机器人柔性抛光机床的研究

为满足机器人柔性抛光系统和抛光工艺要求,在抛光加工过程中,机器人柔性抛光机床的抛光轮轮径检测机构可使抛光轮与工件接触点的位置和线速度始终保持不变,这样抛光轮与工件接触点的线速度以及机器人的抛光路径不会随抛光轮的磨损而改变.该机器人柔性抛光机床还具有抛光力控制功能,可控制抛光轮与工件之间的抛光力保持恒定或小于阈值抛光力.     

面向连杆模具的混联机器人柔性抛光系统开发

为了解决连杆模具抛光过程中人工抛光时间长、劳动强度大等问题,建立了一套混联机器人柔性抛光系统。在该系统上对材料去除模型进行了研究,建立了考虑抛光工具磨损的材料去除模型,能够良好预测一定抛光参数下的材料去除量;在此基础上,对模具型腔表面自动分片,并使用UG和示教相结合的方法生成加工轨迹;根据模具抛光力的控制需要,建立了一套气动控制系统,使用自主设计的浮动恒力抛光主轴结合PID控制算法实现了恒力抛光。最后在该柔性抛光系统上进行了汽车连杆模具抛光实验,实验结果表明了该柔性抛光系统能够较好地完成连杆模具抛光任务,得到较好的抛光效果。     

整体叶盘自适应柔性抛光效率优化

针对整体盘叶片型面抛光,"五轴数控+柔性磨头+弹性磨具"抛光工艺装备具有精度高、干涉小、自适应性好等优点;为提高抛光质量和抛光效率,根据弹性磨具(砂布轮)抛光原理建立了抛光效率的数学计算式,给出了抛光效率的优化方法;通过正交试验结果的灰色关联度分析获得了基于效率的工艺参数优化组合;叶片抛光试验结果表明:基于效率优化的工艺参数不仅能显著地减少抛光时间,还能获得合格的叶片表面粗糙度,从而验证了效率优化方法的可靠性.     

叶片数控砂带抛光关键技术研究

基于自主研制的叶片数控砂带抛光机,针对叶片抛光加工的关键技术问题,制作了具有柔性作用的开槽橡胶接触轮,合理布局了砂带缠绕方式,设计了张紧力调节系统,提出了抛光力柔性控制方案.经某型号叶片抛光试验,叶片质量得到较大提高,表面铣削刀痕明显消除,粗糙度可达到0.1μm～0.05μm,效率提高了4 5倍.     

双抛光头磁流变抛光机控制软件设计

根据双抛光头磁流变抛光机的工艺特点和西门子840D SL数控系统架构模式,提出了双抛光头磁流变抛光机的控制软件设计方案。基于PCU+NCU+S7-300硬件结构,运用SINUMERIK Operate开发软件的原理设计了HMI软件的工艺模式切换模型和界面布局,采用参数化模式设计了MRF工艺循环,并采用模块化设计方法进行了MRF过程控制软件设计。     

陶瓷手机后盖恒压力抛光技术

针对曲面陶瓷手机后盖精密加工中存在的良品率低的问题,提出了一种基于恒压力控制的工具型磨削机器人柔性抛光工艺。文中搭建了曲面陶瓷手机后盖抛光实验平台,研究了工业机器人主动恒力装置的工作原理及内部控制系统模型;通过主动恒力装置控制不同组的抛光压力对曲面陶瓷手机后盖进行抛光实验,探究了抛光压力对曲面陶瓷手机后盖的抛光质量与磨削比的影响规律。     

砂布轮柔性抛光表面完整性关键表征参数研究

航空发动机叶片表面完整性严重影响叶片疲劳强度和服役寿命.为掌握砂布轮柔性抛光叶片表面完整性关键表征参数,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叶片抛光试验和表面完整性检测,对比了抛光前后表面完整性各项表征参数变化,分析了变化机理,结果表明:砂布轮柔性抛光对叶片表面粗糙度、表面微观形貌、表面残余应力、表面显微硬度有明显改善,对深度方向残余应力、深度方向显微硬度、微观组织没有影响.研究结果为砂布轮抛光表面完整性控制提供了依据.     

