双级带冠整体涡轮叶盘数控电火花加工路径规划
发布时间：2021-01-29 04:53
由于双级带冠整体涡轮叶盘具有结构通道狭小、叶片扭曲的特点,传统数控加工时刀具可达性差,多轴数控电火花加工是其主要的加工方法。针对在电火花加工过程中成型电极复杂、路径规划困难等问题,采用逆向搜索算法进行轨迹规划。首先,完全填充叶盘相邻叶片通道,其次,在对电极减厚的基础上,使电极在通道内进行平移和旋转运动,进行干涉检查及电极厚度优化,直至生成优化成型电极或剖分电极及相应电火花加工轨迹。通过验证,表明设计的电极在双级带冠整体涡轮叶盘的数控电火花加工中可行,路径规划合理。
【文章来源】：组合机床与自动化加工技术. 2019,(10)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
叶盘的造型流程图
婊?腥匀晃薹ㄕ业轿薷缮娴穆肪叮?耸毙枰?对电极做轴向剖分。剖分后的电极分别从叶盘两侧完成叶盘流道的加工，电火花加工中存在电极损耗。为了解决电极剖分后从两端分别加工的流道无法搭接的问题，在剖分后电极两端增加预补偿区。如果轴向剖分后仍然无法找到无干涉的路径，对电极再沿径向剖分，即剖分面平行于XOY面，如还不能找到无干涉的路径，则对电极厚度进行减少再优化。电极的设计原则是使电极尺寸尽量饱满的前提下，找到一条无干涉优化的加工路径。(a)左加工电极(b)右加工电极图8成型电极剖分2电极路径规划电极的运动有两个阶段:进给和复制。粗加工电极和精加工电极用于涡轮叶盘叶片的电火花加工中，两种类型电极的轮廓来自相同的原始电极，但它们的放电间隙是不同的。应注意，粗加工电极沿着精心设计的进给路径移动到叶盘流动通道中，并去除进给路径上的工件材料。粗加工电极的进给路径和精加工电极的进给路径是相同的。根据整体叶盘的制造实验，粗加工占整个加工制造时间的75%以上，提高加工效率的关键是缩短粗加工时间。精加工阶段关系整体涡轮叶盘加工能否满足设计要求。粗加工或精加工电极的进给路径是空间曲线，因此电极沿着进给路径的运动涉及线性运动和旋转运动。2．1电极路径规划分析要完成双级带冠整体涡轮叶盘的加工，对于整个加工过程中的运动进行分析。主要包括的运动有:电极进入整体涡轮叶盘腔体的进给运动、沿涡轮叶盘轴向和径向的运动、电极退出整体涡轮叶盘腔体的退出运动、相邻的叶片成型所需的叶盘分度运动。本文研究的对象为双级带冠整体涡轮叶盘，两个叶盘的叶盘数量一个为75，一个为73，两?
持鹘缑?将所提出的优化函数与其他能够提供良好结果的目标函数进行了比较，如电极与腔体之间的距离平均值，电极与腔体之间距离的均方根和标准偏差。平均值:fobj(v1，v2，…，vn)=Σkk=1dkk均方根:fobj(v1，v2，…，vn)=Σkk=1d2kk标准偏差:fobj(v1，v2，…，vn)=Σkk=1(dk－(Σkk=1dkk))2槡k其中，K等于在不同点的电极和通道之间测量的距离数量。如图11所示为利用加工验证系统对双叶盘的电极路径规划生成过程。为了证明所提出的目标函数的充分性，计算并比较了使用每个目标函数的路径。与其他函数相比，所提出的目标函数的最佳性能是明显的，如表现出更高的平滑性和缺乏“跳跃”。图11电极路径生成过程4结论经过验证，基于本文设计的电极以及规划的路径，可以实现电极造型尺寸尽可能最大化，同时可以实现电极的运动路径与叶盘无干涉，是一条优化的路径。结果充分验证了设计的电极在加工双级带冠整体涡轮叶盘中的可行性和有效性，取得了满意的效果，成功为某航天发动机中新设计的整体涡轮叶盘加工制造探索出一种有效的加工方法。［参考文献］［1］IAyesta，BIzquierd．Electrodedesignandapplicationforbliskmachining［C］//Proceedingsofthe5thManufacturingEngineeringSocietyInternationalConference，Zaragoza，2013．［2］XiaomingKang，YuxuanYang，XumuyeTao，etal．IntegralShroudedBliskEDMPre-roughMachiningbyUsingSimpli-fiedElectrode［C］//19thCIＲPConfere
【参考文献】：
期刊论文
[1]闭式整体涡轮叶盘多轴联动电火花加工电极运动路径规划[J]. 刘晓,康小明,赵万生. 电加工与模具. 2012(01)
[2]带冠整体涡轮盘电火花加工成形电极的设计与制造[J]. 李刚,王振龙,赵万生,吴湘. 航空精密制造技术. 2006(06)
[3]带冠整体式涡轮盘的CAD/CAM[J]. 赵万生,吴湘,詹涵菁,田继安,陈济轮,孟凡新. 推进技术. 2003(04)
硕士论文
[1]基于Voxel模型的整体涡轮叶盘五坐标数控电火花加工仿真及验证[D]. 闫友森.大连理工大学 2013
