国内外砂带技术的发展及应用

介绍了20世纪80年代以来国内外砂带技术的发展与应用现状;重点探讨了几类典型砂带,如精细砂带、强力砂带和特殊形态砂带的特征,以及它们在精密加工、强力磨削和难加工材料磨削上的应用并展望了我国砂带技术的发展方向.     

叶片型面砂带磨削技术的现状和发展趋势

叙述了国内外叶片型面砂带磨削的各种技术,分析了一些叶片材料的砂带磨削性能,并介绍了一些典型的叶片砂带磨床.     

整体叶盘数控砂带磨削技术及其试验

针对航空发动机整体叶盘结构复杂、材料难加工,铣削加工后粗糙度无法达到设计要求,铣削纹理明显,目前的手工抛光难以满足整体叶盘表面质量和型面精度要求的现状,提出了整体叶盘数控砂带磨削技术及其工艺试验。概述了整体叶盘砂带磨削研究进展,分别从新型砂带磨削技术和自适应砂带磨削技术等方面阐述了整体叶盘全型面数控砂带磨削技术。介绍了整体叶盘全型面数控砂带磨削试验装置及其数控磨削加工软件,利用该装置完成了4种不同级别的整体叶盘精密磨削加工试验。结果表明:整体叶盘磨削后,表面粗糙度小于0.4μm,型线精度小于0.05mm,同时型面精度一致性显著提高。     

超声砂带精密磨削技术

超声砂带精密磨削技术是超声加工与砂带精密磨削的叠加技术。本文以要求高平面度和高光洁度的磁盘的光整加工,能达到良好的效果为例,阐述了这种叠加技术的加工方法,可以提高加工质量和加工效率。文中介绍了超声砂带精密磨削的机理,分析了影响磨削质量和效率的原因以及影响超声砂带精密磨削的因素,并且将普通砂带磨削与超声砂带精密磨削作了对比,进而从理论与实验两个方面证实了超声砂带精密磨削技术有良好的加工效果。     

航空发动机叶片精密自适应砂带磨削技术及试验研究

叶片的型面精度和表面完整性直接制约着航空发动机的工作性能及使用寿命。由于叶片具有薄壁易变形、材料难加工及砂带磨削柔性接触等特征而难以实现精密磨削,由此提出了一种基于检测—加工一体化的自适应砂带磨削加工方法。首先根据叶片结构特点,设计了边缘磨削工位磨头和圆角磨削工位磨头,分别用于磨削叶片型面及进排气边缘、阻尼台及根部转角等部位;其次基于模型重构的几何误差进行了自适应软件的研制;最后通过双工位集成的七轴联动数控砂带磨削中心进行了叶片磨削试验。试验结果表明,磨削后的叶片表面粗糙度Ra≤0.4μm,加工误差保持在±0.05mm范围内,叶片型面磨削加工周期仅为3.5h,满足叶片加工要求。因此,自适应砂带磨削技术是实现叶片精密磨削加工的有效技术手段。     

航空发动机叶片机器人精密砂带磨削研究现状及发展趋势

航空发动机叶片的型面精度及表面完整性对其疲劳寿命和气流动力性等影响巨大。机器人砂带磨削由于其灵活性好、易于调度、通用性强等特点成为提高叶片表面完整性的有效加工方法之一，但是工业机器人一般仅适用于粗加工，而对于半精加工以及精加工，提高机器人的定位精度是决定加工质量的关键问题。因此，对航空发动机叶片机器人砂带磨削研究现状进行归纳总结，为实现叶片精密磨削提供参考。首先，对叶片机器人砂带磨削系统的组成和结构形式进行了论述，从磨削接触廓形、材料去除规律和表面完整性等方面对砂带磨削机理进行了分析；其次，分别从基于CAD模型、数学模型和人工知识学习三方面总结了叶片机器人砂带磨削轨迹规划方法；然后，对叶片机器人砂带磨削运动控制技术研究进行了介绍，并分析了叶片机器人砂带磨削系统及集成技术；最后，对航空发动机叶片机器人砂带磨削研究现状进行了总结，在此基础上对其发展趋势进行了分析。     

