基于RTCP控制算法的叶片加工六轴砂带磨床优化设计

基于叶片型面磨削工艺参数及工艺过程确定机床各坐标轴运动性能和磨削接触压力,进行叶片加工砂带磨床优化设计和频率分析。采用RTCP算法和传动链独立的算法结构模式,建立转轴数学模型、工件传动链算法库以及刀具传动链算法库。对设计的机床伺服速度进行测试,优化机床结构薄弱环节,满足叶片型面及全特征型面磨削要求。通过有限元分析研究X,Y,Z轴的变形量,计算六轴砂带磨床1阶~6阶的固有振动频率,并进行分析和优化,提高了叶片磨削的轮廓精度,加工经济效益显著。

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0.02mm以内.

定组态砂带粒度对刨花板磨削的影响

【目的】为探究新型定组态砂带的微磨粒粒度对木质材料磨削性能的影响,为定组态砂带的设计和制备提供依据,开展了定组态砂带磨削试验。【方法】本研究制备150目、180目、220目3种不同粒度的定组态砂带(P-150/180/220),与220目的非定组态砂带(O-220)对照,以刨花板为磨削对象,分别开展20万次磨削试验。对比不同微磨粒粒度的定组态砂带在磨削过程中材料去除量、刨花板表面粗糙度、砂带质量的变化,以分析定组态砂带粒度对磨削性能和砂带磨损的影响。【结果】(1)定组态砂带的刨花板去除量小于非定组态砂带,但稳定性远优于非定组态砂带;定组态砂带去除量的平均值与微磨粒粒度负相关,而随着磨粒粒度增大,定组态砂带去除量更加稳定。(2)定组态砂带磨削刨花板的表面粗糙度呈先下降后稳定,小范围上下波动的变化趋势;随着磨粒粒度的增大,刨花板表面粗糙度减小且更加稳定。(3)定组态砂带质量在磨削过程呈波浪形周期性下降;P-150砂带质量损失最快,P-180砂带质量下降最稳定;定组态砂带等效磨粒与表面微磨粒间存在补偿作用和协同作用。【结论】在等效磨粒形状和尺寸相同的情况下,微磨粒粒度对定组态砂带磨削性能有显著影响,但这种差异在粒度小的微磨粒中表现更加明显。本研究为定组态砂带的设计和生产提供了科学依据和理论支撑,促进了木材加工技术和砂带制造技术向高效智能化方向发展。

面向钢轨修复的不同槽型接触轮砂带打磨接触行为及材料去除特性

为掌握不同槽型接触轮砂带对钢轨打磨接触行为及材料去除特性的影响规律,基于橡胶接触特性,建立X齿型、锯齿型和人字型3种典型接触轮砂带打磨仿真模型,模拟分析不同槽型特征对接触轮-钢轨静态接触行为和动态冲击应力的影响机制;通过钢轨砂带打磨试验,对比研究3种槽型接触轮的材料去除特性。结果表明:3种槽型接触轮与钢轨的接触区域整体均呈椭圆形态,符合赫兹接触理论,内部接触形态则随槽型特征呈现为块状分布;接触区域应力分布总体符合弹性半空间接触理论,但在接触块边缘会出现应力集中;X齿型接触轮和人字型接触轮因齿尖和齿槽结构的存在而具有较高的材料去除能力,同等打磨条件下X齿型接触轮较平型接触轮的材料去除能力提高了79%;顺磨条件下的材料去除能力高于逆磨,以X齿型接触轮为例,顺磨比逆磨的材料去除能力提高了22.7%;X齿型和人字型接触轮砂带打磨的噪声、振动、粗糙度、平均电流均较高,锯齿型接触轮具有较低的振动、粗糙度及平均电流,平型轮则具有较低的噪声和电流。