[2]整体叶轮的曲面造型及五轴数控加工[D]. 顾玉娜.华中科技大学 2007
[3]带冠整体涡轮电火花加工技术研究[D]. 廖平强.西北工业大学 2007
本文编号：3006305
【文章来源】：组合机床与自动化加工技术. 2019,(10)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
叶盘的造型流程图
婊?腥匀晃薹ㄕ业轿薷缮娴穆肪叮?耸毙枰?对电极做轴向剖分。剖分后的电极分别从叶盘两侧完成叶盘流道的加工，电火花加工中存在电极损耗。为了解决电极剖分后从两端分别加工的流道无法搭接的问题，在剖分后电极两端增加预补偿区。如果轴向剖分后仍然无法找到无干涉的路径，对电极再沿径向剖分，即剖分面平行于XOY面，如还不能找到无干涉的路径，则对电极厚度进行减少再优化。电极的设计原则是使电极尺寸尽量饱满的前提下，找到一条无干涉优化的加工路径。(a)左加工电极(b)右加工电极图8成型电极剖分2电极路径规划电极的运动有两个阶段:进给和复制。粗加工电极和精加工电极用于涡轮叶盘叶片的电火花加工中，两种类型电极的轮廓来自相同的原始电极，但它们的放电间隙是不同的。应注意，粗加工电极沿着精心设计的进给路径移动到叶盘流动通道中，并去除进给路径上的工件材料。粗加工电极的进给路径和精加工电极的进给路径是相同的。根据整体叶盘的制造实验，粗加工占整个加工制造时间的75%以上，提高加工效率的关键是缩短粗加工时间。精加工阶段关系整体涡轮叶盘加工能否满足设计要求。粗加工或精加工电极的进给路径是空间曲线，因此电极沿着进给路径的运动涉及线性运动和旋转运动。2．1电极路径规划分析要完成双级带冠整体涡轮叶盘的加工，对于整个加工过程中的运动进行分析。主要包括的运动有:电极进入整体涡轮叶盘腔体的进给运动、沿涡轮叶盘轴向和径向的运动、电极退出整体涡轮叶盘腔体的退出运动、相邻的叶片成型所需的叶盘分度运动。本文研究的对象为双级带冠整体涡轮叶盘，两个叶盘的叶盘数量一个为75，一个为73，两?
持鹘缑?将所提出的优化函数与其他能够提供良好结果的目标函数进行了比较，如电极与腔体之间的距离平均值，电极与腔体之间距离的均方根和标准偏差。平均值:fobj(v1，v2，…，vn)=Σkk=1dkk均方根:fobj(v1，v2，…，vn)=Σkk=1d2kk标准偏差:fobj(v1，v2，…，vn)=Σkk=1(dk－(Σkk=1dkk))2槡k其中，K等于在不同点的电极和通道之间测量的距离数量。如图11所示为利用加工验证系统对双叶盘的电极路径规划生成过程。为了证明所提出的目标函数的充分性，计算并比较了使用每个目标函数的路径。与其他函数相比，所提出的目标函数的最佳性能是明显的，如表现出更高的平滑性和缺乏“跳跃”。图11电极路径生成过程4结论经过验证，基于本文设计的电极以及规划的路径，可以实现电极造型尺寸尽可能最大化，同时可以实现电极的运动路径与叶盘无干涉，是一条优化的路径。结果充分验证了设计的电极在加工双级带冠整体涡轮叶盘中的可行性和有效性，取得了满意的效果，成功为某航天发动机中新设计的整体涡轮叶盘加工制造探索出一种有效的加工方法。［参考文献］［1］IAyesta，BIzquierd．Electrodedesignandapplicationforbliskmachining［C］//Proceedingsofthe5thManufacturingEngineeringSocietyInternationalConference，Zaragoza，2013．［2］XiaomingKang，YuxuanYang，XumuyeTao，etal．IntegralShroudedBliskEDMPre-roughMachiningbyUsingSimpli-fiedElectrode［C］//19thCIＲPConfere
【参考文献】：
期刊论文
[1]闭式整体涡轮叶盘多轴联动电火花加工电极运动路径规划[J]. 刘晓,康小明,赵万生. 电加工与模具. 2012(01)
[2]带冠整体涡轮盘电火花加工成形电极的设计与制造[J]. 李刚,王振龙,赵万生,吴湘. 航空精密制造技术. 2006(06)
[3]带冠整体式涡轮盘的CAD/CAM[J]. 赵万生,吴湘,詹涵菁,田继安,陈济轮,孟凡新. 推进技术. 2003(04)
硕士论文
[1]基于Voxel模型的整体涡轮叶盘五坐标数控电火花加工仿真及验证[D]. 闫友森.大连理工大学 2013
[2]整体叶轮的曲面造型及五轴数控加工[D]. 顾玉娜.华中科技大学 2007
[3]带冠整体涡轮电火花加工技术研究[D]. 廖平强.西北工业大学 2007
本文编号：3006305
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