硬铝合金整体涡轮转子五轴联动加工中心关键技术研究

摘要

涡轮分子泵是获取高真空的一种重要设备，被广泛应用于高真空场合，涡轮转子是涡轮分子泵中最核心的零件。整体式涡轮转子为多层叶片零件，其材料为航空级硬铝合金。整体涡轮转子是高速旋转的零件，叶片长期受交变应力作用，为避免疲劳破坏与叶片表面微裂纹引起的失效，其叶片要求有非常高的表面质量。为了获得表面质量良好的叶片，通常用多轴联动加工中心高速铣削加工整体涡轮转子。曲面加工特别是复杂的叶形曲面加工一直是国内高端数控加工领域的难题，相应的中高端数控机床还需要大量进口。国内涡轮转子的加工企业较少，使用的加工设备主要为国外进口机床，采购成本和维修费非常高。
　　研制具有自主知识产权适用于加工整体涡轮转子的国产高档数控机床，对我国的微电子行业具有重要的战略意义。课题“加工硬铝合金整体涡轮转子的XKR50五轴联动加工中心”（NO.2010ZX04001-042）是配合“〇二科技重大专项”的应用设备，旨在解决涡轮转子加工的难题。
　　本文以该课题为基础，对XKR50加工中心及整体式分子泵涡轮转子加工的关键技术进行了深入研究。主要包括：XKR50五轴联动加工中心结构改进研究，综合评估了机床结构改进的有效性为机床定型提供了理论依据；XKR50五轴联动加工中心静态误差补偿研究，提出了机床空间静态误差的插值方法及其数学模型；XKR50五轴联动加工中心数字样机研究，模拟了整体式涡轮转子与整体式叶轮零件的加工过程，验证了数控加工程序的正确性；叶片加工变形控制技术与硬铝合金整体涡轮转子加工验证，提出了减小叶片加工变形的方法，研究了不同叶片加工方法的优缺点。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

1绪论

1.1 课题背景及研究意义

1.2整体涡轮转子加工方法与设备综述

1.3五轴联动加工中心关键技术研究综述

1.4本文研究目的及研究内容

2 XKR50五轴联动加工中心结构改进研究

2.1 XKR50五轴联动加工中心前期研究

2.2 XKR50五轴联动加工中心最终结构

2.3 XKR50五轴联动加工中心结构改进比较

2.4本章小结

3 XKR50五轴联动加工中心静态误差补偿研究

3.1 XKR50加工中心静态误差补偿方案

3.2 XKR50加工中心静态误差补偿数学模型

3.3本章小结

4 XKR50五轴联动加工中心数字样机研究

4.1 XKR50加工中心数字样机技术

4.2 XKR50加工中心数字样机系统

4.3 XKR50加工中心数字样机构建

4.4 XKR50数控加工数字样机加工仿真

4.5 本章小结

5基于XKR50加工中心叶片加工变形控制技术

5.1叶片加工变形误差分析

5.2叶片加工变形控制技术

5.3整体涡轮转子叶片加工变形分析

5.4本章小结

6硬铝合金整体式涡轮转子加工验证

6.1整体式涡轮转子加工工艺分析与刀具选择

6.2整体式涡轮转子加工路径规划

6.3整体式涡轮转子加工结果

6.4本章小结

7总结与展望

7.1论文总结

7.2不足与展望

致谢

参考文献