高精度气体静压抛光轴部件设计

超精密平面抛光技术对光学元件加工具有重要意义。超精密平面抛光机床的加工精度与抛光轴的回转精度具有直接关系。通过分析制造工艺、安装与维护成本、工艺试验等对抛光轴的驱动方式进行设计;分析和计算了气体静压轴承的结构参数;对上静压板、芯轴、转台壳体等抛光轴关键部件进行静力学分析。经过分析计算,所设计的高精度气体静压抛光轴满足了各项需求指标,为超精密平面抛光机床设计提供指导。     

磁流变斜轴抛光及其路径控制

为解决磁流变抛光较小曲率半径(φ8 mm以下)非球面光学零件困难和抛光效率不高等问题,以四轴超精密机床为平台,开发出一种基于磁场辅助的磁流变斜轴抛光工艺,采用微小磁性工具头斜轴抛光方式,通过X轴、Y轴、Z轴、B轴四轴联动,控制抛光路径,防止干涉,实现微小非球面的超精密抛光.并对微小磁性斜轴抛光工具头的抛光路径轨迹进行了分析计算,采用驻留时间修正方法对误差进行修正,在此基础上开发出适用于微小非球面斜轴抛光的数控加工与修正软件.     

砂布轮柔性抛光表面完整性关键表征参数研究

航空发动机叶片表面完整性严重影响叶片疲劳强度和服役寿命.为掌握砂布轮柔性抛光叶片表面完整性关键表征参数,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叶片抛光试验和表面完整性检测,对比了抛光前后表面完整性各项表征参数变化,分析了变化机理,结果表明:砂布轮柔性抛光对叶片表面粗糙度、表面微观形貌、表面残余应力、表面显微硬度有明显改善,对深度方向残余应力、深度方向显微硬度、微观组织没有影响.研究结果为砂布轮抛光表面完整性控制提供了依据.     

轴向掠叶片对涡轮静叶栅流场气动及声学特性的影响喔

通过数值模拟计算了采用轴向前掠、后掠及径向三种不同叶片型式的涡轮静叶栅流场 ,并根据计算结果分析了各流场流动参数沿流向、径向的分布特点 ,以及轴向前掠涡轮叶栅降噪增效、轴向后掠叶片恶化涡轮静叶栅气动及噪声特性的根本原因     

工业机器人抛光作业的主动柔顺控制系统

针对抛光作业过程中的恒力问题,研究了工业机器人恒力抛光作业的主动柔顺控制系统。通过六维力传感器对采集到的力信号进行了滤波、重力补偿,得到抛光工具与工件间的实际接触力;采用模糊PID控制策略,控制恒力补偿装置实现柔顺位置补偿,保证抛光工具与工件间恒定的接触力,从而完成机器人对工件柔顺恒力抛光作业的要求。该方案可以满足抛光机器人对位置和力分别控制的要求。     

叶片精加工工艺方法的现状与展望

本文主要综述国内外涡轮叶片加工工艺方法的现状与存在的问题,并对应用CNC砂带磨削技术加工涡轮叶片型面进行了展望。涡轮叶片通常由难加工材料制成,如:1Cr13,2Cr13,20CrM_o等。叶片材料又必须具备一定的特性,要有足够的机械性能,高的化学稳定性、耐气蚀性和导热性,低的热膨胀系数,并具有减振性好、工艺性好等特性。叶片的形状比较复杂,加工比较困难,加工工艺方法也经历了一个发展过程:无切削加工(锻造、铸造、辊辗);特种加工(电解、电火花);到有切削加工仿形、车削、刨削、铣削、磨削加工。目前叶片加工方式基本上还是采用仿形铣削、仿形磨削和砂带抛光。目前,国内生产叶片的工艺过程大致是:1)精铸或精锻毛坯;2)手工砂轮打磨;3)用模板测量规定截面;4)手工砂布机抛光。加工叶片中,第二、三道工序反复交替进行,直到用模板测量时透光达到图纸要求。叶片加工精度和表面质量很低,不利于生产效率和经济效益的提高,工人劳动环境和条件极差,严重损害工人身体健康和劳动积极性提高,这种生产状况极需改变。通过分析研究国内外有关叶片加工方面的可查文献及对叶片加工工艺方法的比较,可以看出唯有采用CNC砂带磨削技术加工叶片型面能很好地满足要求,该技术将是今后发展的一个主要方向。     

