微小整体叶轮五轴联动微细铣削加工试验研究

微小整体叶轮作为微型发动机的重要组成部分,其加工质量直接影响微型发动机的使用性能。针对微小整体式复杂叶轮流道狭窄、叶片扭曲大和长厚比大等特点,开展了微小复杂扭曲整体式叶轮五轴联动微细铣削加工方法研究。针对微小叶轮加工过程极易发生变形、过切和碰撞干涉等问题,对微小叶轮的加工过程进行工艺规划,建立了微小叶轮流道加工刀具选择的约束方程,计算出叶轮加工刀具的最大理论直径。通过CAM软件对叶轮进行切削仿真,验证了刀具选择和工艺规划的正确性。通过五轴联动微细铣削试验,得到了具有6个直径10mm的叶片、叶片最小厚度0.15mm、叶片最小相邻间距0.58mm的7075铝合金微小整体叶轮。     

五轴联动高速加工螺旋桨叶轮的关键技术研究

为提高整体叶轮的五轴高速加工精度和加工效率,利用B样条方法通过调整偏离权和光顺项权得到理想的二阶连续的桨叶曲面.把叶轮的CAD几何模型导入到CAM加工模块中,通过对五轴高速加工工艺规划的研究和加工参数的选择,计算出叶轮的加工刀轨路径,并通过后置处理得到符合MIKRONUCP800数控机床的NC代码并加工出叶轮产品.     

高缠绕叶轮流道4+1轴高效分段开槽方法

高缠绕叶轮流道的高效粗加工是提高整个叶轮加工效率和缩短生产周期的关键。针对高缠绕叶轮流道的粗加工,提出了一种4+1轴高效分段开槽方法。首先,给出了分段开槽加工方法的基本概念,并分析了高缠绕叶轮流道加工特点;然后,结合机床结构特征,给出了五轴机床在主轴摆角固定为常值时切削点处单点最大刀具尺寸的计算方法;基于各切削点加工特征参数的分析,采用聚类算法进行了叶轮流道加工分段区域的划分;最后,确定了各分段区域的可加工刀具尺寸和4+1形式的刀轴矢量。算例分析表明,提出的4+1轴分段开槽方法得到的开槽轨迹旋转轴变化均匀,材料去除量较传统开槽方法增加了32.5%,改善了切削过程稳定性,提高了叶轮的粗加工效率。     

圆柱坐标数控机床加工整体叶轮的运动学分析

为研究一种叶轮加工的新方法,使其能够提高叶轮加工时机床的刚性,并且降低叶轮加工的成本。从机构学角度提出并分析了一种用于整体叶轮三轴联动数控加工的机床模型和运动模型。该机床由2个线性轴和1个转动轴组成,称为圆柱坐标数控机床。另外,该机床具有2个辅助轴用于调整主轴姿态,且加工过程中上述两轴被锁紧。通过遍历待加工叶轮叶片上选择的采样点,可寻找每个采样点对应的主轴姿态可行域空间,并可在所有可行域的基础上求解公共的可行域,进而可在此公共可行域中确定机床主轴的姿态。使用提出的算法求解该数控机床加工叶轮的运动,并在VERICUT软件中对某一叶轮进行了加工仿真以验证该圆柱坐标数控机床模型和相关算法。对于此叶轮,求出的机床可行的B′的值在[-5°,9°]之间,对应的C′的值在[-3°,3°]之间,使用圆环面刀具计算刀轨后在VERICUT中进行仿真,仿真结果表明95%的加工区域的欠切量在0.02mm以内,即此方法可用于叶轮加工。使用该新型圆柱坐标数控机床加工叶轮的方案是可行的,且具有工业应用价值。     

三元整体叶轮的曲面造型及其计算机辅助制造技术

针对一种三元整体叶轮,采用B样条方法对叶片中性面上顶部和根部的两组数据点进行了插值曲线的反算,进而构造出直纹面形式的叶片中性面和叶片曲面;研究了在五坐标机床上采用球头棒铣刀侧铣加工叶轮时的刀位计算方法,给出了在UG环境下的叶轮曲面建模方法及其数控加工仿真步骤。     