钛合金激光砂带加工的离焦控制与表面形貌

钛合金由于优越的热机械特性（耐高温和耐腐蚀）而被广泛应用于航空航天、核电领域，但独特的低导热系数、高强度和加工硬化性能导致其加工困难，表面完整性难以保持。激光辅助加工方法可以有效地提高难切削材料的切削性能，提高其表面完整性。提出一种激光加工与砂带磨削融合的特种加工方法（激光砂带加工方法）,建立了激光砂带加工的焦点控制运动模型，通过对焦点的控制实现利用激光加热特性和砂带磨削柔性特性快速去除材料，在自行搭建的激光砂带加工实验平台进行了加工实验，对不同离焦量下激光砂带加工的钛合金样品的表面三维形貌、微观结构进行了分析和比较。结果表明，激光砂带加工过程中离焦量的大小极大程度影响了激光的能量分布，导致激光砂带加工机理发生变化，离焦量的减少导致表面算术平均偏差S_a先从8.07μm减少到7.40μm然后增加到22.1μm,材料的气化和熔化去除现象更加明显。最后证明了激光砂带加工方法可以改善钛合金的加工性能，提升表面的耐磨损性能，具有广阔的应用前景。     

精密砂带振动磨削研抛头架

清华大学最新研制出的精密带式振动磨削研抛头架，是将砂带磨削。研抛和振动加工结合起来，形成复合加工，是一种新型精密加工和超精密加工方法．它不仅可以用来加工工程上常用的黑色金属、有色金属等工程材料，而且有效地解决了一些难加工材料工件的加工问题。该加工方法可对工件进行外圆、平面及成形表面的加工，达到高精度和低表面粗糙度值．研抛头架可以安装在多种规格的车床上或专用磨床上，使之成为这类机床的一个附加部件，代替外圆磨床对回转体工件进行外圆及端面的磨削加工，使之在工件一次装夹中完成粗磨、半用磨。精磨及研抛等精…     

钛合金砂带磨削磨粒磨损研究

探讨了砂带磨削钛合金的砂带磨粒磨损过程及磨损机理.验证了砂带磨损的初期磨损阶段和定常磨损阶段,并分析了切深和进给速度对砂带磨损过程的影响规律.结果表明,砂带等高性是决定砂带寿命与加工精度稳定性的决定性因素.     

SiC材料机器人砂带磨削系统设计及试验研究

通过分析SiC材料的加工特点及难点,针对SiC材料成型后加工易产生崩边、开裂等问题,设计并搭建了机器人砂带柔性磨削系统,开展了相关试验研究工作。结果表明, 所搭建的砂带磨削系统可有效避免SiC材料加工过程中的崩边、开裂问题。     

砂带磨削300M钢的试验研究

为了防止磨削烧伤并提高零件的疲劳强度，对３００Ｍ超高强度钢进行了砂轮磨削和砂带磨间的对比试验。试验结果表明，砂带磨削效果优于砂轮磨削，导致这一结果的原因在于砂带磨削与砂轮磨削有着不同的加工机理。     

航空机匣焊缝数控砂带磨削技术及装备研制

针对先前航空机匣焊缝加工难以获得较好加工效果的问题,根据浮动限位砂带磨削加工原理,结合四轴联动以及SIMOTION数控系统,设计了机匣焊缝数控砂带磨床,实现了机匣焊缝的自动化磨削加工;运用正交试验方法,得到焊缝磨削的最优工艺,同时分析了磨削工艺参数对焊缝磨削量的影响,为机匣焊缝的磨削加工提供了技术保障和试验支持。     

基于单颗粒模型的航发叶片砂带磨削微观仿生锯齿状表面形成及实验

基于鲨鱼皮衍生出来的微观仿生表面被广泛应用于机翼等航空零部件的设计中，对于提高航空零部件的疲劳寿命、气流动力性等服役性能具有重要作用。砂带磨削能实现零部件表面的高完整性要求的加工，故常用于叶片、整体叶盘等复杂曲面的精密磨削，且能实现微观表面形状，但目前缺乏砂带磨削微观表面的系统研究从而难以实现其精确控制。首先，分析了微观仿生锯齿状表面的典型结构特征，基于单颗粒砂带磨削模型，研究了单颗粒砂带磨削去除机理；然后，建立了砂带磨削多颗粒参数化数学模型，提出了微观仿生锯齿状表面砂带磨削方法；最后，以钛合金叶片型面为对象，搭建以钛合金为典型材料的微观仿生锯齿状表面砂带磨削基础实验平台，进行仿生表面的实验验证。通过对磨削后叶片的表面微观形状参数进行检测，结果表明通过砂带磨削方法实现的微观仿生锯齿状表面以锯齿形沟槽为主，其中沟槽的宽度在2.5~8 μm之间、平均值为4.91 μm，沟槽的高度在3.5~9 μm之间、平均值为5.91 μm，沟槽的夹角在28°~68°之间、平均值为42.3°，验证了微观仿生锯齿状表面砂带磨削的可行性。     

一种机器人砂带磨削的路径规划方法(英文)