砂带磨损对螺杆转子磨削去除深度影响分析

为保证螺杆转子表面磨削加工材料去除的均匀性,考虑砂带磨料磨损对磨削去除深度的影响,建立螺杆转子材料去除深度数学模型。根据弹塑性变形理论,结合磨削过程中磨粒的磨损规律,建立单颗磨粒材料去除率理论模型。将磨粒的磨损分为快速磨损阶段和稳定磨损阶段2个阶段。基于单位接触面积上磨粒的数目和磨粒的出刃规律,运用数值积分和接触压力计算出磨粒的最大切削深度,利用积分建立基于砂带磨损的宏观材料去除率数学模型。该数学模型考虑了砂带的磨损,其预测值和试验值相比,最大误差为9.6%,最小误差为4.1%。该试验数据充分验证了模型的有效性,可以为保障螺杆转子廓形精度提供理论基础。

基于改进支持向量机的砂带磨损程度识别

为了准确判断砂带在磨削螺杆转子时的磨损程度,根据砂带磨损过程中表面图像颜色特征和纹理特征的变化规律,对砂带磨损程度进行识别。对磨削加工后砂带表面图像的纹理特征和颜色特征进行提取,根据不同磨削时间段螺杆转子表面粗糙度划分砂带磨损程度。支持向量机的分类性能受到自身核函数与惩罚函数的影响较大,因此提出利用天鹰优化算法对支持向量机的核参数与惩罚参数进行优化,建立AO-SVM砂带图像识别磨损程度模型。利用自主研发的螺杆转子专用砂带磨削装置完成实验。磨削参数设置如下:砂带线速度为10 m/s,工件轴向进给速度为50 mm/min,张紧轮的气缸压力为0.35 MPa,主动轮的气缸压力为0.5 MPa,磨削时间为25 min。AO-SVM对砂带磨损程度模型的识别准确率达到92.5%,比随机森林算法(RFC)和XGboost分类算法分别高出5.0%和3.6%,且收敛速度更快。AO-SVM模型可以通过砂带表面图像的颜色特征变化和纹理特征变化对砂带磨损程度进行识别,可以有效避免砂带磨损过度损伤工件,为砂带磨削螺杆转子时判断砂带的磨损程度和换带时间提供理论指导。

铝镁合金砂带磨削工艺与粘附特性实验研究

铝镁合金以其质量轻、耐腐蚀等良好材料性能,广泛应用于各个领域。针对当前铝镁合金砂轮磨削加工存在的效率低、表面质量难以保证、砂轮表面易发生粘附等问题,提出采用砂带磨削技术对铝镁合金进行加工。为研究铝镁合金砂带磨削工艺规律以及在磨削过程中容易产生的粘附特性问题,运用36、60两种目数的氧化铝陶瓷、碳化硅和锆刚玉砂带进行铝镁合金磨削实验,分析不同磨削压力和砂带转速下的铝镁合金材料去除率、磨削噪声、磨削能耗和砂带材料粘附率的变化规律。结果表明:在相同磨削参数下,3种砂带中锆刚玉砂带因磨料韧性、抗冲击性、锋利程度更优,其材料去除率最高,粘附率最低,但磨削噪声和能耗更大,故在铝镁合金砂带磨削中,如果不考虑噪声和能耗的影响,可选择锆刚玉砂带以提高磨削效率;3种砂带的磨削压力达到20 N后,砂带粘附达到稳定形成阶段,磨屑堵塞磨粒间隙,使材料去除效率降低。这一结论可为铝镁合金砂带磨削压力参数的选取提供参考;在10~30 N、1 500~3 500 r/min的工艺参数范围内,磨削压力和砂带转速对材料去除率、粘附率都有很大影响,但砂带转速对磨削噪声的影响更大,磨削压力对磨削能耗的影响更大。研究结论可为提高铝镁合金砂带磨削效率与质量,降低磨削噪声与能耗提供一定参考。