数控展成电解加工整体叶轮的研究与应用

针对整体叶轮扭曲叶片型面的加工提出一种新方法--数控展成电解加工,介绍了这种加工方法的机床及多轴联动方法,给出曲面处理及数控编程方法。通过对展成加工过程的分析和简化,进行了成型规律研究,得出加工中存在的理论误差表达式,提出改进方案消除了部分加工误差,并通过试验验证。用这种加工方式已加工出符合要求的整体叶轮,并已在航空发动机中装机使用。     

自由曲面叶轮的四坐标数控加工研究

 针对自由曲面叶轮的四坐标加工,提出了一种刀轴矢量的确定方法。给定工作台倾斜角度和刀具后跟角,四坐标加工的刀轴矢量必然位于这两个角度确定的两个圆锥面上。通过对两个圆锥面求交并结合叶轮加工的实际特点,给出了自由曲面叶轮四坐标加工刀轴矢量的计算方法。根据得到的刀轴矢量,计算相应的侧偏角,从而可将五坐标加工的理论和方法直接应用于四坐标加工中。算例表明,该方法合理可行,能够有效提高四坐标加工效率、降低叶轮加工成本,并可推广至一般曲面的四坐标加工以及五轴四联动加工。     

透平机叶轮叶片五轴数控粗加工优化方法的研究

为提高透平机叶轮叶片的加工质量和效率,在粗加工阶段,提出采用侧铣方法代替传统五轴数控加工中点铣,实现高效加工。基于多片直纹面包络叶片型面,提出一套复杂曲面蜕变直纹面方法,并给出相应算法,实现侧铣加工。以喷推叶轮为例,采用UG-NX进行建模与数控编程,用VERICUT刀轨仿真,通过加工路径的比较,对加工效率进行量化分析。结果表明,采用分段侧铣方法,生成的刀轨刀轴矢量变化均匀,刀具和零件未发生干涉,加工效率和加工质量明显得到提高。     

扭叶片整体叶轮电火花加工成形电极设计

针对目前整体扭叶片叶轮难于加工的现状,提出了采用分离式组合成形电极加工整体叶轮的方法。同时还对成形电极设计过程中遇到的进给方向确定,避免与相邻叶片发生干涉等具体问题进行了论述     

整体叶轮的数控电解加工及其在航天制造中的应用前景

综述了整体叶轮的主要加工方法及其比较，就数控展成电解加工的重要技术特点(可以综合发挥数控技术和电解加工两者的技术优点)进行了论述，展示了数控电解在加工整体叶轮、解决以数控铣、精密铸造难加工或不能加工的技术难题方面所显示的优越性。该项工艺技术对于新型航天发动机的研制具有重要意义和广阔的应用前景。     

基于超纯水电解加工的水解离机理研究

介绍了一种以超纯水为电解液的电解加工工艺方法,即超纯水电解加工技术.研究了阳离子交换膜在超纯水中的水解离机理及工作特性,分析其在超纯水电解加工过程中的作用机理,并进行了水解离试验研究.结果表明：电流密度达到了3.7 A/cm^2,电场强度约为2 MV/m,已进入微细电解加工去除材料要求范围,为超纯水微细电解加工的应用奠定了基础.     

三元流闭式叶轮组合电加工技术研究Ⅱ——数控电解预加工

数控电解预加工是组合电加工技术中不可或缺的关键工艺,本文专题论述了三元流闭式叶轮数控电解预加工中阴极及其运动轨迹设计等关键技术。提出了采用多个阴极分区域加工流道的方法,利用先层切再叠加的方法将三维问题简化为二维问题处理而实现阴极加工型面的数值求解。在完成阴极结构优化设计专用工装夹具设计和数控加工程序编制的基础上,以某型三元流闭式叶轮为研究对象进行了加工工艺试验,并加工了符合设计要求的三元流闭式叶轮。试验研究表明,采取数控电解预加工工艺方案能够满足实际生产要求,可提高效率40%,降低电火花加工的电极损耗50%。     

复杂曲面FSS加工系统研究

为了解决大型复杂曲面FSS(FrequencySelectiveSurface)加工中的关键技术,研究并开发了5自由度机器人数字化加工系统。与传统的5轴联动加工方法相比,提出的分区加工和浮动电主轴模糊定位相结合的快速加工方法大大提高了系统的加工效率。利用建立的数字化加工系统加工了复杂曲面FSS雷达罩试件和平板FSS试件。对比测试了不同加工工艺条件下平板FSS的频率传输响应特性,验证了该加工系统的有效性。     

