YL8000X型烟气轮机动叶片五轴联动数控加工关键技术研究

摘要

烟气轮机是高温高速大型回转机械，是炼油厂催化裂化高温烟气能量回收系统的关键设备;YL型烟气轮机动叶片型面采用非等截面空间型面扭曲而成，由空间离散点组成。动叶片作为烟气轮机的重要零件，其加工质量直接决定着整台设备的运转质量及效率。借助于YL8000X型烟气轮机动叶片的数控加工，对烟气轮机动叶片的几何建模和数控加工中的关键环节进行分析研究，解决数控机床加工中若干瓶颈问题，无疑有利于五轴联动机床的应用。五轴联动数控技术不仅提高了机械加工的生产效率，更重要的是主要应用在航空航天，军工等行业。对于实现国防现代化有着重要的意义。
　　本课题通过对YL8000X型烟气轮机动叶片数控加工的若干关键技术（动叶片几何建模技术、刀具路径轨迹规划、刀具轨迹计算、数控加工技术等）进行研究。主要研究内容如下:
　　(1)零件的三维造型的质量直接影响到数控加工编程程序的好坏，本文采用Pro/E软件作为动叶片建模软件，运用其参数化建模方法建立了动叶片的几何模型，旨在研究复杂曲面叶片的建模方法及其推广。
　　(2)刀具走刀路径的生成是多轴数控加工技术的基础和关键，本文主要研究烟气轮机动叶片的数控加工，对动叶片叶身加工选用球头刀和圆鼻刀对其进行加工，在此对球头刀及环形刀进行了刀位计算，对刀具在加工过程中产生干涉的各种情况、产生干涉后的避让方法进行了论述。
　　(3)对五轴联动数控机床各轴的运动的特点及加工范围进行了概括，并应用D-H法对MAZAK INTEGREX100-Ⅱ SY五轴联动数控机床各轴的运动形式进行分析，建立运动学数学模型，求解出机床三个平动轴的坐标变换公式及两个旋转轴的角度公式。
　　(4)从烟气轮机动叶片叶身加工的工艺分析及规划，以及叶身的数控编程方面进行了理论的分析研究。应用PowerMill软件强大的数控编程功能，讲述了该软件对烟气轮机动叶片数控加工编程的详细过程。并采用PowerMill软件对烟气轮机动叶片叶身走刀路径进行了刀具路径的仿真。
　　(5)对数控加工中的后置处理进行了概述，应用Pro/E软件对机床进行后置处理文件的编写，并对其后处理的创建过程进行介绍分析。

目录

声明

摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 课题意义

1．2 国内外研究现状综述

1．2．1 目前烟气轮机动叶片加工常见方法

1．2．2 五轴联动数控加工技术的国内外研究现状

1．3 论文的主要研究工作及章节安排

本章小结

第2章 基于Pro／E的动叶片参数化建模

2．1 Pro／Engineer软件概述

2．2 YL型烟气轮机动叶片的几何建模

本章小结

第3章 叶片的刀具路径规划

3．1 刀具路径规划

3．1．1 与刀具路径有关的基本概念

3．2 刀具轨迹计算

3．2．1 五轴联动球形刀刀位计算方法

3．2．2 五轴联动环形刀刀位计算方法

3．3 干涉检测

3．3．1 干涉产生的情况

3．3．2 干涉的避免方法

本章小结

第4章 五轴联动数控机床的运动学建模

4．1 五轴联动数控机床加工的特点

4．2 五坐标数控加工的应用场合

4．3 基于D—H法的机床运动学建模

4．3．1 D—H法

4．3．2 坐标变换

4．3．3 机床运动学建模

4．4 参数分析

本章小结

第5章 基于PowerMill的数控加工

5．1 PowerMill软件概述

5．2 YL型烟气轮机动叶片加工工艺规划及数控编程

5．2．1 动叶片加工工艺分析

5．2．2 动叶片加工工艺规划

5．3 叶片数控编程过程

5．4 PowerMill后置处理及NC程序的生成

5．5 基于Vericut的数控加工仿真

5．5．1 Vericut软件的功能及特点

5．5．2 Vericut的刀具路径优化

本章小结

第6章 基于Pro／E的后置处理研究

6．1 后置处理概述

6．2 后置处理器的建立

6．2．1 选配文件的制作过程

6．2．2 后置处理器的创建过程

本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录