叶片砂带磨削系统的建立及叶片磨削研究

摘要

叶片作为航空发动机的关键零件，具有复杂的几何形状、极高的表面光洁度和加工精度。这些特点使得叶片的加工制造非常困难，表面质量与尺寸精度难以保证。目前，叶片的制造工艺多采用高精度铣削、反复人工磨削和离线测量相结合的方法。使用此工艺加工的叶片边缘厚度一致性差，尺寸精度低，加工质量难以保证。本文针对以上问题建立了叶片砂带磨削系统，开展叶片砂带磨削技术的研究工作。
　　设计的叶片砂带磨削系统，主要由六自由度关节型机器人和砂带磨削机组成，用于磨削长度50mm左右的小型叶片。针对小型叶片的加工特点对系统进行以下改造:固定机器人本体和砂带磨削机，采用20mm宽度的接触轮，增设变频器，设计加工试件夹具与叶片夹具。
　　使用简单的圆柱试件完成系统初试。通过磨削圆柱试件测试系统磨削加工能力，并进行初步的轨迹规划研究，以此为基础进行复杂叶片试件的轨迹规划与磨削研究。
　　使用标定过的标定针建立用户坐标系，利用标定针确定砂带磨削机坐标，根据砂带磨削机坐标，使用仿真软件DPTS建立仿真磨削系统。在此基础上通过规划轨迹点、轨迹编程、仿真运行调整、实际轨迹点位姿微调、增加轨迹点以及轨迹补偿这一系列操作完成轨迹规划。
　　设计磨削试验方案，通过磨削试验结果对比分析砂带线速度、砂带粒度和磨削温度等因素对叶片磨削的影响。本系统最优磨削砂带线速度为17m/s，叶片试件最高表面粗糙度可达0.592μm。最后测量分析系统加工误差并提出补偿措施。
　　文中所述叶片砂带磨削系统可以完成小型叶片试件的磨削加工。本文的研究工作对叶片砂带磨削系统的实际应用有一定的指导意义，为叶片砂带磨削技术的进一步研究奠定了基础。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外砂带磨削装备的发展现状

1．2．1 国外砂带磨削装备的发展现状

1．2．2 国内砂带磨削装备的发展现状

1．3 机器人磨削系统

1．4 研究课题的目的意义及主要思路与内容

1．4．1 研究课题的目的与意义

1．4．2 本文研究的思路与内容

第2章 叶片砂带磨削系统的建立

2．1 砂带磨削概述

2．1．1 砂带磨削基本理论

2．1．2 砂带磨削的主要特点

2．2 叶片磨削系统的组成

2．2．1 机器人本体

2．2．2 砂带磨削机

2．3 磨削系统电路控制

2．4 磨削系统的安装

2．4．1 机器人本体的安装固定

2．4．2 砂带磨削机的安装调整

2．5 夹具的设计制造

2．6 接触轮的设计与加工

2．7 本章小结

第3章 系统设定与轨迹规划

3．1 机器人的TCP调整

3．2 机器人用户坐标系的建立

3．3 磨削初试

3．3．1 磨削试验-1

3．3．2 磨削试验-2

3．3．3 磨削试验-3

3．4 轨迹规划流程

3．5 规划轨迹点

3．6 轨迹编程与仿真

3．6．1 软件简介与设置

3．6．2 外部建模与调入

3．7 轨迹运行与调整

3．7．1 轨迹点微调

3．7．2 轨迹优化

3．8 磨削轨迹的补偿

3．8．1 平滑轨迹补偿

3．8．2 橡胶接触轮对轨迹的补偿

3．9 本章小结

第4章 叶片磨削试验

4．1 速度调节

4．2 参数测量

4．3 磨削速度

4．4 磨削温度

4．5 砂带粒度对加工精度的影响

4．6 叶身与叶片边缘的磨削分析

4．7 误差分析

4．7．1 机器人本体的重复定位误差

4．7．2 叶片夹具与装卡误差

4．7．3 砂带和接触轮误差

4．8 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

附录