CBN砂轮在航空发动机零件高效精密加工中的应用

分析了航空发动机零件磨削加工的特点及现状,综述了砂轮在航空领域高效精密磨削中的研究进展,介绍了CBN砂轮制备技术的突破,指出了CBN砂轮在航空发动机零件的高效精密加工中具有广阔的应用前景,并提出了推广应用中存在的问题。     

某航空整体叶轮高效数控加工关键技术研究

整体叶轮是航空发动机中的关键部件,其制造技术及加工精度直接影响航空发动机的性能。介绍了某航空整体叶轮的高效数控加工技术,包括采用五轴定位铣削进行流道的加工、使用"SWARF精加工"策略、应用刀具的侧刃进行曲面加工等。经验证,采用该加工方案能有效提高叶轮的加工效率和质量,大大缩短零件的加工时间。同时介绍了整体叶轮的研究现状,新工艺方案的原理、特点、操作流程及核心技术等。     

数控电火花加工技术在航空航天领域的应用与展望

介绍了数控电火花加工技术在国内外航空发动机、航天运载火箭、空间飞行器等领域的应用情况.重点介绍了多轴联动数控电火花成形加工技术在航空航天发动机的核心部件-整体涡轮盘研制中所发挥的关键作用,分析了数控电火花微细加工技术在航天领域的应用前景.     

叶轮5轴加工方法及制造工艺研究

航空工业作为一个国家综合实力的象征,在航空零部件当中,航空喷气发动机是飞机的主要动力部件,而喷气发动机的主要部件就是叶轮、叶片。航空发动机的制造技术高低已成为一个国家科技实力的标准,所以叶轮、叶片的制造加工技术的研究,对各类型飞机、军事装备、汽车、船只和民用设备等等有着重要的研究价值,并且对经济和国防有着重要的战略意义。在分析5轴加工的功能、特点和应用喷气式发动机叶轮的运作原理和结构特征的基础上,编制了叶轮5轴加工的加工工艺和程序。     

电解加工机匣型面试验研究

电解加工技术以其自身的特点和优势,被应用于航空发动机机匣型面的加工。该项技术不仅适用于军机制造,对于民机制造也有广泛的应用前景。以某典型航空发动机机匣为例,对机匣电解加工技术进行了研究,其研究结果对机匣类零件的电解加工具有指导意义。     

数控高效蜂窝磨削加工设备及工艺

针对航空发动机蜂窝环形密封件磨削加工的工艺要求,开发了6轴数控电火花蜂窝磨削加工专用机床,由计算机对加工电参数、伺服过程及工艺规准进行自动控制,得到了高效、精密的加工效果。     

航空零部件的金属增材制造光整加工技术研究进展

增材制造具有无需模具直接制造、材料利用率高,且对于结构复杂程度不受限制等优点,广泛应用于复杂化、轻量化的航空金属零部件一体化制造。但由于增材制造成形的零部件存在较高的表面粗糙度、复杂的残余应力分布以及难以消除的孔隙缺陷,严重制约了其在工业上的大规模应用。针对高使役性能航空零部件存在的表面完整性问题,概述了金属增材制造的原理及特点,总结了金属增材制造技术在航空领域的国内外应用现状,分析了金属增材制造零部件在批量生产与实际应用过程中所面临的困难与挑战。从加工机理、加工效果、应用范围等角度,重点阐述了化学、电化学、磨粒流、滚磨、激光等光整加工技术在航空金属增材制造领域的加工适应性,并对比分析了不同光整加工技术的优缺点,探讨了多种组合技术的多能场耦合协同效应,研究内容涵盖钛合金、不锈钢、铝合金、铜合金等材料,涉及管类、格栅、点阵、薄壁、曲面、复杂型腔等零部件结构特征。最后,针对航空金属增材制造光整加工领域的未来研究方向及关键技术作出思考与展望。     