砂布轮抛光叶片表面粗糙度预测与参数优化

为降低航空发动机叶片表面粗糙度,提高叶片表面完整性和力学性能,分析了砂布轮柔性抛光工艺参数;通过单因素试验分析了砂布轮抛光工艺参数对表面粗糙度的影响规律,并确定了抛光工艺参数的优化范围;利用正交中心组合试验结果和多元二次回归方法建立了粗糙度预测模型,采用方差分析和参差分析验证了预测模型的显著性;利用预测模型得到了每个因素的优化水平,建立了工艺参数的响应面;通过响应面获得了优化的工艺参数;最后,用优化的抛光工艺参数进行叶片抛光试验,结果证明所建立的预测模型和优化的工艺参数能够显著提高叶片抛光表面质量。     

汽轮机叶片加工与自动化抛光研究

分析了汽轮机叶片的基本结构及特点,研究了汽轮机叶片铣削加工和抛光加工的典型加工工艺。提出了采用关节机械手和砂带机抛光叶片的加工工艺方法,分析了抛光过程的三个直线进给运动与三个旋转进给运动的运动分量,及六自由度关节机械手的运动合成。采用自主研发的关节机械手实现了提出的抛光方案的应用,应用实例表明该抛光方案可行、有效、自动化程度高,降低了叶片的表面粗糙度。     

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。     

基于PC的光纤透镜研磨抛光机控制系统的设计

为了获得能够完成多种型面光纤透镜研磨与抛光的控制,依照光纤透镜研磨与抛光机的基本运动和功能要求,以工业PC机和运动控制卡(DSP)为核心构建一个PC内藏CNC型的开放式光纤透镜研磨与抛光控制系统系统.重点讨论了整个系统的硬件和软件的结构、功能.最终得到一套能够满足精密加工控制要求的光纤透镜研磨抛光控制系统.利用该系统可以实现机器的垂直进给、角度调转和光纤夹具自转的控制,也可以实现两轴或者三轴插补运动,从而完成对光纤透镜的几何型面的研磨与抛光.     

叶片前后缘百页轮抛光工艺参数优化

为改善叶片前后缘的表面质量、提高航空发动机的性能和寿命,对叶片前后缘百页轮抛光工艺进行研究。通过分析前后缘抛光存在的问题,结合砂带百页轮的抛光加工特点,提出前后缘百页轮柔性抛光工艺方法;基于Preston方程对抛光材料去除率进行分析,获得了影响抛光表面粗糙度的主要工艺参数(百页轮粒度、法向力、主轴转速和进给速度);采用响应面法设计抛光加工实验,分析了主要工艺参数及其交互作用对表面粗糙度的影响,建立了主要工艺参数与表面粗糙度的二阶预测模型,并得到最优工艺参数域和最优抛光工艺参数组合。前后缘百页轮抛光实验检测结果表明:前后缘表面质量明显改善,满足表面粗糙度小于Ra0.4μm的质量要求。     

航空发动机涡轮工作叶片表面积碳去除工艺

某航空发动机的涡轮工作叶片在使用后叶身NiCoCrAlYTa涂层表面会覆盖一层难以去除的积碳,影响修理质量和成本。结合该涡轮工作叶片特点,对常见去除积碳工艺方法的应用进行可行性分析,选择磨粒流抛光、振动光饰方法开展了工艺试验,外观、尺寸及金相等检查结果表明,振动光饰方法去除积碳效果好,对产品质量无影响。进一步试修验证表明,振动光饰方法适合批量修理,可作为该产品涂层表面积碳去除工艺方法。     

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。