整体叶轮插铣粗加工算法

针对目前航空发动机整体叶轮高效开粗加工的需求,提出了一种新的基于最小二乘原则的整体叶轮插铣开粗算法,对其关键刀位确定及刀轨排布给出了较为详尽的计算与推导.基于参数辨识试验建立了插铣工艺的铣削力模型,比较了插铣算法与常规侧铣算法铣削力的差别.通过整体叶轮粗加工过程数字仿真及其在整体叶轮五轴数控工艺过程中的工程应用,验证了整套插铣工艺及算法的可行性和加工高效性.实验结果表明,与传统侧铣分层铣削相比,插铣开粗工艺过程中的径向铣削力减小50%以上,加工效率增加近一倍.     

面齿轮数控插铣加工方法研究

研究采用插铣加工工艺的面齿轮加工方法,根据面齿轮插齿加工原理及齿轮啮合原理,提出多线包络加工面齿轮齿面的插铣制造方法。基于插铣刀对插齿刀虚拟仿形概念,详细推导插齿刀齿面方程、仿形曲面方程及刀具与面齿轮动坐标系的转动关系,给出插铣刀仿形插齿刀轮廓线的数学公式和基于插铣刀与机床结构的面齿轮创成方程。按数控制造技术得到基于面齿轮创成方程的数控代码,使用VERICUT软件对面齿轮加工的数控代码进行加工仿真,仿真结果与理论齿面的对比表明论文提出的方法面齿轮插铣加工方法正确可行性。提出的面齿轮数控插铣加工方法是一种新的面齿轮粗加工方法,对面齿轮的制造具有参考价值。     

整体叶盘复合铣削机床设计

通过盘铣、插铣实验,验证了盘铣应用于整体叶盘加工的可行性,在此基础上提出整体叶盘复合铣加工工艺,将盘铣、插铣、侧铣集成于一台机床上,盘铣用于开槽粗加工、插铣用于曲面成形、侧铣用于除棱清根,实现一次装夹完成整体叶盘的粗加工、半精加工、精加工。以某发动机一级风扇盘开槽粗加工为例,通过UG仿真复合铣、插铣+侧铣、侧铣三种工艺过程,计算出三种工艺的加工时间,计算结果表明复合铣工艺的加工效率是插铣+侧铣的2倍,是侧铣工艺的10倍左右,验证了复合铣工艺的高效性。基于复合铣工艺思想,设计了复合铣机床的整体结构,由高刚性、大扭矩的盘铣、插铣主轴系统实现整体叶盘的复合铣加工,以满足加工的要求。     

直纹面叶轮变轴插铣粗加工区域划分方法研究

为了在三元叶轮变轴插铣粗加工中更合理的划分加工区域、选择刀具,根据离心式三元叶轮轴盘叶间展向距离小于盖盘叶间展向距离的特点,提出两种采用平头刀变轴插铣粗加工区域划分及刀具尺寸计算方法。两种方法分别以叶轮进口轴盘叶间展向距离和出口轴盘叶间展向距离为基准递推各加工区域的分界面及相应刀具尺寸,并给出了相应的刀位计算方法。最后,针对一算例采用两种方法进行了加工区域划分、刀具尺寸计算,并分别进行了刀位计算、加工仿真和加工时间计算。对于不同的叶轮,由于尺寸的差别,需分别采用两种方法进行计算,选择较好的方法。     

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.     