复杂流道构件组合放电加工技术研究

复杂流道构件的高效、高精度加工是液体火箭发动机的核心制造技术之一,随着发动机涡轮泵功率及涡轮效率的不断提升,涡轮泵复杂流道构件的加工去除量大幅增加,同时对加工精度的要求也越来越严格。故提出了高速放电铣削粗加工与多轴联动电火花成形精密加工复合的加工工艺,通过对复杂流道构件的高速放电铣削加工电极损耗补偿和多轴联动电火花成形加工轨迹规划等技术的研究,实现了复杂流道构件的高效、高精度放电加工。     

航空发动机零件电火花加工工艺研究

根据航空发动机零件加工的需要及电火花加工的特点,研制了工作台旋转的专用电火花机床,初步解决了发动机零件的加工问题。     

航空发动机机匣电解加工工艺试验

介绍了电解加工发动机机匣型面的工艺试验过程。通过大量的工艺试验,确定了工艺参数和工具阴极的流场形式,保证了零件的尺寸、形状及表面质量的要求。总结了机匣电解加工的一般规律,并着重讨论了机匣电解加工工艺中的关键技术问题,使机匣电解加工技术不断改进、完善,为航空发动机生产提供了强有力的支持。     

叶片进排气边抛光工艺及其参数优化

叶片是航空发动机关键零部件之一,具有复杂的几何形状、极高的几何精度和表面质量要求.其中,叶片进排气边作为影响整机性能的关键区域,其较小的半径尺寸、急剧的曲率变化使得数控自动化抛光难以实现.为此,提出一种采用电镀超硬磨料柔性抛光轮定轨迹抛光的方法.通过优化线速度和预压量等抛光工艺关键参数,建立相应的抛光去除量和表面粗糙度...     

连续激光高速抛光冷作模具钢的表面粗糙度及性能

目的解决连续激光高速抛光模具钢的表面质量与效率问题。方法将连续激光高斯光束通过缩束镜和DOE衍射整形器,转变成平顶激光光束。通过激光抛光工艺参数的优化,将光斑直径为470μm的平顶连续激光束,以之型与方波型组合扫描路径和500 mm/s的高速扫描速度,抛光冷作模具钢Cr12MoV,并通过白光干涉仪和SEM电镜检测其表面性能。结果连续激光高速抛光可将表面粗糙度由原始的1.942μm快速降低至0.26μm,抛光效率比传统机械抛光提高了67%,比人工抛光提高了94%,表面显微硬度提高了125%。结论工艺试验表明,连续激光的光斑扫描路径和直径对抛光表面质量产生深远的影响,对冷作模具钢进行高速抛光时,需要对激光功率、光斑直径、扫描速度、扫描路径和扫描间距等激光加工参数进行优化,在达到相同质量效果的前提下,抛光效率是传统机械抛光效率的8倍以上,是熟练技师人工抛光效率的30倍以上。同时,连续激光抛光显著提高了模具钢的表面显微硬度,无任何污染,是一种绿色制造技术。     

介电泳辅助水溶解抛光过程中微水滴分布的仿真与实验研究

目的 为解决KDP晶体无损表面的制造难题,进一步提升水溶解抛光方法的抛光质量和效率,研究介电泳效应对水溶解抛光液的影响.方法 提出一种介电泳辅助水溶解的抛光方法,最终获得超光滑表面,采用有限元软件模拟极化后微水滴的运动行为,并搭建验证性平台观测介电泳力作用下抛光液的吸附行为,验证抛光原理.之后数值模拟不同的电极形状对微水滴受到介电泳力的影响规律,优化得到最优电极形状参数.最后搭建试验平台,验证介电泳对水溶解抛光效率和质量的提升效果.结果 微水滴会在介电泳力作用下发生形变,并聚集在晶体表面附近,从而提高抛光过程中参与溶解的微水滴数量,加快溶解去除速率.同时,上电极也会对抛光液产生"吸附"作用,延长抛光液在晶体表面的作用时间,减小抛光液甩出率,进一步提高抛光效率.双螺旋结构电极具有最大的电场梯度,能够使水滴受到最大的介电泳力而向晶体表面聚集.经过20 min抛光后,采用传统水溶解抛光的KDP晶体表面粗糙度Ra由抛光前的590 nm降低至1.637 nm,而采用介电泳辅助水溶解抛光的KDP晶体,表面粗糙度降至1.365 nm,表面质量更高.与传统水溶解抛光相比,介电泳辅助水溶解抛光效率提升24％,同时能够更快地获得光滑表面.结论 在介电泳效应的辅助作用下,KDP晶体水溶解抛光质量和效率均得到了提升.     

