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《4轴联动数控展成电解磨床的研制》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、制造技术与机床DesignandResearch设计与研究2002年第3期4轴联动数控展成电解磨床的研制Developmentof4_AxisControlledCNCElectrochemicalGrindingMachine干为民徐家文云乃彰严德荣(南京航空航天大学)摘要:介绍了数控电解磨床的结构、组合式多轴联动数控系统以及展成磨削复杂曲面的数学模型。关键词:数控展成电解磨床整体叶轮整体叶轮是火箭发动机、飞机发动机以及航空机量,由机床导电磨轮弹性支承带动导电磨轮沿Z轴的载
2、设备的重要零件之一。整体叶轮工作在高温、高压、直线运动来实现(0.0005mm/脉冲);高转速条件下,选用材料多为不锈钢、高温耐热合金和钛合金等难切削材料,再加上其为整体结构,带有复杂型面的叶片,使得它的制造非常困难,成为航空制造技术中的关键。目前,整体叶轮的制造方法有精密铸造、数控铣和特种加工。不管采用哪一种方法,加工余量都比较大,一般要靠手工抛光去除余量来达到叶型的形位、尺寸精度。手工抛光主要存在以下一些问题:叶型精度难以保证,废品率高;要求工人技艺水平高;劳动生产率低,成本高;工人劳动条件恶劣,噪声大,粉尘污染严重,而且易出现工伤事故
3、。采用多轴联动数控展成电图2数控展成电解磨床的运动分布解磨削可以很好地解决整体叶轮的精加工问题。(2)导电磨轮相对于工件的X轴方向直线运动分量,由机床工作台带动工件沿X轴的直线运动来实现14轴联动数控展成电解磨削机床(0.001mm/脉冲);11展成运动分析(3)导电磨轮相对于工件的Y轴方向直线运动分为了实现整体叶轮复杂量,由机床工作台带动工件沿Y轴的直线运动来实现型面的电解磨削加工,导电(0.001mm/脉冲);磨轮相对于工件的展成运动(4)导电磨轮相对于工件的转动分量,由机床工作必须是多轴联动。展成运动台转盘绕其心轴Cw的转动来
4、实现,工件的分度运动可分解为X、Y和Z向三个直也由机床工作台转盘绕其心轴Cw的转动来完成线运动分量以及绕Z轴和Y(0.001/脉冲);轴的两个转动分量,其中前4(5)导电磨轮的磨削运动为绕Y轴的匀速转动。个运动分量需要4轴联动,13组合式多轴联动数控系统最后一个为匀速转动(图1)。图1导电磨轮的展成运动在满足公差要求的前提下,叶片上由型值点坐标12展成运动的实现给出的型面有相当一部分可以用直纹面来近似。所以根据加工整体叶轮的要求,已设计、制造出多轴联这类零件的加工可以采用直线刃边的展成加工来实动数控电解磨床(获国家实用新型专利,
5、专利号:现。在磨削加工过程中,导电磨轮沿各联动轴分别作均匀进给运动(包括直线运动和转动),数控系统为各962310727)。该机床运动机构的功能如下(图2):轴的驱动电动机均匀分配输入脉冲。数控展成电解磨(1)导电磨轮相对于工件的Z轴方向直线运动分九五国防科技预研项目19设计与研究制造技术与机床DesignandResearch2002年第3期削加工的导电磨轮相对于工件的展成运动,就是由数大部分曲面还是用平行面截形线上的离散点来定义。控系统控制步进电动机带动机床的运动机构来实现一块
6、子包络面Sj,就是在一个回转包络面上含有两条的。复杂曲面上的平面截形线。下面以圆锥磨轮为例,来建立形成Sj子包络面的磨轮轴线轨迹数学模型。显然,只要使圆锥磨轮在移动中始终与这两条截形线相切,这样加工出来的曲面就必定会有这两条截形线。对于用其它方法描述的复杂曲面,可以先拟合成一个[4]孔斯(Cons)曲面,再用平行平面去截,同样可得到一图3经济型多轴联动数控系统组截形线。该数控系统由经济型二轴数控单元组合而成,称现把磨轮要保持相切的两条平面截形线(以叶盆组合式多轴联动数控系统(图3)。该设计思想的核心为例)定义为是以单个数控单元相对独立
7、地控制单个联动轴,由多Z1=f1(x1)Z2=f2(x2)个单轴的简单运动组合成复杂的多轴联动。而机床的Y1=C1Y2=C2多轴联动主要通过独特的数控编程方案来实现:首先式中:C1、C2为常数,若磨轮与这两条截形线相切的切通过计算将导电磨轮轴线的运动轨迹以运动分量的形点坐标分别为(X1,Y1,Z1)和(X2,Y2,Z2),则磨轮轴线式分配给各联动轴。然后为控制每根轴的数控单元确运动轨迹应满足方程定一个共同的基准轴,在此基础上对各个数控单元分fj(X,Y,Z,v,0,X1,Y1,Z1,X2,Y2,Z2,R1,R2)=0别编程,以保证每
8、个数控单元具有相同的运行周期,每式中:v=v(X)、0=0(X)是确定磨轮轴线的两个个联动轴具有相同的运动时间。由于各数控单元之间方位角;R1、R2为圆锥磨轮的小头和大头
