复杂曲面研抛加工材料去除廓形建模研究

为了研究复杂曲面工件研抛加工时的去除量,建立了复杂曲面工件移动研抛表面材料去除廓形的预测模型。利用圆形赫兹接触理论对球形磨头和复杂曲面工件的接触压强分布进行分析建模,同时对球形磨头研抛区域的相对线速度分布进行理论推导,利用微元积分原理和移动材料去除指数建立了移动研抛表面材料去除廓形的理论方程并用MATLAB软件对材料去除廓形的理论方程进行了仿真。结果表明材料去除深度与法向正压力、磨头转速、研抛倾角成正比,与进给速度成反比;廓形宽度与法向正压力成正比,磨头转速、研抛倾角、进给速度不影响廓形宽度;研抛偏角对去除深度和廓形宽度的影响可以忽略不计。

曲面零件的材料去除量建模与试验研究

航空发动机叶片多为自由曲面类零件,抛磨加工材料去除量的均匀一致性直接决定着零件的产品性能。影响材料去除量的工艺因素较多,且这些因素直接决定着抛磨加工中磨具和工件的接触廓形和材料去除量,精确的控制抛磨接触过程中的材料去除量是实现均匀加工和获得表面完整性的关键。这里首先采用Preston接触理论和MATLAB仿真对百叶轮抛磨自由曲面构件接触区域的接触压强、磨具主轴转速等工艺参数进行分析,建立了材料去除量模型;接着采用单因素试验研究工艺参数和材料去除量规律,求取了Preston系数,对理论建模和试验结果进行对比分析。结果表明,百叶轮抛磨自由曲面的材料去除量和法向接触力的开方、磨具主轴转速成正比,和工件进给速度成反比,该模型具有较高可靠性,材料去除量的计算值和实际测量值误差不超过10%。根据工件不同的曲率半径合理的控制法向接触力、百叶轮主轴转速和工件进给速度能够获得均匀一致的材料去除量。

基于小样本数据驱动模型的橡胶材料机器人磨抛去除廓形预测方法

在机器人磨抛加工中,材料去除廓形的准确预测对提高加工形位精度、实现闭环控制具有重要意义。然而,飞机加筋壁板牺牲层等大型复杂构件采用的橡胶类材料具有高弹性与耐磨性,其磨抛后的材料去除廓形预测极具挑战。因此,提出一种基于整体趋势扩散技术与极端梯度提升算法(MTD-XGBoost)的橡胶材料机器人磨抛去除廓形预测方法。首先,分析橡胶材料磨抛去除机理,并确定影响其材料去除的独立因素。然后,提出基于三角隶属度函数的虚拟样本生成方法解决了样本稀缺、模型精度差等问题。进一步对样本数据进行了聚类去噪,并采用极端梯度提升算法建立材料去除廓形与打磨头进给速度、旋转速度、工具倾角、法向接触力以及磨粒粒度之间的非线性映射关系。最后进行了对比试验,结果表明所提虚拟样本生成方法有效解决小样本数据下的预测难题,最大预测误差降低30.3%。相比于支持向量机、贝叶斯回归等方法,所提预测方法在小样本下具有明显优势,并最终实现了平均相对误差小于10%的橡胶材料去除廓形预测。