钛合金叶片超声辅助磁性磨料光整加工刀具轨迹规划研究

• 作 者: 姜天优
• 出 处: 大连交通大学
• 发表日期: 2019年01期
• 关键词: 叶片 超声辅助磁性磨料光整加工 材料去除函数 刀具轨迹规划

钛合金叶片质量的好坏直接影响其工作性能和使用寿命,采用传统的加工方法很难满足其高质高效的光整加工需求,超声辅助磁性磨料光整加工技术作为多种复合加工技术之一被认为是解决该问题的一项重要技术,同时在叶片的加工中,刀具轨迹规划将直接影响其加工质量和效率。因此本文针对钛合金叶片的光整加工问题,开展了钛合金叶片超声辅助磁性磨料光整加工刀具轨迹规划研究,主要研究工作和结论如下:(1)根据三次B样条曲线插值理论对叶片曲面曲线离散点插值建立了钛合金叶片曲面曲线方程,通过对叶片曲面曲线上各离散点参数分析检测曲线光顺性,并基于局部能量极小值理论对叶片曲面曲线进行了光顺,通过对叶片曲面曲线上离散点的偏置得到了直纹化形式的叶片表面方程,并构造了叶片的实体模型。(2)通过对钛合金叶片曲面特性分析建立了直纹面叶片曲面近似等效离散模型。利用混合型正交试验设计,在不同加工工艺参数下对钛合金工件进行单点抛光试验获取超声辅助磁性磨料光整加工材料去除点坑,采用极大似然估计法和最小二乘法分别拟合材料去除点坑在不同平面内的材料去除曲线,基于二次多项式逐步回归法建立了材料去除函数,并对其进行了检测,结果表明拟合精度较为准确。(3)通过分析材料去除过程提出曲面超声辅助磁性磨料光整加工进给速度自适应模型,基于该模型建立走刀步长规划模型。通过对相邻刀具轨迹上对应刀触点间接触区域去除深度曲线叠加分析,建立走刀行距规划模型。利用试验对走刀路径规划进行了检验,进给速度自适应模型试验和走刀行距规划模型试验的最大误差分别为1.3%和4.4%。(4)针对钛合金叶片确定初始走刀路径,基于刀具与叶片型面的空间接触模型,推导得到刀)轴矢量规划模型和刀位点坐标计算模型。根据钛合金叶片超声辅助磁性磨料光整加工刀具轨迹规划理论,在步长方向理论加工误差分别为0.2μm和0.1μm,行距方向理论加工误差分别为0.5μm和0.2μm的条件下对叶片进行了仿真加工,结果表明:步长方向最大加工误差分别为0.195μm和0.096μm,行距方向最大加工误差分别为0.5μm和0.2μm,满足加工要求,验证了刀具轨迹规划理论的正确性。