機(jī)器人砂帶磨拋力建模及其在鈦合金葉片加工中的應(yīng)用.pdf

1、復(fù)雜葉片作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)以及電站汽輪機(jī)等大型動(dòng)力設(shè)備的關(guān)鍵核心部件，其加工幾何精度和表面質(zhì)量對(duì)整機(jī)工作性能具有重大影響。葉片在精銑或精鍛完成后，其最后加工幾乎普遍依賴于表面光精加工。機(jī)器人砂帶磨拋技術(shù)屬于數(shù)字化、智能化制造領(lǐng)域的前沿技術(shù)，國(guó)內(nèi)將其應(yīng)用于復(fù)雜葉片的精密加工仍處于探索階段。由于砂帶磨拋的彈性切削特性，磨粒與工件之間的干涉主要由法向壓力引起，因此本文以法向壓力、磨拋速度和進(jìn)給速度作為機(jī)器人磨拋加工的主要初始工藝參數(shù)，建

2、立了砂帶磨拋力模型，并采用機(jī)器人主動(dòng)力反饋方式保持磨拋過程中法向壓力的恒定，研究了磨拋力對(duì)磨拋結(jié)果的影響規(guī)律。
　　本文的研究?jī)?nèi)容主要包括：
　　第一、建立了砂帶磨拋過程中切向磨拋力的三分力模型，其中切削分力采用滑移剪切理論，考慮了剪切應(yīng)變、剪切應(yīng)變率以及熱軟化效應(yīng)對(duì)材料剪切流動(dòng)應(yīng)力的影響；滑擦分力采用了摩擦二項(xiàng)式理論，滑擦力系數(shù)被視作與接觸壓強(qiáng)相關(guān)的變系數(shù)；耕犁分力通過單磨粒試驗(yàn)的犁耕力系數(shù)得到。使用單因素實(shí)驗(yàn)標(biāo)定了模型中

3、的待定常系數(shù)，并分析了砂帶磨拋過程三種機(jī)理下磨削分力量化比例的變化規(guī)律。
　　第二、搭建了機(jī)器人砂帶恒壓磨拋實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，開展了鈦合金砂帶恒壓磨拋實(shí)驗(yàn)，并對(duì)磨削深度、材料去除率、磨削比功、表面粗糙度以及砂帶磨損等實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，總結(jié)了磨拋工藝參數(shù)對(duì)上述磨拋過程參數(shù)以及磨拋質(zhì)量效果的影響規(guī)律。同時(shí)，探求了上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果的變化與三分力比例之間的關(guān)系，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果做出了合理的解釋。
　　第三、利用砂帶恒力磨拋的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選取了4