葉片型面數(shù)控砂帶磨削技術基礎及應用研究.pdf

1、葉片是汽輪機、航空發(fā)動機、船舶螺旋槳等能源動力裝置的重大關鍵零件,對整機工作性能具有決定性的作用,葉片型面制造效率、加工精度和表面粗糙度對整個能源轉(zhuǎn)換裝置的性能和效率都有著至關重要的影響。由于國外對葉片先進制造技術的封鎖,加之葉片結(jié)構形式與材料本身的難加工性,使得我國的葉片制造企業(yè)普遍還采用傳統(tǒng)落后的手工磨拋進行葉片的精整方式,已遠不能滿足國民經(jīng)濟發(fā)展對上述動力能源裝置日益增長的需求,嚴重制約了電力設備制造業(yè)及國防裝備整體水平的提升。本

2、文從這種現(xiàn)狀出發(fā),提出了利用砂帶磨削的“萬能”和“冷態(tài)”特性并集成先進數(shù)控技術實現(xiàn)對汽輪機葉片型面精密加工的研究思路及相關方法,通過對葉片材料磨削機理及工藝基礎的探索,深入研究了葉片六軸聯(lián)動砂帶磨削機床系統(tǒng)研制過程中的關鍵技術,并利用設計的樣機開展了葉片型面砂帶磨削的工藝性能的應用試驗,對影響加工精度和表面質(zhì)量的磨床主要性能特點進行科學評估和驗證。
　　 本文完成的主要研究工作包括:
　　 1)闡明了葉片復雜型面砂帶磨削

3、加工所涉及的關鍵基礎問題,搭建了葉片難加工材料1Cr12Ni2W1Mo1V的砂帶磨削工藝基礎試驗平臺,并建立了砂帶磨削去除材料函數(shù)模型,為了驗證材料去除函數(shù)模型的有效性,開展了砂帶磨削去除材料實驗,探討了上述條件下不同磨削工藝參數(shù)對材料去除率的影響,利用現(xiàn)代理化測試分析手段,進行了砂帶磨損實驗,探索了磨削力和磨削溫度對表面缺陷的影響,并完成了砂帶磨削1Cr12Ni2W1Mo1V材料表面完整性的綜合測試分析研究工作。
　　 2)開

4、展了葉片型面數(shù)控砂帶磨削加工理論研究,提出了一種在曲面零件制造領域內(nèi)使用輪型工具進行自由曲面六軸聯(lián)動數(shù)控加工新方法,該法以線接觸代替球型工具點接觸方式,大大提高曲面成形加工效率,并開展了葉片砂帶磨削六軸聯(lián)動數(shù)控加工的線性和樣條曲線兩種插補方法研究,為實現(xiàn)國產(chǎn)高性能PC-Based數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)提供了理論基礎,同時還設計了葉片變形模糊自適應磨削控制器,利用模糊算法在線調(diào)整PID控制器的參數(shù)方法,有效地實現(xiàn)了對葉片變形自適應磨削的控制。

5、>　　 3)創(chuàng)新設計了葉片自由曲面六軸聯(lián)動砂帶磨床的結(jié)構,通過數(shù)字化設計手段完成了床身及x軸組件、Y軸組件、Z軸組件、雙擺動精密砂帶磨頭裝置等磨床主要構件設計并指導完成了樣機建造,開展了葉片砂帶磨削數(shù)控裝備的國產(chǎn)新型七軸六軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)研究,采用了激光干涉儀開展了多軸聯(lián)動砂帶磨床定位精度的測量與補償研究工作,提出了基于六維空間的多軸數(shù)控砂帶磨床定位精度測試流程及補償方法,為保證樣機裝備加工性能奠定了機電技術基礎。
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