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。     

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。     

基于柔性抛光轮抛光工艺的研究

为了实现航空发动机叶片表面高质量抛光以及数控加工技术的应用。研制了具有复杂母线的柔性电镀金刚石抛光轮,抛光轮是在磨料与弹性基体中增加必要的增强结构或增强材料,提升磨料的结合力和控制其局部支撑刚度,解决了常规抛光轮磨料尺寸小、结合力小、容易陷入基体、容易脱落、磨削能力低等问题。同时针对叶片的不同区域选择不同抛光轮的原则。通过对某型号发动机叶片抛光实验,叶片的表面及型面质量得到很大提高,叶片表面铣削的刀痕消除,表粗糙度值可以达到Ra≤0.2μm。     

机器人在自动化抛光设备中实现恒定压力和恒定线速度抛光的研究

针对抛光轮外径的磨损导致工件抛光质量不稳定,而传统检测方法存在成本昂贵和结构复杂等问题,设计了一套机器人恒定压力和恒定线速度的抛光系统.系统的核心由Allen-Bradley的PLC和ABB机器人构成,通过分析抛光轮电动机的输出电压、输出电流和抛光压力的关系,计算出抛光轮磨损量,从而实现恒定压力和恒定线速度的抛光.试验结果表明,系统对抛光轮外径的检测误差为±0.5 mm;随着抛光轮外径的变化,抛光压力的变化范围为±5％,完全满足抛光工艺的需求.     

整体叶盘抛光机床的研制与应用

本文针对航空航天关键零件整体叶盘结构及工艺特点,整体叶盘是典型的复杂、薄壁、整体化结构,对表面进行抛光处理,整体叶盘表面质量和精度会显著影响其使用寿命和性能,结合五轴联动加工技术,对研制的整体叶盘抛光机床结构特性进行了介绍。并对整体叶盘进行了抛光加工,整体叶盘的表面质量要求得到了满足。     

面向特征库的整体叶轮刀轨规划方法

针对整体叶轮曲面曲率变化大、流道为特殊型腔的特点,提出了一种面向特征的刀轨规划方法。分析了整体叶轮加工型面的特征及加工难点,建立由叶片、流道、进出水边、叶根等不同型面刀轨构成的特征库。设计叶轮加工型面与特征刀轨库间的匹配规则,开发了整体叶轮加工型面特征刀轨规划系统。算例仿真表明,该方法可有效减少叶轮加工曲面的刀路数量,提高整体叶轮自由曲面叶片的加工质量和效率。     

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。     

模具型面快速数控抛光研究

针对模具型面的特点,提出一种快速数控抛光工艺方法.通过对抛光轮和抛光装置的柔性设计,使得与普通数控机床相联的抛光工具能够随着模具表面形貌的变化,作出一定范围内的姿态调节,从而保持了抛光过程的一致性,能够获得均匀的抛光效果.通过抛光实验,初步验证了抛光工具对曲面的加工能力,并从实验数据中总结出抛光加工的去除模型.     

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.     

曲面磁流变抛光工艺与抛光头结构分析

由磁流变抛光材料去除机理出发,阐述了磁流变抛光去除函数传递的工艺流程特点,明确抛光过程中对抛光轮与工件位置关系恒定的工艺要求。在此基础上,针对设计的磁流变抛光头结构,结合抛光轮轮廓外形与整个抛光头结构特征点计算法,对可加工曲面工件曲率半径和曲面角度范围及其影响因素进行了分析,给出了整个工艺过程中带动测头升降的气缸分别在加工位置和测量位置所需的行程及计算方法,并指出测头设计安装原则。结论可用于异形结构工具曲面加工设备的分析与设计。     

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。     

齿轮齿条直线倍程机构在机器人柔性抛光机床中的应用

介绍了根据齿轮齿条直线倍程机构原理设计的机器人柔性抛光机床的轮径检测机构.此机构不仅满足机器人柔性抛光系统对磨损后抛光轮的轮径检测需要,而且还满足抛光轮磨损后抛光轮与工件接触点的位置不变,简化了系统编程,提高了系统的可靠性.     

