閉式葉盤多軸數(shù)控電火花加工關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、葉盤類零件在航空、航天發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用。采用閉式結(jié)構(gòu)后，葉盤類零件的系統(tǒng)效率顯著提升、結(jié)構(gòu)整體性提高，同時(shí)可靠性得到增強(qiáng)。因此，閉式葉盤在航天及武器發(fā)動(dòng)機(jī)中得到越來越廣泛的應(yīng)用。由于其流道半封閉的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，給閉式葉盤的制造帶來了新的挑戰(zhàn)。相較于其它加工方法，多軸數(shù)控電火花方法具有工具電極可達(dá)性好、擅長(zhǎng)加工高溫合金等難切削材料、加工精度高等諸多優(yōu)勢(shì)，因而成為閉式葉盤加工的首選方法。本文針對(duì)閉式葉盤多軸聯(lián)動(dòng)電火花加工中技術(shù)，圍

2、繞CAD/CAM技術(shù)、電極損耗補(bǔ)償、提高加工效率與穩(wěn)定性的方法等幾個(gè)方面的內(nèi)容展開研究。
　　閉式葉盤多軸聯(lián)動(dòng)電火花加工CAD/CAM系統(tǒng)的核心是如何規(guī)劃一條無干涉的、優(yōu)化的電極進(jìn)給路徑。基于終位形面拷貝法加工原理，介紹了包括周向縮減、徑向縮減和電極剖分等手段在內(nèi)的電極設(shè)計(jì)策略，分析了該方法帶來的拷貝誤差。針對(duì)現(xiàn)有電極進(jìn)給路徑規(guī)劃方法存在限制電極尺寸的問題，提出了基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法的切向追隨規(guī)劃法。這一方法將電極進(jìn)給路徑規(guī)劃問題分解

3、為一系列離散階段的電極位置姿態(tài)優(yōu)化問題，通過預(yù)優(yōu)化與再優(yōu)化，獲取電極最優(yōu)位置姿態(tài)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該方法可有效提高加工效率，降低電極消耗。通過NURBS插值，可為數(shù)控系統(tǒng)提供足夠密集的電極位姿數(shù)據(jù)。以大型商用CAD/CAM軟件 UG為二次開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)了閉式葉盤多軸聯(lián)動(dòng)電火花加工專用CAD/CAM系統(tǒng)。
　　如何對(duì)復(fù)雜運(yùn)動(dòng)路徑下的成形電極損耗進(jìn)行補(bǔ)償，一直是困擾閉式葉盤電火花加工的難題。極間電場(chǎng)強(qiáng)度的變化是造成電極損耗不均的原因，通

4、過理論分析，揭示了電極表面形面特征對(duì)極間電場(chǎng)強(qiáng)度的影響。通過工藝實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模擬，構(gòu)建了特定電極對(duì)材料及放電規(guī)準(zhǔn)條件下的電極損耗系數(shù)與極間電場(chǎng)強(qiáng)度之間的關(guān)系。利用上述關(guān)系，結(jié)合運(yùn)動(dòng)路徑，對(duì)成形電極損耗進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償。實(shí)驗(yàn)表明，該方法能較準(zhǔn)確地對(duì)閉式葉盤加工過程中產(chǎn)生的電極損耗進(jìn)行預(yù)補(bǔ)償。
　　提高加工效率及穩(wěn)定性對(duì)閉式葉盤加工的實(shí)際應(yīng)用意義重大。計(jì)算流體力學(xué)仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)顯示，電極進(jìn)給過程中的前端擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)能有效改善加工穩(wěn)定性，提高加工效