某环型航空零件数控加工工艺分析和自动换刀的研究

针对加工环型航空零件时均采用手工换刀加工的问题,论述了用声发射法对刀具磨损进行监测、用静态测量法对刀具轴线的偏转进行测量、粗铣试切毛坯的内轮廓实验,分析出不能实现自动换刀加工的原因.通过对零件的加工工艺进行分析,将能合并的工步源程序串在一起并在实际加工中得到验证从而实现自动换刀加工.串编程序的应用提高了工厂的生产率,降低了生产成本,也为研究加工环型航空零件的自动换刀问题奠定了坚实的基础.     

三元流闭式叶轮组合电加工技术研究Ⅲ——数控电火花精加工关键技术

 数控电火花（NC-EDM）精加工,是三元流闭式叶轮组合电加工的最终加工工序,是决定三元流闭式叶轮整体制造精度的关键工序。本文专题介绍了其主要关键技术,包括工具电极、运动轨迹以及工装夹具设计。基于关键技术的解决,进行了某型三元流闭式叶轮组合电加工工艺试验,试制加工了合格零件。研究结果表明,数控电解(NC-ECM)预加工可充分发挥电解加工高效率的特点,而数控电火花精加工又可保证对复杂整体构件加工需要万无一失的高可靠性和高精度的要求。两者结合,可以实现高效、精密、可靠、整体制造三元流闭式叶轮的目标。     

小直径深孔加工技术在航空机载行业中的应用

分析总结了国内外小直径深孔加工技术后,介绍了小直径深孔加工技术在航空机载行业中的应用,及其小直径深孔加工时设备选型需注意的问题。     

三元流闭式叶轮组合电加工技术研究Ⅰ——总体方案设计及关键技术

针对难切削材料三元流闭式叶轮上复杂弯扭型腔的加工难题,提出数控电解(NC-ECM)/数控电火花(NC-EDM)组合加工数字化制造技术方案。本文重点论述了其总体方案设计及关键技术,包括总体工艺流程设计,数控电解预加工中阴极及运动轨迹设计,数控电火花精加工中电极及加工轨迹设计,工装夹具设计以及加工参数的选择与优化等问题。成功试制了合格的某型三元流闭式叶轮,试验结果表明,组合电加工技术能够满足三元流闭式叶轮的实际生产要求。     

复杂结构件数控加工浮动装夹自适应控制方法

为了减小复杂结构件数控加工产生的变形,满足装夹自适应调整需求,基于浮动装夹加工原理提出了浮动装夹自适应控制方法,研究了基于CAN(Controller Area Network)总线的浮动装夹系统通信、零件受力和变形的监测与检测、基于OPC(OLE for Process Control)的机床状态监测、数控机床和夹具协同控制等关键技术,开发了浮动装夹自适应控制系统。此系统在航空制造企业进行了实际加工应用验证,能够实现装夹自适应调整,满足工业应用需求。     

碳纤维复合材料孔加工质量试验研究

碳纤维复合材料零件上存在大量的装配工艺孔,采用传统孔加工方式过程中容易导致分层、纤维
撕裂等缺陷. 本文通过钻削和螺旋铣削方式加工碳纤维复合材料(CFRP),对比两种孔加工方法的加工质量,
分析了缺陷存在的原因,发现在碳纤维复合材料上采用螺旋铣削制孔方式是可行的,对碳纤维复合材料孔加工
工艺具有一定的参考价值。     

等基圆锥齿轮数控铣削走刀轨迹的研究

等基圆锥齿轮是一种基于数控加工技术的新型曲齿锥齿轮，目前还没有成熟的加工经验数据，传统的试切方法成本高、效率低，本文对将计算机仿真技术应用于数控铣削进行探索，给出走刀轨迹数学模型。按照上述理论模型在实验室进行实际加工，其结果与计算机仿真加工结果相吻合，表明该理论模型正确，可用于实际数控加工，对缩短该新型齿轮开发周期、降低成本、提高效率具有重要意义。