Workpiece surface integrity of Ti-6-4 heat-resistant alloy when employing different polishing methods

The use of heat-resistant titanium alloys for the manufacture of gas turbine engines components for aerospace/energy applications has become a routine exercise. However, components with complex designs specifications might pose manufacturing challenges especially when finishing processes are needed to enable their compliance with tight industrial standards for workpiece surface integrity. Information on polishing processes for such sensitive industrial applications is scarce. The paper reports on the influence of polishing methods/strategies on the quality and integrity of workpiece surfaces obtained after different polishing methods on Ti-6-4 heat-resistant alloy. The research focuses on identifying an “optimised” polishing strategy that will enable finishing a family of targeted safety critical aero-engine (TSCA-E) components, on which the simultaneous fulfillment of the following technological/quality criteria is required: (i) tool life to enable polishing of minimum of workpiece surface areas that are related with specific features of TSCA-E components; (ii) removal of pre-machining (i.e. milling) marks while obtaining required surface finish; (iii) generation of damage-free polished surfaces, i.e. high workpiece surface integrity. Two (belt; bob) polishing methods with various media/grades (Al₂O₃, SiC, polycrystalline diamond) of the abrasive materials in conjunction with three cutting media (dry; chilled air; minimum quantity of lubricant) have been tested to address the overall finishing of TSCA-E components. Although significant differences in tool life performance exist between belt and bob polishing methods, both are capable to meet the requirements of minimum workpiece surface coverage if “optimised” operating parameters are employed. When considering surface roughness criteria, Al₂O₃ belts and SiC bob tools were found appropriate. Furthermore, surfaces obtained with these tools when employing cooling media (chilled air for belt polishing and minimum quantity of lubricant (MQL) for bob polishing) showed compliance with the tight requirements of industrial standards for workpiece surface integrity (metallurgical damage and residual stresses). This proved that belt and bob polishing methods can be employed in conjunction as “hybrid” technique to enable automated overall finishing of complex geometrical components.     

增材制造金属零件抛光加工技术研究进展

金属增材制造在航空航天、医用植入等领域有良好的应用前景,但成型表面质量差,未经后处理加工无法满足高使役性要求,抛光加工是高性能金属增材制造技术链中的关键环节。概述了增材制造金属零件应用现状和生长过程固有的阶梯效应、球化效应、粉末粘附等特性,以及成型表面高粗糙度等形貌特征。在此基础上,重点综述了增材制造金属零件抛光加工中应用较广的电化学、激光、磨料流三种抛光技术的研究进展,以不同制造工艺、不同金属粉末材质、不同结构形式(多孔结构、高长径比流道等)的增材制造样件为主线,通过表面粗糙度、材料去除、表层残余应力、廓形精度保持性等技术指标,对增材制造金属零件抛光加工研究成果进行了归纳总结。最后展望了增材制造金属零件抛光技术的发展方向。     

