船用螺旋桨叶片砂带磨削加工自动编程技术研究

介绍了自由曲面数控加工编程技术的国内外研究现状。根据船用螺旋桨叶片砂带磨削的加工特点,将螺旋桨叶片砂带磨削加工自动编程系统划分为五个功能模块,研究了砂带磨削加工刀具轨迹的生成过程。     

组合曲面叶片的螺旋加工刀位轨迹生成

为提高叶片加工质量和改进现有螺旋加工方法,提出了一种新的针对组合曲面造型叶片的四轴螺旋加工方法.该方法在叶片曲面造型过程中,将叶片曲面分割为叶盆、叶背、前缘和后缘四个区域.根据组合曲面叶片造型,提出了组合曲面叶片螺旋加工刀位轨迹生成方法和切触点的计算公式.最后,基于UG软件平台,以二次开发方式编制了相应的数控编程模块.生成了连续光滑的叶片螺旋加工刀位轨迹.试验结果表明,该方法能够实现叶片的四坐标螺旋加工,并可有效提高叶片的加工质量.     

航发叶片前后缘数控砂带磨削关键技术研究

为提高航发叶片前后缘加工精度和加工效率,通过对当前航发叶片前后缘磨削加工中存在的问题进行分析,结合当前叶片前后缘加工工艺要求及数控砂带磨床各轴运动控制算法,考虑到磨料粒度、接触力、砂带线速度及进给速度等磨削要素的影响,优化了刀具轨迹,提出了叶片前后缘磨削工艺方法。最后,对某公司生产的航发叶片进行了磨削加工实验,实验结果表明,此磨削加工方法可使得航发叶片前后缘的加工精度和表面粗糙度得到明显的改善。     

叶片等残留高度数控螺旋铣加工刀具轨迹的规划算法

根据叶片的曲面特征,提出了基于等残留高度的叶片五坐标数控螺旋铣加工方法,设计了刀具轨迹生成算法,在UG二次开发环境下编程实现.该方法满足相邻刀轨之间的等残留高度要求,无冗余刀轨.避免了刀轨间的抬刀,可实现连续的切削加工,在满足误差要求的前提下可显著提高加工的效率.     

叶片数控砂带复合磨削加工方法的研究

在对叶片进行数控铣削和砂带抛光磨削的研究基础上,提出了一种叶片数控砂带复合磨削加工的方法.该方法采用了一种刚柔组合的砂带磨削接触轮,兼有切削和抛光的功效.它使叶片的切削加工和抛光加工合二为一,不仅提高了加工效率,也大大降低了生产成本.     

基于UG的螺旋叶片数控五轴加工

为提高螺旋叶片的加工效率和质量,提出了一种新的综合优化方法.以螺旋叶片高效率、高质量、无干涉五轴加工刀具轨迹为目标,采用UG CAM可变轴曲面轮廓铣的曲面区域驱动方法,选择合适的投影矢量方向和刀轴方向,采用合理的加工工艺、切削用量和优化进退刀,采用自定义的后处理文件生成了相应数控系统的数控代码实验结果表明该零件的加工质...     

复杂曲面型面柔性砂带磨削关键技术研究

根据曲面型面砂带磨削的特点和要求,在分析曲面型面砂带磨削所需控制运动基础上,建立了砂带磨削运动关系模型;讨论了曲面型面砂带磨床的可行性结构方案,完成了磨床机械结构的开发和设计;针对柔性砂带磨削精度难以控制问题,提出了通过控制磨削压力实现对磨削深度的控制,开发了可控磨削力的砂带磨头;以UG/API为开发工具,在UG平台上开发了砂带磨削编程系统,包括对磨削力的编程控制;基于工控机+运动控制器平台开发了曲面型面砂带磨削专用数控系统。通过一个个关键技术研究,最终研制完成可控磨削力的六轴联动数控砂带磨床样机产品,经对汽轮机叶片曲面型面实际磨削试验验证,所研制的砂带磨床样机产品满足曲面型面零件光整加工要求。     

螺旋刃刀具前刀面数控磨削工艺及刀位计算

通过螺旋刃刀具前刀面数控磨削工艺方案讨论,指出了改善磨削性能和提高磨削效率措施。分析了砂轮与刀具前刀面之间的相对位置关系,给出了数学模型,提出了数控磨削螺旋刃刀具刀位轨迹生成的实用方法。     

基于UG的大型水轮机叶片多轴数控加工研究

以UG自动编程软件体系架构为依据,研究大型混流式水轮机叶片多轴数控加工方法。探讨提高叶片加工质量和效率的途径。介绍大型水轮机叶片五轴联动数控加工雕塑曲面编程中涉及到的转轮叶片三维造型、切削仿真、刀具轨迹生成等关键技术。该方案切削力小、加工精度高、成本低,具有一定的参考价值。     

六轴联动叶片型面砂带磨削方法及加工仿真研究

依据砂带接触轮与叶片型面的最佳接触条件,提出了叶片型面六轴联动砂带磨削加工方法,并进行了叶片砂带磨削的刀位点计算;采用VERICUT构建了虚拟数字机床并进行了仿真加工实验,验证了叶片型面砂带磨削加工刀位点以及轨迹计算的正确性.     

