基于切削力频谱分析的A880高压动叶片型面加工切削参数优化研究

针对汽轮机A880高压动叶片型面粗加工切削性能进行试验,实时监控切削力,并开展基于切削力频谱分析的切削参数优化研究。结果表明,切削力时域信号和频域信号能够有效反映切削性能和切削稳定性,基于切削力频谱分析方法为提升叶片制造水平提供试验依据。     

自由曲面叶片数控加工刀具轨迹规划方法

研究了自由曲面叶片数控加工刀具轨迹规划方法。解决了两个问题:(1)叶片曲面建模过程中的布尔操作破坏了曲面参数域,从而在叶尖处造成冗余刀轨,并在叶根处有可能形成干涉;(2)叶片前后缘处曲率半径的剧烈变化导致步长计算容易超差从而造成啃切现象。针对问题(1),本文提出一种新的参数映射方法,将裁剪后的曲面参数域重新映射到一个规范化的参数域上去,并在新的参数域上规划刀轨;针对问题(2),本文提出一种改进的弦截法来计算走刀步长。该方法收敛速度快,且避免了对复杂函数的求导,计算量小。同时本文采用搜索解空间,并修改变量替换方式来避免该方法收敛于错误的解。仿真实例表明,本文方法达到了预期效果,在提高了加工效率的情况下,避免了啃切现象的发生。     

叶片机器人砂带磨抛的轨迹规划研究

为了提高叶片磨削的加工质量和效率,将机器人和砂带磨削技术相结合,并应用到叶片加工领域中,介绍了该系统的特点和工作流程。比较了多种加工轨迹生成技术,确定采用等弦高误差法和等残留高度法,作为机器人磨削加工中步长和行距的计算方法。针对上述两种方法在叶片加工中存在的缺陷,对其做出了相应的改进;为了对改进后的算法进行评价,进行了手工磨抛和机器人磨抛两种加工方式的对比试验。研究结果表明,在粗糙度和表面一致性方面机器人加工明显优于手工加工,试验验证了机器人加工的可靠性和算法的有效性。     

一种面向叶片的机器人抛磨轨迹规划方法

为了实现对叶片的自动化抛磨加工,提高抛磨质量,提出了一种面向叶片的机器人抛磨轨迹生成方法。该方法在传统的分层切片算法的基础上改进了交点追踪方式,使生成的轨迹更加完善,效果更好。通过CAD/CAM技术对叶片进行建模,生成叶片的三角网格模型。对该模型进行分层切片处理,得到抛磨运动轨迹。在此基础上,确定机器人抛磨姿态并进行运动学逆向求解,得出机器人各关节运动转角。仿真与实验结果表明,该抛磨轨迹规划方法,可以有效提高叶片工件表面加工质量。     

双刀车削数控加工仿真技术研究

研究了双刀车削数控加工仿真技术,介绍了SINUMERIK840D系统NC代码翻译模块的实现技术,通过语法、词法和语义分析将数控代码翻译处理成刀具运动轨迹信息,在AutoCAD平台并行模拟双刀车削加工过程,可以有效地检验数控程序.     

机器人柔性抛光叶片轨迹规划与仿真

针对航空发动机叶片人工抛光精度不高,加工效率低等问题,提出了一种机器人柔性抛光系统代替人工抛光叶片的方法。提出了基于截面法和NURBS曲线拟合的轨迹规划算法,反求机器人抛光轨迹,该算法用于关键刀触点的提取,能够将拟合误差控制在给定的范围内,提高叶片加工质量。采用RobotStudio软件进行加工过程仿真,利用MATLAB验证了该轨迹规划算法的可行性。     

4+2自由度叶片抛磨专用机器人轨迹规划方法研究

砂带抛磨作为复杂曲面叶片精密加工的最后一道工序,其加工质量直接影响叶片的服役性能和寿命。传统6自由度机器人多关节串联具有明显的弱刚性,在末端夹持大型叶片时抗变形能力欠佳。为此,文章自主设计研发了4+2自由度叶片抛磨专用机器人系统,并开展复杂曲面叶片抛磨轨迹规划方法研究。首先基于D-H法建立该机器人运动学模型,进行机器人运动学的正、逆解的求解;其次给出了综合考虑抛磨工具与工件曲率的干涉、刀路轨迹行距和轨迹点密度对残留高度的影响规律的轨迹规划方法,建立了2个单元的协同运动模型保证叶片的加工实现;最后通过叶片抛磨轨迹数控程序验证了所获得的抛磨轨迹的正确性。     