镍合金丝快速抛光工艺

针对镍合金丝加工过程中表面氧化皮除去速度慢,造成加工成本高、效率低的问题,采用腐蚀失重法及表面光洁度检测法研究了镍合金的电化学快速抛光工艺,分析了抛光液各组分及工艺参数对镍合金丝抛光质量的影响。结果表明:镍合金丝快速抛光溶液以磷酸为主,加速剂A为有机醇,降低溶液的黏度和提高抛光液的渗透能力,加速剂B为酸性催化剂,加速H2的析出,减少阴极极化,并提高液体的搅拌功能,减少抛光介质的扩散阻力。当磷酸体积分数为85%,添加剂A体积分数为9%,添加剂B质量浓度为60g/L,抛光电流密度为20A/dm2,抛光时间达到30s可使镍合金丝表面的氧化皮完全除去,延长抛光时间到60s可使镍合金丝表面达到一级抛光水平。     

Analysis of defect mechanisms in polishing of tool steels

The polishing process in the mold and die making industries is nowadays still predominantly done manually. As a consequence of this the quality of the mold strongly depends on the worker’s skill, experience and also on his form on the day, patience and concentration. Furthermore, polishing is in most cases the last manufacturing step of the process chain and occurring surface defects are critical and often a “knock-out-criterion”. Until now there exists no systematical acquisition or explanation for the appearance of this polishing defects. This paper shows the results of experiments describing the polishing process and defect mechanisms in order to generate process strategies for manufacturing “defect-free” high-gloss polished tool steel surfaces. Ten different steel grades were analyzed in order to see how the final surface quality is influenced by e.g. the polishing system, the degree of purity or the microstructure. The surface quality is represented by roughness values and SEM-images. It could be concluded that the degree of purity and the homogeneity of the steel material are crucial to the final surface quality. The lower the amount of inclusions, the better the surface quality. Furthermore, a classification of the occurred defects during the polishing process is shown in this paper.     

发动机高压压气机转子叶片断裂分析

高压压气机第二级钛合金转子叶片首次发生断裂。通过断口观察、材质分析、表面质量对比等检查工作,对叶片的断裂性质及断裂原因进行综合分析,结果表明:第二级转子叶片断裂性质为高周疲劳断裂;叶片断裂是由于叶片表面存在较重的抛光痕迹,并且叶尖受外来物打伤等综合因素共同作用的结果。通过改善叶身的表面完整性,可有效避免类似故障。     

Robot polishing control with an active end effector based on macro-micro mechanism and the extended Preston's law

There is a strong demand for automating the rough polishing process in plastic-mold manufacturing. In this study, with the active end effector being capable of fast force control and dynamic spindle control, a robot polishing control system based on a macro-micro-mechanism was built, which controls all parameters related to Preston's law and can be linked with computer-aided manufacturing. Based on the extended Preston equation, a polishing control algorithm that achieves uniform surface quality and uniform removal depth was proposed. The spherical rough polishing test on carbon steel demonstrated the efficacy of the proposed robot polishing control.     

电子束抛光技术的研究进展

随着现代制造业的发展,人们对于工件表面的精密性和质量提出了更高层次的要求,而抛光工艺不但影响产品的使用性能而且也影响产品的档次.传统的抛光工艺存在一些难以克服的问题,已很难满足当前对高质量工件表面性能的需求,作为新型非接触式抛光工艺的一种——电子束抛光,在目前的研究领域展现出显著的优势.本文概述了几种抛光技术的优缺点,并重点介绍了一种新型材料表面处理技术——电子束抛光,阐述了电子束表面抛光的基本原理及国内外电子束抛光的发展.介绍了电子束抛光作为一种新型表面抛光方法 在研究领域中的应用,并综述了近年来电子束抛光研究的发展动态,简述了国内外相关领域的主要研究成果及取得的进展,包括电子束抛光机理的研究、不同材料电子束工艺参数的确定、入射角度对抛光效果的影响、物理模型的建立以及电子束抛光产生的熔坑、裂纹研究,并对电子束抛光技术未来的发展方向和前景做出了展望.电子束抛光技术作为一种极具优势的高能束表面改性技术将占据无法替代的地位.