金字塔砂带磨损状态的声信号GA-BP识别方法

目的金字塔砂带连续磨损会引发钝峰、材料去除能力差和产热多等问题,为避免砂带磨损造成加工效率持续降低和工件表面质量逐渐恶化,需提高金字塔砂带磨损预测能力。方法在配有声音采集系统的力控机器人磨削系统中对钛合金工件进行了砂带磨损试验;基于Archard模型建立了金字塔砂带磨损模型,并对金字塔砂带磨损程度进行量化;然后利用短时傅里叶和小波包分解分析、提取砂带磨损相关的声音特征;基于声音信号特征建立GA-BP模型,并对金字塔砂带磨损状态进行预测。结果K_(r)与R_(0)规律相近,随着磨削速度的增大而略微增大。对磨削声音进行小波包分解,DD2频段的声音特征随磨削时间逐渐降低,相较于其他频段更具有规律性。提取DD2频段的声音信号特征建立GA-BP模型,并对金字塔砂带磨损状态进行预测。结果表明,决定系数(R^(2))大于0.8,平均绝对误差(MAE)小于0.04,平均偏差误差(MBE)在±0.002之间,均方误差(RMSE)小于0.05。结论随着砂带的磨损,金字塔尖锐的胞体开始磨平,单颗胞体的局部压力逐渐减小,材料去除能力减弱,产生的微振荡越来越弱,高频信号的声音特征逐渐下降。通过DD2频段声音信号特征建立的GA-BP模型对金字塔砂带磨损状态进行预测,具有准确性和稳定性。

砂带磨削工艺参数试验及试验结果预测研究

通过分析Preston方程得出影响砂带磨削材料去除率的工艺参数,并结合砂带磨削经验,在试验装置一定的情况下,确定了影响叶片加工质量和加工效率的主要4个砂带磨削工艺参数:砂带线速度、工件与砂带法向接触力、砂带磨粒粒度和工件进给速度。对4个工艺参数进行单因素试验和L18(3^(4))正交试验,得到了各个工艺参数对工件表面粗糙度和材料去除率的影响规律,确定了各工艺参数的合理范围。基于多层感知器的非线性预测算法对试验数据进行训练拟合,得到工件表面粗糙度和材料去除率的预测模型。最后根据砂带磨削验证试验和模型间性能对比,确定了模型对表面粗糙度和材料去除率的预测绝对百分比误差分别在2.30%~6.47%和1.00%~6.67%之间,并且此模型预测的计算时间更短,证明了此模型通过工艺参数来预测试验结果的鲁棒性和快速性。

《线材用砂带除锈机技术规范》行业标准制定解释

介绍制定行业标准《线材用砂带除锈机技术规范》的任务来源、工作程序和编制准则,对标准中的主要条款进行解释。标准主要内容包括术语与定义、型式及基本参数、订货要求、技术要求、试验方法、检验、标志包装运输与贮存、质量保证等。标准制定避免了用户与设备制造商之间质量异议,推动了钢丝用线材、热处理半成品钢丝表面氧化铁皮的绿色处理工艺。

砂带磨削技术专利现状

作为一种高效、高精度的加工方法,砂带磨削技术被广泛用于各种材料的磨削和表面处理,在制造业中得到广泛的应用。本文依托incoPat全球专利数据库,从技术概况、专利申请量的发展趋势、专利申请的区域分布、主要创新主体分析以及重点专利分析等方面,对砂带磨削技术进行专利分析,为该领域从业人员了解行业发展提供一定的参考。

机器人砂带磨削单磨粒材料去除影响因素

为了研究机器人砂带磨削单磨粒材料去除的影响,基于机器人砂带磨削进行了单磨粒划擦实验.研究了高温合金的机器人砂带磨削去除行为,分析了划擦长度、切除深度、堆积比随磨削速度、设定磨削深度的变化规律.实验结果表明,随着磨削速度的增加,划擦长度与切除深度总体上呈减小趋势,当磨削速度达到10.99 m/s时会出现局部增大;堆积比在总体上呈现增加的趋势,在10.99 m/s时出现局部减小.随设定磨削深度的增加,划擦长度与切除深度都在增加,但并非线性增加;堆积比总体上呈现先减小后增加趋势.研究结果为机器人砂带磨削工艺优化提供了重要参考.

