整体叶盘机器人自动化抛光技术

根据整体叶盘结构,在对整体叶盘造型方法分析的基础上,对应用机器人抛光过程中的刀轨生成和干涉检测进行了研究,提出了适合于整体叶盘机器人抛光的刀轨生成算法,并对机器人控制数据的确定进行了分析.该技术对于提高抛光加工质量和效率具有重大的实际意义.     

整体叶盘无干涉五坐标数控抛光轨迹生成算法研究

整体叶盘是典型的薄壁、难加工材料和复杂结构零件,其叶型表面的抛光质量和抛光精度会显著影响其使用性能和寿命。根据整体叶盘的结构特点以及抛光的特殊性,围绕所开发的专用五坐标数控抛光机的编程需要,提出了相应的抛光轨迹生成算法,并对可能存在的干涉进行检查,最终生成了光顺的抛光轨迹。经初步试验证明,该抛光轨迹算法既能有效进行干涉检测,又能生成适合整体叶盘型面的最佳抛光轨迹。     

开式整体叶盘叶片型面数控抛光编程技术

为了实现整体叶盘叶片型面数控抛光,针对五坐标数控抛光机,研究开式整体叶盘叶片型面数控抛光轨迹规划与编程技术。通过分析多坐标数控抛光系统结构及开式整体叶盘抛光工艺方法,提出面向抛光加工的路径规划方法,选择分段直纹面拟合逼近叶片型面,利用分段直纹面的直母线直接生成刀位轨迹。最后进行了数控抛光实验验证,实现了整体叶盘叶片型面抛光的机械化和自动化,极大地提高了整体叶盘的抛光效率,为航空发动机整体叶盘的使用性能和安全可靠性提供了保障。     

小型整体叶盘四轴数控加工工艺研究

小型整体叶盘已经在小型航空发动机上广泛应用,针对小型整体叶盘的加工多在五轴数控加工机床上进行。文中针对小型压气机整体叶盘,对其四轴数控加工工艺进行研究,采用3+1定轴开粗和四轴螺旋绕铣精加工工艺,加工出了生产效率高、表面质量好的零件。     

整体叶盘超硬磨料柔性抛光轮几何参数与力学性能分析

整体叶盘是航空发动机关键部件，采用超硬磨料柔性抛光轮的数控抛光已成为替代人工打磨、提高整体叶盘表面质量的有效方式之一。文章以复杂母线超硬磨料柔性抛光轮为对象，分析建立等效直径及抛光力模型，从而实现抛光过程几何参数和力学性能的优化。其中，利用测力仪将抛光轮几何参数转化成力学参数，建立等效参数计算模型，通过关系式反推获得抛光轮的等效直径，从而改善动态直径测量的不准确所带来的抛光去量偏差；设计单因素正交试验测量不同加工参数下的抛光力，及各因素对抛光力的影响规律，进而在抛光轮稳定工作状态下，建立抛光力的经验模型，可用于整体叶盘数控抛光过程中的真实抛光力预测。实验证明，等效直径测量精度较动态测量可提升2.02%，抛光力的实际值和模型拟合值贴合度非常好，相关系数达到0.999。     

窄流道整体叶盘定轨迹数控抛光技术研究

为了实现对窄流道整体叶盘的数控抛光,在采用复杂母线超硬磨料柔性抛光轮的基础上,开展了针对叶盘型面、流道及叶根的抛光轮形状与尺寸设计研究,确定了用于整体叶盘高效率抛光的鼓型抛光轮和球头抛光轮尺寸设计原则,实现了大尺寸鼓形半径的优选。随后,针对型面、流道、叶根圆弧不同区域的抛光需求,利用选定工具对某型号整体叶盘全型面进行定轨迹抛光试验,抛光后表面粗糙度Ra≤0.4μm,完全去除精铣刀纹,达到了替代人工抛光的要求。     

五轴联动抛光机床的研制与应用

零件的表面抛光质量和抛光精度会显著影响其使用寿命和性能,通过五轴联动数控技术和柔性抛光工具对航空航天关键零件表面进行抛光处理是一种新的工艺方法。为了满足关键零件抛光加工的技术需求,研制出五轴联动抛光机床和柔性砂带抛光轮。本文介绍了机床的结构与性能,抛光系统的工作原理以及其在航天航空关键零部件(机匣、桨毂、叶盘等)生产中的应用。五轴联动抛光机床的应用可以改善加工质量,提高生产效率,减少劳动强度,降低生产成本,对航空航天重要零件的抛光加工具有重要意义。     

