航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片數(shù)控砂帶磨削方法.pdf

1、航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片作為飛機(jī)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(jī)的性能及其運(yùn)行的安全。對(duì)于包括航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片在內(nèi)的復(fù)雜曲面類(lèi)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(jì)90年代，對(duì)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(lài)工人的技術(shù)水平。進(jìn)入新世紀(jì)以來(lái)，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(lái)，隨著航空產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)于葉片的加工質(zhì)量和加工效率要求越來(lái)越高。拋磨加工已不是簡(jiǎn)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(dāng)前的拋磨加工方式和拋磨技術(shù)已不能滿足現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的需求。為了提高葉片拋磨加工生產(chǎn)效率和實(shí)現(xiàn)葉片一次拋磨成形，本文采用測(cè)量-建模-磨削一體化加工方式，即通過(guò)構(gòu)建集在線測(cè)量于一體的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片磨削中心實(shí)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(tái)等部位的磨削加工。本文主要解決

3、航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(wèn)題，本文開(kāi)展了如下研究工作：
　　首先，分析了當(dāng)前航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工工藝和拋磨加工中存在的問(wèn)題，并針對(duì)上述問(wèn)題對(duì)磨削中心的總體運(yùn)行方案進(jìn)行規(guī)劃。同時(shí)對(duì)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(yùn)動(dòng)進(jìn)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(fù)雜曲面類(lèi)零件加工相關(guān)知識(shí)，分析了葉片拋磨加工中由直線插補(bǔ)產(chǎn)生的逼近誤差和刀具擺

4、動(dòng)帶來(lái)的法向矢量轉(zhuǎn)動(dòng)誤差與走刀步長(zhǎng)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(jìn)行了走刀步長(zhǎng)以及磨削加工帶寬計(jì)算方法的研究。另外，進(jìn)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(biāo)測(cè)量的葉片各截面數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)測(cè)葉片模型重構(gòu)，并與理論模型對(duì)比求解出待加工葉片各刀觸點(diǎn)處的加工余量。同時(shí)，對(duì)余量提取的方法進(jìn)行了進(jìn)一步的優(yōu)化，即通過(guò)求取各測(cè)量截面刀觸點(diǎn)處的加工余量進(jìn)行曲面重構(gòu)建立余量分布模型，進(jìn)而反求出葉片各刀觸點(diǎn)處的加工余量。

5、r>　　然后，研究了航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片各部位數(shù)控砂帶磨削算法。對(duì)于葉身型面，提出了采用七軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控砂帶磨削方式，即通過(guò)六軸實(shí)現(xiàn)位姿調(diào)整以及第七軸實(shí)現(xiàn)磨削量控制。同時(shí)，根據(jù)提取出的各刀觸點(diǎn)處的加工余量依據(jù)相關(guān)算法和實(shí)驗(yàn)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(dòng)各軸運(yùn)動(dòng)控制算法。而對(duì)于葉片難加工部位諸如阻尼臺(tái)、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(duì)側(cè)向磨削的算法以及拋磨加工過(guò)程中的干涉調(diào)整方法進(jìn)行了研究。