复杂型面洁具机器人磨削抛光系统

为了实现复杂型面工件的柔性加工,研制了一套机器人柔性加工系统,完成了具有复杂型面水龙头的自动化磨削抛光过程.设计了具有力控制功能及接触轮在线调整功能的磨削单元,可以实现在线误差实时补偿及自动更换机器人TCP(Tool Center Point);设计了具有力控制功能及轮径在线检测与补偿功能的抛光单元,不仅能够实时补偿机器人系统各种误差,而且当抛光轮半径变化很大时,仍能够保证工件与抛光轮接触;采用机器人离线编程技术,设计了离线编程软件,提高了机器人编程效率及精度;采用三维激光扫描技术,能够自动实现工件校准及在线装卡误差检测与补偿,保证产品加工一致性.该系统技术先进且简单实用,能够满足产品生产要求.     

整体叶盘多通道电解加工工具运动轨迹及加工参数分析

整体叶盘扭曲叶片型面加工至设计要求之前,毛坯的叶间通道加工是不可缺少的工艺。针对整体叶盘多通道电解加工三轴运动的特点,先将叶片理论型面的参数转换成整体叶盘的叶间通道的参数,再利用最小二乘法生成通道型面的拟合直线,进一步确定管状工具的运动位置。工具的运动轨迹是三轴组合运动的结果,根据工具的运动状态逆向推算即可获取联动三轴各自的加工参数。最后在整体叶盘多通道电解加工机床上开展试验研究。试验表明,运行上述参数可以加工出符合要求的叶间通道。     

基于气动技术补偿双重磨损的抛光涂蜡装置研究

针对目前抛光过程涂蜡技术的缺陷,结合气动技术,提出了一种双重补偿作用的自动抛光涂蜡装置设计方法。经过实验验证,气动抛光涂蜡装置能够自动补偿抛光轮和蜡条磨损,涂蜡均匀,提高抛光产品质量和效率。     

磁流变抛光轮磨损影响因素分析

针对磁流变抛光轮长时间使用存在的严重磨损问题,分析磁流变抛光轮磨损原因,建立抛光轮半固着磨粒磨损模型,分析影响抛光轮磨损的主要因素。分析表明:磁流变抛光轮产生磨损的主要原因是回收器处形成的磁密封与抛光轮之间产生的半固着磨粒磨损,其磨损特征表现为介于二体磨损和三体磨损之间;磁场和磁链的变化是磨损率改变的根本原因,影响抛光轮磨损的主要因素为回收器间隙、抛光轮转速、抛光颗粒的含量和尺度。通过实验研究3种主要因素对抛光轮磨损的影响规律。结果表明:磨损率随回收器间隙的增大而减小,随着抛光轮转速、抛光颗粒的尺度和含量的增大,先增大后减小。实验结果与理论分析结果相吻合,验证了建立的半固着磨粒磨损模型的正确性。     

闭式整体叶盘流道粗加工分层刀路规划方法研究

闭式整体叶盘流道型腔区域是一个半封闭的区域,流道型腔区域四周有围带、轮毂及相邻2个叶片。考虑到刀具加工的可达性以及对叶片前缘、后缘材料的铣削,刀具无法从前缘或后缘进刀一次直接完成整个流道型腔的加工,因此需要分别从前、后缘进刀。分析了闭式整体叶盘流道粗加工刀具规划,研究了分别从前、后缘进刀的2个对接加工区域的分割及每个加工区域内分层面的构造,提出了一种相统一的分割面、分层面构造方法,并在每个分层曲面上完成了刀路规划。试切验证结果表明,该刀路规划方法可靠,生成的刀路平滑,无干涉。     

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。     

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。     

色选机滑槽专用抛光机的设计

针对色选机滑槽的特殊表面抛光工艺,设计了一台专用抛光机床.该机床可实现对滑槽复杂表面的高精度抛光加工,满足色选机的生产和研制需要.解决了滑槽在高精度机械抛光加工中遇到的超大行程、刀具(抛光轮)的选取、工件变形、定位夹紧等技术和工艺问题.在生产应用中,创造了很高的经济效益.