超声振动辅助固结磨粒抛光硅片表面形成机理及实验

基于超声加工所具有的加工效率和加工表面质量高等特性,提出了一种超声振动辅助固结磨粒化学机械复合抛光硅片新技术。对抛光工具及复合抛光实验系统的建立进行了描述,在此基础上开展硅片抛光表面形貌及材料去除机理的理论及实验研究,得到不同抛光力下的研究结果。所建立的理论模型及实验结果表明,超声振动辅助固结磨粒抛光有利于硅片表面质量及材料去除率的提高,且随着抛光力的增大,抛光表面质量下降,材料去除效果提高。     

整体叶盘加工原位测量系统的研制（英文）

针对五轴数控机床加工现场狭长空间的限制以及整体叶盘原位测量的需求,研制了一种悬臂式坐标测量机。设计并优化了密珠轴系的结构,分析了影响测量机测量精度的各项因素,并通过实验对测量机的测量精度进行了验证。结果显示,所设计的测量机结构能够满足测量指标的要求,可在机床加工原位对整体叶盘加工质量进行检测。所研制的测量机对于提高整体叶盘加工质量及发展大飞机生产都具有重要意义。     

超声振动辅助磨料流抛光技术研究综述

抛光加工是实现高性能零件最终表面质量要求的重要的方法.超声振动辅助磨料流抛光是磨料流抛光与超声振动相结合的复合抛光技术,在光学玻璃、蓝宝石、单晶硅、陶瓷等硬脆性材料抛光和金属材料零件复杂表面的抛光加工中具有独特的优势,可以有效地提高表面质量和抛光效率.对近年来的技术发展进行了总结,对抛光加工基本原理研究、材料去除微观机理研究、抛光工艺方法分类及应用等方面进行了系统的论述和分析.指出了这一技术当前的研究热点和需要解决的关键问题,对今后的研究、应用和发展给出了建议和展望.     

钛合金整体叶轮的磁性研磨抛光初探

在阐述整体叶轮光整加工概念的基础上,主要论述了磁性研磨抛光的原理及特点,并具体应用钻铣复合机床试验台及銣铁硼研磨头和氧化铝微粉在钛合金叶轮表面进行磨抛试验。在此试验的基础上,检测了钛合金表面的加工效果,得到了磁性研磨抛光对钛合金表面的磨抛试验数据;并进一步分析了磁性研磨抛光的抛光效果及磁性研磨抛光的影响因素,为提高钛合金整体叶轮的表面质量提供了一个新方法。     

整体叶盘车削在线测量技术研究

通过对整体叶盘车削过程自动测量技术、刀具自动校正技术、刀具自动补偿技术进行深入研究,实现了整体叶盘车削加工、测量、刀具补偿自动化。提高了工件加工质量和效率。形成了整体叶盘车削加工过程数字化在线测量的制造模式。     

砂布轮抛光工艺参数对TC4材料切除深度影响规律研究

铣削成型的航空发动机整体叶盘,其叶片型面为空间自由曲面,曲率变化大,严重制约了抛光表面质量均匀一致性.为掌握砂布轮柔性抛光工艺参数对材料切除深度影响规律,基于"数控机床+柔性磨头+弹性磨具(砂布轮)"的抛光工艺装备,开展了TC4试件单因素抛光试验,分析了工艺参数对材料切除深度的影响规律,开展正交试验建立了材料切除深度预测模型;计算了材料切除深度对工艺参数相对灵敏度,结果表明材料切除深度对压缩量最敏感,对转速比较敏感,对进给速度敏感度一般,对粒度敏感度最小;最后开展了抛光实验,结果表明实际测量切除轮廓和预测轮廓基本一致,证明了预测模型是可靠的,能用于材料切除深度预测,为提高抛光表面质量一致性提供依据.     