双级轴流微涡轮气动主轴加工工艺研究与优化

提出一种基于通用加工中心的高效可批量化生产微涡轮的数控加工工艺及提高金属去除率的方法。以双级轴流式微涡轮气动主轴为研究对象,制定喷嘴转子的加工路线,通过单因素法分析了圆角立铣刀和球头立铣刀加工可展曲面涡轮时的金属去除率,得出在粗铣流道、精铣叶片和轮毂三个工序中,圆角铣刀的金属去除率要比球头铣刀分别高2.96倍、10倍和2倍。通过专用测试平台实验发现,当压缩空气入口压力为0.3 MPa时,达到设计转速100 000 r/min,证实了采用圆柱铣刀侧刃加工叶片来提升金属去除率是高效的,数控加工工艺方案是可行的,为微涡轮批量化生产奠定基础。     

BMT刀盘的设计与加工工艺研究

分析了当前数控刀架领域的发展和应用现状,对比研究了BMT刀盘和VDI刀盘的结构特点。设计了基于BMT接口的数控刀架刀盘,针对BMT刀盘的结构特点,设计了加工工艺和关键工序的加工方案。将设计制造的BMT刀盘应用于某伺服动力刀架,应用实例证明设计可行,制造工艺合理可靠,提升了动力刀架刀盘国产化和产业化能力。     

一种陶瓷刀片数控砂带磨床设计方案

提出一种基于车铣中心的数控砂带磨床设计方案。该方案利用FANUC OTC数控系统的极坐标插补功能和砂带磨削工艺 ,可实现陶瓷刀片型线的高效率、低成本数控加工     

整体叶轮数控加工方法研究

为提高涡轮叶片的加工效率,提出了一种侧铣加工方法代替传统的加工方法,并给出了叶片加工刀位生成、叶片侧铣误差的控制算法.通过模拟加工和刀路检验,验证了这种方法的合理性,在保证精度的前提下,大大提高了加工效率,对于整体叶轮叶片的数控加工具有实际参考价值.     

大型凹球面数控加工工艺研究

以压力杆和支座两类零件的加工为例,分析了大型凹球面的数控加工方法.选择以铣代车的加工工艺方案,对不同的刀具、走刀路线进行了分析比较,得到合理的铣削加工方案,并进行了实际加工验证.结果表明:采用合理的以铣代车工艺可提高生产效率和零件加工表面的质量,降低加工成本.     

整体叶轮五轴数控插铣加工刀位轨迹生成算法研究

为了提高整体叶轮粗加工效率和质量,提出了一种整体叶轮五轴插铣加工刀位轨迹的计算方法。根据整体叶轮的几何特征和插铣特点,定义与叶轮轴线垂直的截平面族,构造截平面与叶片型面交线的单侧包络直线族,作为边界面加工刀位,在边界面刀位之间插值,得到整个流道的插铣加工刀位轨迹。运用UG/Open API开发了整体叶轮插铣加工软件模块,最后通过实例验证了所提出的方法是有效的。     

Research on tool path planning method of four-axis high-efficiency slot plunge milling for open blisk

The great mass of machining allowance for blisk is removed in the rough milling, so improving the rough machining efficiency for the blisk’s tunnel is the key of realizing high-efficiency machining of blisk. According to the structure characteristic of open blisk’s tunnel, a four-axis plunge slot rough milling with high-efficiency and low machining cost is advanced. First, the plunge slot process for blisk and the generation process of the ruled enveloping surface for the freeform surface of the blisk’s blade are put forward. Then, the generating method of the ruled enveloping surface for the blade’s freeform surface and the tool path generation method of four-axis plunge slot milling for blisk are studied. The rough milling region of open blisk’s tunnel is determined by generating the ruled enveloping surface of blade’s offset surface, and the algorithm of tool path for four-axis plunge milling is given. When using a ruled surface to approach a freeform surface, the problem of getting boundary is solved, and the error from the calculation of tool path is avoided by the algorithm. At last, the experiment shows that comparing to the traditional side slot milling, the cutting force of four-axis plunge milling can be reduced by 60% and even the rough machining efficiency can be increased to more than double.     

