第12卷第5期2005年10月工程设计学报JournalofEngineeringDesignVol.12No.5Oct.2005收稿日期:2005-06-05.基金项目:“十五”国防科技预研资助项目;常州市“831工程”资助项目;常州市科技计划资助项目(CQ2004005).作者简介:干为民(1960-),男,江苏常州人,副教授,博士,从事实验力学和电化学加工等研究,E-mail:ganwm@czu.cn.五轴联动数控展成电解磨床原理与控制干为民1,徐家文2(1.常州工学院机电工程学院,江苏常州213002;2.南京航空航天大学机电学院,江苏南京210016)摘要:为解决整体叶轮叶片型面的精加工难题,进行了五轴联动数控展成电解磨削整体叶轮的基础研究.根据数控展成电解磨削整体叶轮叶片型面这一加工方法的特点,在分析了数控展成电解磨削整体叶轮原理的基础上,对磨削系统的结构与运动进行了总体设计,提出了经济型多轴数控系统及其联动控制方法,建立了电解磨削非平行直纹展成曲面的数学模型,开发了五轴联动数控展成电解磨削自动数控编程系统,对航空发动机整体叶轮的叶片型面进行了电解磨削.五轴联动数控展成电解磨削技术为整体叶轮叶片型面的精加工提供了一种新的加工手段.关键词:数控展成;电解磨床;整体叶轮;控制中图分类号:TG580文献标识码:A文章编号:1006-754X(2005)05-0280-04Principleandcontrolof5-axisnumericalcontrolelectro-chemicalcontourevolutiongrinderGANWei-min1,XUJia-wen2(1.Mechanical&ElectricalEngineeringSchool,ChangzhouInstituteofTechnology,Changzhou213002,China;2.Mechanical&ElectricalCollege,NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing210016,China)Abstract:Tosolvetheproblemofpreciselymachiningofintegralimpellerblade,researchon5-axisNumericalControlElectro-chemicalContourEvolutionGrinding(NC-ECCEG)wasdone.AccordingtothefeaturesofmethodofNC-ECCEG,onthebasisofanalysisonprincipleofNC-ECCEG,thedesignofstructureandmovementofgrindingsystemisconducted.Furthermore,combinedmulti-axisNCsystemanditslinkagecontrolarepresentedandthemathematicalmodelofelectrochemicalcontourevolutiongrindingimpellerbladebyunparallellinewaserected.Inad-dition,anauto-programmingsystemin5-axisNC-ECCEGwasdeveloped.Ithadbeenappliedtogrindingintegralimpellerandnow5-axisNC-ECCEGtechnologyisanewmethodforfinalfinish-ingofintegralimpellerblade.Keywords:NC-contourevolution;electrochemicalgrinder;integralimpeller;control整体叶轮是火箭发动机、飞机发动机以及航空机载设备的重要零件之一.整体叶轮叶片一般为薄型,型面复杂,通道狭窄,加工余量大,材料切削性能差,因而难于采用机械铣削方法进行加工[1].为解决整体叶轮的叶片型面的精加工难题,特进行五轴联动数控展成电解磨削的基础研究.数控展成电解磨削工艺是一种将电解加工技术、磨削技术与数控技术相结合的新型加工方法,数控展成电解磨削复杂曲面是利用导电磨轮的母线切削刃相对于被加工零件运动,由磨轮母线运动所形成的包络面来形成给定的曲面.导电磨轮作阴极接直流电源的负极,整体叶轮作阳极接电源的正极,导电磨轮以一定的压力与整体叶轮的叶片型面相接触,加工区域中喷入电解液,在电解和机械磨削的复合作用下,叶片型面被磨削(图1).电解磨削比电解加工有更好的加工精度和表面质量;比机械磨削有更高的生产率、较小的磨削力,而且不受工件材料强度、硬度的影响[2].图1导电磨轮的展成运动Fig.1Themovementofconductinggrindingwheel1非平行直纹展成电解磨削复杂曲面的方法1.1曲面形成方法非平行直纹展成电解磨削复杂曲面,是利用导电磨轮的母线切削刃相对于被加工零件运动,由磨轮母线运动所形成的包络面来形成给定的曲面,即在磨削过程中,导电磨轮的母线切削刃始终与各条非平行直纹保持重合.显然这种方法一次可成形一段较宽的曲面(图1).在理论上,一个任意的复杂曲面是不能由一个回转包络面所代替[3].但是,只要在工艺参数上选择得合适,使这两者之间的误差控制在允许的范围内,在工程上又是可行的.所以采用直纹展成电解磨削复杂曲面不仅要解决数学模型的建立问...