机器人砂带磨削系统具有弹性接触和宽行加工两个显著优点,被广泛应用在具有复杂工件的终加工领域,提高表面质量和加工效率。有关在曲率约束下的磨削路径规划研究较为少见。由于工件与接触轮之间存在复杂的弹性接触,因此,机器人磨削路径可以利用接触运动学的一般方法来求解。机器人砂带磨削过程且需要满足一般的砂带磨削工艺要求,其中最重要的是保证接触轮与工件的局部几何特征贴合。在曲率较小的局部,相邻刀位点的弧长加大,以保证加工效率。相反地,在曲率较大的局部,相邻刀位点的弧长较小,以保证加工精度。利用一系列平面与目标曲面相截,得到相应的截平面的轮廓曲线。对于任意一条轮廓线,优化相邻刀位点之间的弧长,在曲率较大的局部增加一个中间刀位点。本文提出了一种包含弧长优化和主曲率匹配的磨削路径生产方法,通过离线仿真验证了有效性,并利用该方法提高了曲面的磨削质量。该路径规划方法为生成光顺且精确的机器人曲面磨削路径提供了理论依据。     

在线测量技术在精密磨床中的应用

通过为数控精密磨床装配雷尼绍测头,详细介绍了在线测量在数字控精密磨床系统的构成、工作原理、数据处理方法以及磨削实验结果,使其具备在线测量功能,实现了产品的测量、加工一体化。     

航空发动机叶片前后缘自由式砂带抛光技术

由于叶片前后缘(LTE)的轮廓形状和表面质量将对航空发动机的气动性能和叶片的疲劳性能产生直接影响,因此为提高前后缘的轮廓度和表面质量,通过对目前航空发动机叶片前后缘抛光所存在的问题进行分析,结合叶片前后缘抛光工艺要求,并基于自由式砂带抛光的工艺特点,提出了叶片前后缘自由式砂带抛光工艺方法;针对该抛光工艺方法,建立其砂带张紧力控制系统,确定了抛光加工中的砂带走刀步长计算公式及抛光轨迹规划方法;最后以某型号叶片的前后缘作为加工对象进行抛光实验研究。检测结果显示:叶片前后缘轮廓度误差小于0.01mm,其表面粗糙度小于0.4μm,证实了该抛光工艺方法对提高叶片前后缘的轮廓度和表面质量的有效性。     

磨粒磨损对砂带磨削TC17表面完整性的影响研究

砂带磨粒磨损直接影响磨削表面质量进而影响构件综合服役性能.以表面完整性为评估指标,对砂带磨损前后钛合金的表面加工质量进行了试验研究,揭示了砂带磨粒磨损对磨削TC17表面粗糙度、残余应力和表面硬度的影响规律及机制.结果表明,磨粒磨损后由于高度均匀化、单位面积切削磨粒数增加、磨削深度减小,使得表面粗糙度减小、纹理均匀细腻,...     

超精密小直径非球面磨床

据日刊介绍,第16届日本国际机床展览会上展出多种超精密磨床。东芝机械展出有ULG—100A(H)超精密非球面磨床。目前,非球面磨床多数是以加工大直径反射镜为主的,采用液体静压导轨、空气静压导轨和激光反馈等构成的大型超精密磨床。但当前日本的非球面加工对象主要是摄像机和激光唱机所用的小直径透镜的模具,因此,为适应市场的需要,东芝机械开发出ULG-100A(H)超精密非球面磨床。     

基于视觉与边界元法的复杂曲面砂带磨削接触状态快速获取

机器人砂带磨削具有高的加工表面质量与效率,但是在加工复杂曲面部件时,难以确定的局部接触状态导致加工过程的精度难以保证,限制了其在高端产业的应用。目前的局部接触状态计算方法难以满足加工中对计算效率的要求。因此,本研究首先对比分析了FEM与BEM在计算接触状态方面的结果,提出采用机器视觉识别砂带上的磨削痕迹得到磨削区宽度,并将其作为BEM的边界条件,最终实现了局部接触状态的快速获取。该方法能够在1 s内计算得到18 mm×18 mm区域大小,精度0.2 mm点云轮廓的接触状态,与FEM计算结果对比,最大误差不超过5.6%。     

精密偶件超精密外圆磨床

精密偶件在航空、航天、航海等先进武器系统中应用广泛,本项目主要是提高偶件加工精度,从而解决偶件类零件装配的互换性及可靠性。项目在精密偶件的超精密加工技术方面取得了一系列重要突破,研究成果填补了国内空白,使我国在精密偶件的加工装配水平跃上了一个新台阶,进入了国际先进行列。超精密外圆磨床采用天然花岗石,导轨、砂轮轴、头架等均采用高强性、高阻尼液体静压轴承技术,加工工件圆度可达0.1～0.3μm。精密偶件超精密外圆磨床