直纹面叶轮插铣加工关键技术

为提高整体叶轮的粗加工效率,弥补目前商用计算机辅助制造软件在五坐标插铣加工能力方面的不足,研究了直纹面叶轮五坐标插铣加工的关键技术。根据直纹面叶片的偏移边界矢量,利用四元数插值方法计算插铣加工的刀轴矢量,提出并推导了五坐标插铣加工的行距和步距计算公式,保证了插铣加工的材料去除率和加工效率。依据上述算法自主开发了整体叶轮五坐标插铣加工专用计算机辅助制造软件,并对该软件生成的刀具轨迹进行了仿真和实际加工验证。结果证明,该方法在一定程度上提高了叶轮零件的粗加工效率。     

钛合金飞机结构件高效铣削技术研究

在简要分析钛合金材料可加工性差、加工效率低下的基础上,结合飞机结构件的加工特点,对钛合金高效加工技术进行了深入分析。通过在粗、精加工过程中合理采用强力铣削、大进给铣削、插铣及高速铣等加工方式,实现了钛合金零件的高效铣削加工,提高了钛合金的加工效率,取得了较好的经济效益。     

开式整体叶盘四坐标侧铣开槽粗加工轨迹规划

为了提高开式整体叶盘的粗加工稳定性，在粗加工阶段，提出采用将自由曲面蜕变为直纹面的方式简化开式整体叶盘通道开槽加工的难度，实现稳定切削。讨论了直纹面逼近自由曲面的算法，提出了一种新的刀轴矢量计算方法，并基于直纹面给出了开式整体叶片通道四坐标侧铣粗加工数控编程方法，规划出了无干涉的刀位轨迹。实例验证表明，采用该方法可快速有效地实现开式整体叶盘的开槽粗加工，并可提高开式整体叶盘加工中的稳定性。     

基于UG的可转位槽铣刀的设计与加工

应用UG(Unigraphics)软件实现了可转位槽铣刀的CAD/CAM一体化研发。铣削试验的结果表明,用该铣刀铣削大余量箱体零件时,加工效率提高了两倍。     

钛合金整体结构件高效插铣工艺实验研究

针对钛合金整体结构件粗加工的插铣和侧铣工艺,从切削力、切削稳定性、切削温度等方面进行了切削实验和分析对比。实验结果表明,在相同切除率条件下,插铣的轴向切削力略大于侧铣的轴向切削力,而插铣作用力仅为侧铣的1/3%;随着切削深度的增加,插铣刀具的振动比侧铣刀具的振动小,且切削过程稳定;
插铣的切削温度要比侧铣的切削温度低。最后,以TC4钛合金整体叶盘通道开槽为例,进行了插铣验证。验证结果表明,插铣切削过程稳定,效率比侧铣提高了近1倍,刀具成本仅为侧铣的13%。     

基于宏程序的螺纹数控铣削加工

数控铣削加工螺纹是三轴联动数控系统发展以来螺纹加工的一种新工艺,它不同与传统螺纹加工方法,有着高精度、高效率、高柔性等优点;宏程序是数控系统的一种扩展功能,是由用户编写的专用程序。简捷、通用的宏程序可以控制数控铣床加工出高质量的具有相似性的螺纹。     

TC4钛合金深槽插铣加工

针对钛合金深槽开槽加工效率较低的问题,对TC4钛合金深槽进行插铣开槽试验研究,并对其已加工表面形貌、切屑形态、刀具磨损及切削效率进行了分析。结果表明:插铣加工表面粗糙度较大,铣刀的端面刃为主切削刃,刀具磨损主要发生在铣刀的端面刃。对于钛合金深槽的开槽加工,插铣加工切削过程平稳,具有比层铣更高的切削效率。     

高温合金GH4169高效插铣工艺试验研究

针对高温合金GH4169插铣粗加工工艺,通过单因素试验,从切削力及刀具磨损两方面评价顺、逆插铣加工方式,并根据优选出的顺插加工方式,分别研究插铣行距及每齿进给量对切削力、刀具寿命及刀具寿命内材料去除总量的影响规律,从而优选出合适的行距及进给。结果表明,在试验研究工艺条件下,当ae=5.0mm,fz=0.017mm/z时,切削力较小,刀具寿命较长,刀具寿命内的材料去除总量较大,且效率较高。