葉片型面數(shù)控砂帶拋磨CAD-CAM系統(tǒng)研究.pdf

1、葉片在汽輪機、燃?xì)廨啓C、航空發(fā)動機、船舶推進器等動力裝置中是關(guān)鍵零件。葉片型面作為典型自由曲面所具有的復(fù)雜的幾何形狀特征，使得它的設(shè)計加工歷來就是難點。圍繞著葉片型面的拋光磨削加工，目前國內(nèi)還沒有經(jīng)濟可靠的數(shù)控拋磨設(shè)備，各大葉片廠家不得不引進價格高昂的多軸砂帶拋磨數(shù)控機床、拋磨工業(yè)機器人。結(jié)合我國具體國情，研究葉片型面拋磨加工相關(guān)技術(shù)，自主研制一套經(jīng)濟、高效、能滿足一定精度要求的葉片型面拋磨數(shù)控加工專用設(shè)備，切實解決葉片生產(chǎn)當(dāng)中實際存在

2、的這一生產(chǎn)難題具有十分重大的意義。 一套完整的數(shù)控機床設(shè)備主要由配套CAD/CAM 系統(tǒng)、計算機數(shù)控系統(tǒng)以及機床機械紿構(gòu)本體三個部分組成，葉片砂帶拋磨數(shù)控設(shè)備的研制也主要涉及這三個方面內(nèi)容的研究。本文首先分析葉片幾何特征對控制刀具位姿的影響，從理論上對完成葉片砂帶拋磨加工所需機床軸數(shù)作出了合理解釋，初步確定了機床結(jié)構(gòu)形式，提出“三軸數(shù)控+兩軸手動”的五軸聯(lián)動數(shù)控加工方案。 在此基礎(chǔ)上，沿著數(shù)控加工路線，以葉片模型為輸入，

3、生成刀軌，完成前置處理。推廣應(yīng)用機器人學(xué)中經(jīng)典的D-H法成功解決了五軸機床運動學(xué)建模問題，通過運動學(xué)反解，跳過由刀軌生成NC代碼的后置處理過程，將刀位軌跡直接轉(zhuǎn)化為機床各軸運動參數(shù)。將該結(jié)果輸出到仿真環(huán)境中，以機床運動加工過程仿真取代刀軌驗證仿真和數(shù)控代碼驗證仿真；輸出到開放式數(shù)控系統(tǒng)，驅(qū)動機床，從而實現(xiàn)了葉片型面砂帶拋磨加工的CAD/CAM/CNC的一體化集成。 在CAD/CAM系統(tǒng)方面，UG、Pro/E 等商業(yè)軟件作為通用軟

4、件均不能針對葉片砂帶磨削加工的實際情況進行仿真、輔助制造。為此，在UG環(huán)境下，綜合UG建模裝配、二次開發(fā)、運動分析各功能模塊完成三類五軸機床葉片拋磨加工的加工過程仿真。在已有基于OpenGL的CAD建模系統(tǒng)框架上，增加了自由曲線、曲面的建模功能，并實現(xiàn)了葉片型面的CAD建模，將UG平臺上的加工過程仿真移植到基于OpenGL的開放平臺上。 在數(shù)控系統(tǒng)方面，采用基于 PC 總線的國產(chǎn)固高GE-400-SV運動控制器作為控制系統(tǒng)的硬件