基于中密度纤维板磨削的定组态砂带寿命研究

磨削是中密度纤维板加工过程中必不可少的工序,在保持工件具有较高表面质量的前提下,对中密度纤维板厚度尺寸进行精确加工。当前有关木质材料磨削技术方面研究不充分,针对人造板砂带磨削的研究成果更少。在实际生产过程中,对于砂带寿命的判断只能通过经验完成,砂带寿命评价系统尚不完善。通过中密度纤维板磨削实验,探究了定组态砂带磨削材料去除率、砂带质量损失规律和磨削效率,采用灰色模型预测了定组态砂带材料去除率与磨削次数之间的关系。磨削过程中,定组态砂带的材料去除率呈现先快速、后平稳的下降趋势,砂带质量损失率基本呈线性下降趋势。建立的GM(1,1)灰色预测模型平均误差为14.2%,适用于定向组织调控砂带在MDF磨削过程中的预测。

高精度轴类零件的砂带确定性修形方法

为提高金属轴类零件的加工精度,基于光学确定性加工原理将振动砂带研抛方法用于轴类零件的高精度修形中。在这种方法中,弹性接触轮在一定压力下与轴类工件接触形成一个矩形研抛区域,砂带覆盖在接触轮上,通过接触轮的轴向振动可以实现材料可控去除。利用圆柱度仪测量得到轴零件外圆表面的轮廓形貌,得到被加工零件表面轮廓的误差分布。使用脉冲迭代法计算接触轮在圆柱表面不同位置的驻留时间,通过机床主轴的伺服控制实现工件不同位置材料去除量的大小,从而实现被加工零件圆柱度误差的确定性修整。在经过仿真加工后,在一根45#钢轴的一段柱面上进行了确定性修形实验。结果表明,工件平均圆度误差从0.42μm收敛至0.11μm,圆柱度误差从0.76μm收敛至0.35μm,加工后的形状精度优于超精密外圆磨床的加工精度,验证了高精度轴类零件柱面上确定性修形的可行性。

考虑法向接触力变化的机器人砂带磨削参数研究

叶片表面粗糙度与型面尺寸精度对航空发动机整体性能和使用寿命有重要影响,为了解决机器人砂带磨削的切入切出阶段及曲率变化较大部位的法向接触力变化对表面粗糙度和材料去除深度一致性的影响,设计正交中心组合试验并用宽度学习算法建立了磨削工艺参数与表面粗糙度和材料去除深度的预测模型,利用传感器测量的法向接触力与建立的预测模型,结合多重学习回溯搜索算法求解了自适应工艺参数,最后用得到的工艺参数进行了磨削试验,表面粗糙度和材料去除深度的试验值与模型预测值最大误差为14.2%和13.4%,表明所提方法可以保证表面粗糙度和材料去除深度的一致性良好。

钛合金表面缓进给砂带磨削变参数优化方法及其试验研究

目的改善钛合金砂带全生命周期中磨削的表面质量。方法提出了钛合金缓进给砂带磨削变参数优化方法。首先,采集磨削过程中的加工参数、砂带磨损、表面粗糙度等数据。其次,采用SVM算法构建以磨削参数和磨损数据为输入、以表面粗糙度为输出的粗糙度预测模型,并且以预测的粗糙度和砂带磨损为约束应用NSGA-Ⅱ算法,针对缓进给砂带磨削过程中的全生命周期的加工参数进行优化。最后,通过对比分析变参数和固定参数磨削方法下的砂带磨损特点和钛合金表面粗糙度、形貌特征、微观特征、表面氧化的特点,对砂带全生命周期变参数磨削方法进行验证。结果SVM预测的精度可达0.95以上,MAE低至0.064。采用NSGA-Ⅱ算法优化后的加工参数能够有效地改善表面质量,优化前的全生命周期中的粗糙度从0.787μm逐渐降低至0.509μm,优化后的粗糙度从0.934μm降低至0.457μm;并且优化后的钛合金形貌要优于传统的加工方式,变参数磨削的钛合金表面氧化程度明显小于固定参数磨削方法。此外,提出的变参数优化方法能够有效地改善砂带的磨损,降低缓进给磨削所带来的砂带快速磨损现象。结论本文所提出的SVM-NSGA-Ⅱ磨削参数优化算法能够搜索到满意的解值,得到优化后的加工参数。磨削对比试验表明,本文提出的变参数砂带磨削方式相对于固定参数磨削,能够有效地提高磨削的表面质量,减缓砂带的磨损,延长砂带的使用寿命。

