砂布轮柔性抛光力的建模与参数优化.pdf

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1、http：#hkxb．buaa．edu。cahkxb@buaa．educnD01：t0．7527／$10006893．2016．0009砂布轮柔性抛光力的建模与参数优化淮文博，唐虹，史耀耀*，蔺小军西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室，西安710072摘要：砂布轮柔性较大可以实现航空发动虮叶片微面切触自适应抛光，提高叶片表面完整性和力学性能。抛光力是影响抛光表面完整性的关键参数，通过单因素试验分析确定了砂布轮抛光力的影响参数及其影响规律，通过正交试验和极差法确定了影响抛光力的主要参数是砂布轮的压缩量和转速；利用二元二次回归正交试验得出了抛光力的预

2、测模型，利用该模型分析了抛光力预测误差变化趋势，明确了不同转速下抛光力主要影响参数的稳定域；整体叶盘的抛光试验表明：通过合理控制抛光力，可以实现表面粗糙度小于0．4肛m的抛光效果，且效率比人工提高zo％。关键词：叶片；砂布轮；抛光力；建模；参数优化中图分类号：V232．4文献标识码：A文章编号：1000—6893(2016)11—3535—11叶片是航空发动机产生强大推动力的核心部件[1。2]。不合格的叶片表面质量容易造成叶片疲劳失效，缩短叶片寿命、降低发动机性能[3-4]，甚至酿成机毁人亡的后果。而表面粗糙度是影响叶片表面质量D。6]、力学性能、机械特征的关

3、键参数口3；所以国内外相关学者开展了大量的以降低表面粗糙度为目的的表面抛光研究工作，在抛光模型机理、抛光系统、抛光工艺等方面已取得丰硕的研究成果。但是，关于磨具在抛光力作用下产生微变形从而实现“随形微面切触”的自适应抛光方面的研究文献甚少。wu等[81使用磨削中心以弹性球形轮作为抛光刀具沿曲面切削轨迹对空间自由曲面进行抛光，有效去除了残留高度，获得了一致的表面粗糙度。针对复杂几何形状，学术界提出了磁流体、电流体、磨料流等非接触抛光工艺[91引，但材料去除率小，抛光效率低口]，成本大[14。。Huang等瞳]采用机器人柔性磨头和自适应路径规划技术克服了叶片型面形

4、状变化复杂而引起的抛光难的问题。Tam等口53依据曲面曲率变化或刀具尺寸变化来自适应调整轨迹行距以确保磨具和抛光表面全面均匀地接触，实现了镜面抛光效果。Wang等邸]基于小型机器人，用计算机控制、视觉定位、气缸伺服等技术构成磨头自适应抛光控制系统，实现了大型模具曲面的理想抛光。Marquez等口6]设计了六自由度机器人模具自由曲面抛光系统，该系统能够根据所抛光工件曲面的几何信息和机器人的位姿生成相应的控制策略，实现了柔性化抛光；Ahn[171在磨头上安装声发射传感器来检测模具表面的微量变化，调整磨头位姿以获得高的表面质量。Chaves—Jacob等[1阳用五轴

5、数控铣床作为空间曲面的抛光机器，用以弹性橡胶为基底的弹性砂轮作为抛光刀具，通过控制刀具的弹性变形来控制径向力，提高了抛光力的稳定性，实现了空间曲面理想的抛光效收稿日期：2015-12-21；退修日期：2015—12·28；录用日期：2016．01．04；网络出版时间：2016．01-3112：57网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．1929．V，20160131，1257．008．html基金项目：国家科技重大专项(2015ZX04001003)*通讯作者．Tel．：029．88492851E-mail：shiyy@nwpu．

6、eduon礅罱格武；淮克博，唐虹．曼耀耀，等．砂布格柔性抛光力的建模与参数侥亿!J]．航空学报．2016．37(II)：3535，3545．HUAIWB．TANGH．SHIYY，etalModeflmgandparameteroptimizationofflexiblepolNhmgforceforabrasiveclothwhee

7、[如ActaAero．nauticaetAstronauticaSinica．2016．37(11)：3535-3545一3536航空学报Nov．252016V01．37No．11======———========；———====

8、—=====———==—————=一=一果。Pan等口叼针对球面镜头抛光、Zeng和Blunt口叼针对医用钴铬合金抛光，都采用气囊作为抛光工具，通过合理地控制工艺参数实现TN想的抛光效果。在国内，重庆大学黄云和路勇等口。22。在研制的砂带磨床上对不锈钢和钛合金工件进行了磨削工艺试验，研究了工艺参数对砂带寿命、砂带磨损量、材料去除量和表面粗糙度的影响。南京航空航天大学霍文国等[2a-241在干式砂带磨削条件下，分析了磨削用量对磨削力、磨削温度和磨削表面完整性的影响，并对磨粒磨损面积、磨粒高度、磨损量、金属去除量和磨粒磨损形态进行了研究。北京航空航天大学李勋和刘佳

9、等[25‘261针对钛合金在磨削加工过