面向复杂曲面的机器人砂带磨抛路径规划及后处理研究

针对机器人砂带磨抛复杂曲面叶片问题,对叶片内外型面和进排气边的磨抛路径规划及后处理技术进行了研究,对复杂曲面叶片的机器人砂带磨抛路径规划的计算效率及加工效率进行了分析,提出了一种将基于等残留高度法的笛卡尔空间计算的磨抛行距转化为参数域空间的磨抛行距的方法,并将机器人砂带磨抛复杂曲面叶片接触轮的中心坐标位置、支撑轴矢量以及轴线矢量数据后处理为机器人的位姿信息,利用机器人砂带磨抛系统装备实验平台对复杂曲面叶片进行了实际的加工实验。研究结果表明:所提出的刀路规划和后处理技术能够有效地解决机器人砂带磨抛复杂曲面叶片的问题,具有加工路径总长短以及路径条数少的特点,计算简单、加工效率高、加工表面质量好。     

六联动叶片砂带磨削编程系统的开发研究

以VC++为编程语言和UG/OPEN API为开发工具,通过对砂带磨削运动分析、磨削刀位轨迹计算和数控代码生成等关键技术研究,最终开发了一套六轴联动汽轮机叶片数控砂带磨床编程原型系统,并采用数控加工仿真软件VERICUT构建了六轴虚拟砂带磨削环境,对编程系统生成的数控代码进行叶片型面磨削仿真,验证了系统生成的磨削刀位点以及数控代码的正确性.     

超声振动螺线磨削表面微观形貌建模与仿真研究

为了实现高效率、高质量、低损伤的硬脆材料加工,对工件或砂轮同时施加砂轮轴向和径向的超声振动,该方法的显著特点是磨粒切削轨迹呈三维空间螺旋线型,将其定义为超声振动螺线磨削方法。在磨削工艺和二维超声振动的多参数共同作用下,材料去除机理产生复杂变化,表面微观形貌创出过程变得极其复杂。为此,提出一种超声振动螺线磨削加工表面数值仿真方法。基于超声振动螺线磨削几何映射关系,建立磨粒相对工件的空间螺旋线切削运动模型,进而给出超声振动螺线磨削加工表面生成模型,模拟出普通磨削和超声振动磨削的三维表面微观形貌,对比分析了超声振动对表面形成过程的影响规律。最后将仿真表面与磨削试验表面对比,发现两者微观形貌特征规律基本一致,验证了仿真方法的正确性和有效性。     

用于复杂空间曲面加工的机器人磨削系统

开发的用于复杂曲面的磨削机器人磨削系统由六自由度ABB机器人和砂带磨削机组成,其工艺流程包括工具和工件位姿标定、加工路径离线编程、自动磨削加工和检测。弹簧、比例阀构成的力补偿系统保证了磨削过程中接触力的稳定。该系统加工出的汽轮机叶片形面误差和表面质量比传统方法加工出的叶片有大幅度提高。     

航空发动机叶片数控智能磨削加工技术研究

现有磨削加工技术已经无法满足发动机的需求,故提出航空发动机叶片数控智能磨削加工技术。应用参数线法规划叶片磨削加工轨迹,以此为基础,提取磨削加工余量,模拟与计算对应数值,适当处理获取的叶片磨削加工轨迹与加工余量数据,推出叶片数控智能磨削算法(数控车床转轴、直线轴与压力轴运动控制模型),以此控制数控车床运动姿态,并通过刀位点偏移补偿叶片的反变形误差,实现了航发叶片的数控智能磨削。实验数据表明:应用该技术后叶片型面加工前后粗糙度变化明显;叶片边缘加工误差保持在标准误差范围内;叶片根部粗糙度得到了大幅降低,充分证实了该技术具有可行性。     

叶片螺旋铣加工中的刀具轨迹动力学分析与优化方法研究

从分析刀具轨迹动力学特性入手,通过对CLS文件分析,结合工厂加工叶片的实际情况,发现了影响叶片缘头表面质量的关键性因素,并提出解决的办法.     

叶片复杂曲面的机器人抛磨工艺规划

为了实现复杂曲面工件的智能抛磨加工,对叶片复杂曲面进行机器人抛磨工艺规划。对抛磨点位置规划算法和基于最大接触原则的抛磨姿态规划算法进行了研究。首先,通过平行截面法获得抛磨路径割线,以非均匀有理B样条(NURBS)曲线描述。接着,提取曲线特征参数,根据设定的阈值进行抛磨点规划,再基于抛磨轮与工件的最大接触原则进行抛磨点姿态规划,从而得到完整的抛磨路径。然后,将工件位姿从工件坐标系转换到TCP坐标系。最后,搭建了柔性抛磨系统仿真平台生成机器人控制程序。实验结果表明,此方法规划的路径可用于叶片复杂曲面的机器人抛磨加工。分别用本文规划所得路径和CAM软件规划所得路径对叶片进行抛磨加工,测得表面粗糙度分别为0.695~0.930μm和2.803~3.243μm。本文提出的抛磨位姿规划方法可用于复杂曲面工件的抛磨路径规划,使工具和工件保持最大接触,从而避免了位姿不合理所产生的过抛和欠抛。     

六轴联动叶片砂带抛磨中接触轮姿态的确定

对六轴联动数控砂带抛磨机床在叶片自由形面加工过程中接触轮的位姿进行了研究。以加工过程中接触轮与被加工曲面法向接触为出发点,提出了针对接触轮在加工过程中位姿的定义方法。分析了接触轮母线形式对被加工区面适应能力的影响。为避免加工过程中干涉,基于接触轮旋转自由度的有效空间,提出了避免干涉的方法。以切削带宽最大为目标,提出了接触轮第六自由度的控制原则;并对接触轮的位姿控制参数进行了仿真验证。