基于槽型接触轮的钢轨砂带打磨材料去除特性

为揭示槽型接触轮钢轨砂带高效打磨的材料去除机理,基于弹性赫兹接触理论,建立槽型接触轮与平型接触轮的材料去除比数学模型,掌握槽型接触轮砂带打磨周期应力变化规律,揭示打磨周期应力对打磨效率的影响机制,并基于钢轨砂带打磨专用试验平台,对比研究槽型接触轮与平型接触轮砂带打磨中的材料去除特性。结果表明:槽型接触轮打磨因其周期性的应力集中加压状态而具有较高材料去除效率;与平型接触轮相比,槽型接触轮打磨在较低压力下材料去除优势并不显著,随着打磨压力增加,槽型接触轮的材料去除效率明显提升,并在打磨压力为50 N时超越平型接触轮;在打磨表面粗糙度、振动、噪声及能耗等方面,槽型接触轮砂带打磨较平型接触轮均有明显优势,在75 N常用打磨压力下,前者较后者打磨材料去除率提高14%,表面粗糙度降低25%,振动减少17%,噪声降低4.5%,能耗降低12%。

玻璃钢复合材料砂带磨削实验分析

采用3种磨料不同粒度的砂带对玻璃钢复合材料进行砂带磨削实验,分析了磨料与工件间的交互作用机理。通过大量试验以及试验数据获得了玻璃钢复合材料砂带磨削过程中材料切除率以及砂带寿命的主要影响因素,并首次采用专业图像分析软件Image-ProPlus分析了砂带堵塞程度及堵塞的主要原因。实验结果表明:玻璃钢复合材料砂带磨削过程中,材料切除率受磨削压力、砂带线速度、磨料种类及粒度的影响很大,其中陶瓷磨料磨削时获得的材料切除率最高;影响砂带堵塞程度的最主要因素是磨削压力;磨平磨钝是砂带磨粒最主要的磨损形式,其中堆积磨料砂带的寿命最长,陶瓷磨料砂带次之。

砂带磨削钛合金磨削加工性能研究

针对钛合金零件干式打磨过程中磨具堵塞引起烧伤的问题,开展锆刚玉砂带和碳化硅砂带干式磨削TC4合金加工试验。通过分析磨削温度、材料去除量、表面完整性及磨粒磨损特征,对砂带磨削钛合金加工工艺进行研究。结果表明:相同磨削用量条件下,锆刚玉砂带相比于碳化硅砂带,磨削温度最高降低23.6%,耐用度提高2倍。磨削表面粗糙度随砂带线速度的增大逐渐降低,且两种砂带磨削表面粗糙度差值呈逐渐增加趋势。当砂带线速度v_(s)=20 m/s时,锆刚玉砂带比碳化硅砂带磨削表面粗糙度降低了29.7%;当磨削深度增大时,碳化硅砂带磨削表面粗糙度值快速增加,锆刚玉砂带磨削表面粗糙度增量缓慢,当磨削深度增大到0.1 mm时,表面粗糙度差值达到22%。

GH4169抗疲劳表面砂带磨削工艺参数优化

GH4169高温合金广泛应用于航空发动机热端构件,提高GH4169高温合金叶片抗疲劳性能对于航空发动机的长期稳定服役意义重大。砂带磨削作为航空发动机叶片的精加工工艺,磨削参数与磨削后的表面状态及抗疲劳性能密切相关。为揭示砂带磨削工艺参数对磨削表面抗疲劳性能的影响,本研究采用不同工艺参数对GH4169高温合金疲劳试样进行砂带磨削加工,探究了工艺参数对表面完整性、疲劳寿命的影响规律。结果表明,线速度、进给速度和下压力对磨削后GH4169高温合金试样表面的粗糙度、残余应力均有显著影响。当线速度v=11 m/s,进给速度f=1000 mm/min,下压力F=3 N时,抗疲劳性能最优;当线速度大于15 m/s且下压力大于6 N时,GH4169高温合金表面表面质量降低、划痕深度增加、烧伤现象严重,试样表面表现为残余拉应力状态,会极大降低试样疲劳性能。