再制造叶片精准复形机器人砂带分层磨削策略

为满足航空发动机再制造叶片的高质、高效和高一致性的综合修复需求,提出再制造叶片精准复形机器人砂带分层磨削策略。首先,针对再制造叶片的3种典型熔覆层研究基于三维点云数据的加工模型提取与处理。然后,对材料高效去除和高表面完整性间的平衡性提出叶片熔覆层变刚度分层磨削方案,并基于此方案开发自适应浮动装置。最后,进行机器人定位精度校准,并在叶片修复样品表面、边缘及叶尖等典型部位对所提磨削策略进行实验论证。研究结果表明：表面、边缘及叶尖3种修补样件可分别通过点云分割和平滑拟合、曲面重构及表面扩展实现加工模型的提取和处理;开发的自适应浮动装置2种工作模式在35 N内最大控制相对误差小于2.9%;基于上述磨削策略开展修复实验,可将熔覆层余量减少至0.07 mm内,表面粗糙度Ra降低至0.4μm内。     

基于驻留时间控制的压气机叶片前缘砂带磨削研究

提出了一种面向叶片前缘廓形精准控制的机器人砂带磨削加工方法. 以轴流压气机叶片为研究对象,结合半赫兹接触理论和有限元仿真获取了柔性磨具和叶片前缘的接触区域内的应力分布,基于Preston方程求解材料去除函数. 遍历刀位点对控制点的磨削深度,建立全局材料去除矩阵,搭建驻留时间求解非线性方程组. 采用带有阻尼因子的Tikhonov正则化消除大型稀疏病态矩阵对求解精度波动的影响,将所求驻留时间转换为对应刀位点的进给速度,生成机器人加工代码. 磨削试验结果表明,基于驻留时间控制的机器人砂带磨削方法能够实现给定允差范围内叶片前缘廓形的精准加工,型面误差可以控制在0.02 mm以内.