葉片型面數(shù)控砂帶磨削技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用研究.pdf

1、葉片是汽輪機(jī)、航空發(fā)動機(jī)、船舶螺旋槳等能源動力裝置的重大關(guān)鍵零件,對整機(jī)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(guān)重要的影響。由于國外對葉片先進(jìn)制造技術(shù)的封鎖,加之葉片結(jié)構(gòu)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(jìn)行葉片的精整方式,已遠(yuǎn)不能滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對上述動力能源裝置日益增長的需求,嚴(yán)重制約了電力設(shè)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(jìn)數(shù)控技術(shù)實現(xiàn)對汽輪機(jī)葉片型面精密加工的研究思路及相關(guān)方法,通過對葉片材料磨削機(jī)理及工藝基礎(chǔ)的探索,深入研究了葉片六軸聯(lián)動砂帶磨削機(jī)床系統(tǒng)研制過程中的關(guān)鍵技術(shù),并利用設(shè)計的樣機(jī)開展了葉片型面砂帶磨削的工藝性能的應(yīng)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(jìn)行科學(xué)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(fù)雜型面砂帶磨削

3、加工所涉及的關(guān)鍵基礎(chǔ)問題,搭建了葉片難加工材料1Cr12Ni2W1Mo1V的砂帶磨削工藝基礎(chǔ)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(jìn)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(lǐng)域內(nèi)使用輪型工具進(jìn)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(bǔ)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(chǔ),同時還設(shè)計了葉片變形模糊自適應(yīng)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(yīng)磨削的控制。

5、>　　 3)創(chuàng)新設(shè)計了葉片自由曲面六軸聯(lián)動砂帶磨床的結(jié)構(gòu),通過數(shù)字化設(shè)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(gòu)件設(shè)計并指導(dǎo)完成了樣機(jī)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(bǔ)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(bǔ)償方法,為保證樣機(jī)裝備加工性能奠定了機(jī)電技術(shù)基礎(chǔ)。
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