薄壁叶片加工变形误差补偿

为了减少薄壁叶片在加工过程中叶片变形引起的加工误差,提出了一种重构叶片模型补偿加工误差的方法。通过构建端铣刀切削力的数学模型,求解叶片在加工过程中切削力的大小,应用材料力学理论和有限元理论分析加工过程中叶片的变形量,根据镜像对称补偿方法,获取新的叶片截面数据云图。应用NURBS曲线理论,反求出数据云图的NURBS曲线数学模型,通过改变权因子、控制顶点等因素,对新建的叶片数据云图进行优化,求解叶片汽道的光滑截面曲线,实现叶片重构。通过模拟加工验证,原叶片模型的最大加工误差在84μm左右,重构的叶片模型加工误差小于10μm,为提高叶片加工精度奠定了技术基础。     

服役破损叶片的曲面重构及刀路生成方法

A model reconstruction and CNC tool path generation of broken blades was proposed for the conditions that damage regions locatesd on the leading/trailing edges and on the tips. Measured data points were sorted, adjusted, and then utilized to construct sectional spline curves. The section curve was smoothed based on the theory of minimized energy, a method of aligning the sectional curves according to the curvatures was proposed. A model reconstruction method based on the lofting strategy was presented for the edge broken blades and the tip broken blades. The damaged regions were extracted, based on which the algorithm for generating zigzag tool path and the spiral tool path was given for CNC machining. Preliminary simulation results reveal that the proposed method guarantees the smoothness of the reconstructed surfaces and the approximation to the blade's real size. The feasibility of the proposed tool path generation method was testifiecl.     

型腔边界拐角精加工刀轨生成算法的研究

在识别粗加工余料区域的基础上,从均匀径向切削深度、平滑刀轨路径等方面考虑,研究并实现了型腔边界拐角处的精加工刀轨生成算法。采用将拐角区域加工分为多个循环进行渐进切削的策略,可减小径向切深。同时,每一切削循环内切削段和空程刀轨段、各循环之间均采用圆弧过渡,刀轨路径满足一阶连续,从而可减小切削力的变化幅度和方向突变,提高加工精度。     

数控车削加工刀具轨迹自动生成的算法研究

针对数控车削加工的特点,提出了刀具轨迹自动生成的算法,经过实际应用有,该算法稳定可靠,使用效果良好。     

基于高速铣削切削力分析的刀具路径规划研究

在高速切削加工技术的基础上,研究球头铣刀在高速加工过程中切削力的特性和变化规律。以圆弧加工为例,分析了圆弧不同部位刀具加工过程中的受力情况,并给出了高速切削加工中刀具路径在曲面不同曲率处的加工工艺。在保证恒定切削力条件下,使曲面刀具路径工艺编制得到最优处理。     

刀具路径优化解决缸体接刀痕问题及试验

分析了数控加工中工件表面产生接刀痕的影响因素。提出了使用刀具路径优化方法解决发动机缸体后端面上的接刀痕问题。首先,设计了刀具路径优化方案,并从理论上阐明了该方法的合理性与优越性。然后,通过切削试验证明了刀具路径的优化效果。最后,利用激光全息干涉仪对缸体后端面进行了高清晰测量,得到了后端面的三维形貌图,获得了刀具路径优化前后的平面度数据。通过对比,进一步验证了使用刀具路径优化的途径解决接刀痕问题的良好效果。     

面向复杂刀具CAM模型的刀轨智能获取系统研究

针对复杂刀具CAM模型刀轨工艺信息获取的问题,提出了一种基于NX平台的刀轨智能获取方法,搭建多平台系统集成的总体框架,分析了系统实现的关键技术,实现了NX CAM功能模块的扩展,并以某刀具零件为例,验证了刀轨智能获取系统的可行性。     

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.     

基于Cimatron E11的汽车转向球头销锻模加工刀具路径优化

对锻压模具型腔NURBS曲面数控加工刀具的路径进行优化。介绍了刀具路径的优化处理过程,运用Pro/E软件对汽车传动件锻压模具曲面进行造型,应用Cimatron E11软件进行数控加工编程。后置处理后生成更合理的加工程序,提高了复杂曲面零件加工的表面质量,为复杂曲面类零件的数控加工提供参考。     

型腔环切加工的非均匀偏置算法

提出用于型腔加工的一种新型刀轨计算方法－非均匀偏置算法。理论分析及实例计算均证明,在保证遍历加工区域的前提下非均匀偏置刀轨比传的刀轨形式更的加工效率。     

圆锥曲面数控编程及刀具轨迹仿真分析研究

为提高圆锥特征曲面的加工效率和加工稳定性,建立了一种圆锥特征曲面刀具轨迹分析模型。首先,通过UG软件对圆锥特征曲面进行建模和数控编程。然后,利用Third Wave System—PM仿真软件对刀—工材料属性、刀具轨迹和机床参数进行描述,建立了圆锥特征曲面铣削加工预测模型。最后,利用已经建立的模型对圆锥特征曲面三种刀具轨迹铣削加工过程中的加工时间、切削力、刀具温度和主轴功率进行预测分析和比较。研究认为,往复刀具轨迹相对于单向和螺旋刀具轨迹更适合圆锥特征曲面的铣削加工。