整体叶盘五坐标数控抛光机后置处理算法研究

从提高整体叶盘抛光质量及效率的角度出发,针对整体叶盘的结构特征,详细地分析了五坐标整体叶盘数控抛光机的结构特点及其运动形式。利用坐标变换原理,推导出符合抛光机的后置处理算法,并编写相应的后置处理程序。通过初步实验,验证了该算法的结果能满足五坐标数控抛光机后置处理的要求。     

整体叶盘电解加工移动密封阴极设计与试验

在整体叶盘的电解加工中,叶间区域易发生加工意外。通过有限元流场分析发现该区域存在过流面积突变。为了改善该区域流场,设计了一种消除过流面积突变的移动密封阴极结构。改进流场的有限元分析结果表明,移动密封阴极结构显著提升了电解液流场的稳定性。移动密封阴极的电解加工试验结果表明,新型阴极显著提升了加工稳定性,试验件具有较好的加工重复性与表面质量。     

整体叶盘通道去余量线切割加工技术研究

整体叶盘的加工余量主要是在其通道开槽粗加工阶段去除的,合理选取整体叶盘粗加工通道余量去除方法是降低通道加工费用、实现整体叶盘加工经济性的关键。由于线切割机床加工单位成本低的原因,采用线切割加工方法对整体叶盘通道进行去余量加工。提出利用叶型与轮毂偏置面确定通道加工边界;通过比较通道边界投影后的投影面积大小确定最优矢量;然后根据最优矢量确定线切割丝与叶盘端面之间的夹角以及切割区域,实现整体叶盘粗加工阶段去除余量最大化。该方法可以有效地解决整体叶盘粗加工阶段经济性问题。试验表明,线切割加工可以应用在整体叶盘通道去余量加工中,并且与传统数控铣削相比,单个通道的加工费用仅为数控铣削加工费用的1/20。     

整体叶盘的表面完整性研究

以某型发动机钛合金整体叶盘为研究对象,介绍了表面完整性的研究内容以及所选整体叶盘的零件结构。指出了表面完整性外部效应影响因素和表面完整性内部效应影响因素。分别从整体叶盘加工刀具选用、加工工艺及参数选取、冷却液使用几个方面分析了加工参数对表面完整性外部效应的影响,介绍了粗精同步的新型加工工艺,给出了高速铣削加工的具体参数。介绍了喷丸强化对表面完整性内部效应的影响,给出了具体喷丸强度和丸粒尺寸。     

环形气囊抛光技术的研究

气囊式抛光是一种极具发展潜力的抛光方法,在精密光学元件的加工领域具有广阔的应用前景.针对现有气囊式抛光磨头加工方法的不足,提出了一种环形气囊抛光技术,设计了气囊式环形抛光磨头的机械结构.基于环形气囊抛光实验平台,利用气囊式环形抛光磨头进行了工艺试验.实验结果表明,此种抛光技术能够实现光学零件高精度表面质量的加工.     

超声振动协同化学辅助固结磨粒抛光技术的开发

传统化学机械抛光是硅片获得超光滑表面的常见加工方法,这种游离磨粒的化学机械抛光的加工效率及加工表面质量低,加工时需大量使用对环境污染严重的化学抛光剂,特别是硅片直径的不断增大而导致加工困难等方面所表现的问题越来越突出。因此提出了一种超声椭圆振动协同化学作用辅助固结磨粒的复合抛光硅片新技术,并对此加工机理进行了理论分析。研制了复合抛光装置,对抛光工具设计进行了详细论述,在此基础上开展了硅片复合抛光与传统抛光的对比试验研究。试验结果表明,在相同的试验条件下,复合抛光技术不但硅片抛光表面质量得到改善,而且抛光效率也得到提高。该方法为硅片的精密加工探索了一种新方法。     

闭式整体叶盘电火花加工电极运动轨迹搜索与优化方法

针对闭式整体叶盘电火花成形加工时电极造型复杂、无干涉运动轨迹难以搜索等问题,研究了闭式整体叶盘的电火花加工电极设计方案,提出了一种电极结构及其运动轨迹设计方法。建立了成形电极减厚拆分原则,构造了直纹曲面的成形电极分型面;基于随机方向法进行了电极运动轨迹的搜索求解,得到了每个节点处电极上端面中心点的无干涉运动轨迹坐标;基于NURBS曲线对电极运动轨迹坐标点做出了拟合优化;进行了电极运动轨迹验证实验研究,实验结果表明叶片型面误差为±0.08 mm,满足了闭式整体叶盘的技术指标要求。研究表明,提出的电极结构及运动轨迹搜索优化方法适用于闭式整体叶盘的电火花加工,可作为此类问题的一种有效解决方案。