据转换由于实际加工中工具阴极固定不动,加工运动完全由机床工作台带动工件完成,因此,必须将上述所得到的阴极运动轨迹上一系列点的坐标(xi,yi)及相应位置的阴极摆角i进行适当转换,才能得出实际加工情况下工件随工作台沿X、Y轴方向的平动位移量及绕Z轴的转角,即将a转换成b.

  加工运动轨迹数据转换图中O为被加工工件的旋转中心,D为工具阴极上的参考点,A为工具阴极前端的中点,下标0表示初始加工时点的位置,下标i表示加工中第i时刻点的位置。a中以叶片重心G为坐标原点,当以工件为参照物时,工具阴极的运动可视为一方面随其前端中点A沿运动轨迹平动,同时又绕点A转动;设在第i时刻时,点A的位置相对加工初始位置P0的位移为xAi、yAi,阴极绕点A逆时针方向相对初始位置转过的角度为Ai,O为旋转中心,因此旋转运动对点O的位置不产生影响。

  由于设计时,工件的旋转中心与机床工作台的旋转中心重合;因此,相对工作台初始位置而言,机床工作台在第i时刻转动的角度为-Ai,机床工作台在第i时刻沿X、Y轴平动的位移则按式(2)求出。多轴联动的实现所示的加工设备为自行研制的5轴联动数控电解加工机床,采用二级数控系统,由一台通用计算机和组合在一起的5台二轴数控单元组成,每一运动轴都由一个独立的二轴数控单元控制,利用虚实轴映射方法<6>实现各轴同步,从而完成叶间预通道的加工。

  数控程序的编制须根据电解加工及控制系统的特点,确定数控程序中的各个参数。前述的叶片型面处理是采用层切的方法,通过在R=Rk面上一系列平行直线x=xi去截叶片,从而将叶片型面离散成若干段曲面(在R=Rm展开面上为若干段曲线),成形运动轨迹即根据这些曲面段推算得到。加工时将成形运动轨迹面按精度(型面轮廓度)要求离散成上下边界平行于xGy面的若干段小曲面来处理,在每一小段内以线性近似非线性,在成形运动从这一段开始位置向结束位置过渡的过程中,以各轴的均匀运动来合成总的成形运动,即在加工这一小段曲面的过程中,各轴所需的进给量分别是匀速进给完成的。

  电解加工的进给速度主要是指阴极相对被加工工件之间的运动速度,它是各时刻工作台沿X、Y轴方向的平动速度vXi、vYi和该时刻转动速度i的矢量合成vfi,是一个合成速度;等合成进给速度是指加工过程中合成进给速度的大小为一恒定值。数控程序编制根据参数Xi、Yi、i、Wi、F,即可编制出加工小段曲面Li时各传动轴的数控程序。同理,可得到加工其他小段曲面的数控程序,将许多小段的加工程序串联起来即为整个曲面的加工程序。

  结束语所示为带冠整体叶轮试件加工现场。试验试验加工现场表明,加工出的带冠整体叶轮叶间预通道符合工序要求,达到了预期目的。运动规划及多轴联动的实现是数控展成电解加工带冠整体叶轮技术的基本内容,继续深入这方面的研究,并使之工程化,对于进一步拓展数控展成电解加工技术的应用领域,解决带冠整体叶轮的加工难题具有重要的意义。

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