航空發(fā)動機葉片數(shù)控砂帶磨削方法.pdf

1、航空發(fā)動機葉片作為飛機的高精密零部件，其加工精度的高低和表面質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到整機的性能及其運行的安全。對于包括航空發(fā)動機葉片在內(nèi)的復雜曲面類精密零件，為了提高其表面質(zhì)量，一般采用磨削拋光的方式去除零件表面多余材料。上世紀90年代，對于葉片表面的拋磨加工多采用手工拋磨的方式，其加工質(zhì)量完全依賴工人的技術(shù)水平。進入新世紀以來，隨著數(shù)控技術(shù)和砂帶磨削技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控砂帶磨削方式逐漸取代了手工拋磨，葉片的加工質(zhì)量和效率得到了不同程度的提升。

2、近幾年來，隨著航空產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對于葉片的加工質(zhì)量和加工效率要求越來越高。拋磨加工已不是簡單的去余量和降低表面粗糙度值，而演變成葉片最終成形的一種加工方式，當前的拋磨加工方式和拋磨技術(shù)已不能滿足現(xiàn)實生產(chǎn)的需求。為了提高葉片拋磨加工生產(chǎn)效率和實現(xiàn)葉片一次拋磨成形，本文采用測量-建模-磨削一體化加工方式，即通過構(gòu)建集在線測量于一體的航空發(fā)動機葉片磨削中心實現(xiàn)一次裝夾完成葉片葉身型面、榫頭緣板、葉根轉(zhuǎn)接、阻尼臺等部位的磨削加工。本文主要解決

3、航空發(fā)動機葉片葉身型面余量分布不均勻和難加工部位的拋磨技術(shù)難題。圍繞上述問題，本文開展了如下研究工作：
　　首先，分析了當前航空發(fā)動機葉片加工工藝和拋磨加工中存在的問題，并針對上述問題對磨削中心的總體運行方案進行規(guī)劃。同時對磨削中心采用的關(guān)鍵技術(shù)以及磨削工位的數(shù)控砂帶磨床各軸運動進行了分析，并在此基礎(chǔ)上擬定了葉片各部位的磨削方案。
　　其次，根據(jù)復雜曲面類零件加工相關(guān)知識，分析了葉片拋磨加工中由直線插補產(chǎn)生的逼近誤差和刀具擺

4、動帶來的法向矢量轉(zhuǎn)動誤差與走刀步長以及殘留高度與加工帶寬之間的幾何關(guān)系，并以此為依據(jù)進行了走刀步長以及磨削加工帶寬計算方法的研究。另外，進行了葉片待加工區(qū)域表面加工余量提取方法的研究，根據(jù)三坐標測量的葉片各截面數(shù)據(jù)進行實測葉片模型重構(gòu)，并與理論模型對比求解出待加工葉片各刀觸點處的加工余量。同時，對余量提取的方法進行了進一步的優(yōu)化，即通過求取各測量截面刀觸點處的加工余量進行曲面重構(gòu)建立余量分布模型，進而反求出葉片各刀觸點處的加工余量。

5、r>　　然后，研究了航空發(fā)動機葉片各部位數(shù)控砂帶磨削算法。對于葉身型面，提出了采用七軸聯(lián)動數(shù)控砂帶磨削方式，即通過六軸實現(xiàn)位姿調(diào)整以及第七軸實現(xiàn)磨削量控制。同時，根據(jù)提取出的各刀觸點處的加工余量依據(jù)相關(guān)算法和實驗數(shù)據(jù)建立了材料去除模型，并以此為基礎(chǔ)研究了七軸聯(lián)動各軸運動控制算法。而對于葉片難加工部位諸如阻尼臺、葉根轉(zhuǎn)接、榫頭緣板等的加工，提出了采用側(cè)向磨削的方式，并對側(cè)向磨削的算法以及拋磨加工過程中的干涉調(diào)整方法進行了研究。