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曲面零件磨抛的材料去除模型及参数标定

李鼎威 陈霖 杨吉祥

李鼎威, 陈霖, 杨吉祥. 曲面零件磨抛的材料去除模型及参数标定[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(3): 382-387. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200026
引用本文: 李鼎威, 陈霖, 杨吉祥. 曲面零件磨抛的材料去除模型及参数标定[J]. 机械科学与技术, 2021, 40(3): 382-387. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200026
LI Dingwei, CHEN Lin, YANG Jixiang. Material Removal Model and Parameter Calibration for Grinding of Parts with Curve Surface[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(3): 382-387. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200026
Citation: LI Dingwei, CHEN Lin, YANG Jixiang. Material Removal Model and Parameter Calibration for Grinding of Parts with Curve Surface[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2021, 40(3): 382-387. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200026

曲面零件磨抛的材料去除模型及参数标定

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200026
基金项目: 

国家重点研发计划项目 2018YFB1308700

详细信息
    作者简介:

    李鼎威(1994-), 硕士研究生, 研究方向为航空发动机叶片机器人磨抛方面的研究, lidingwei@hust.edu.cn

    通讯作者:

    杨吉祥,副教授, 博士生导师,博士, jixiangyang@hust.edu.cn

  • 中图分类号: TG156

Material Removal Model and Parameter Calibration for Grinding of Parts with Curve Surface

  • 摘要: 影响磨抛质量的工艺参数较多使得叶片的材料去除量难以控制。针对圆柱形磨头,在已有材料去除模型的基础上,建立了新的材料去除模型。其中接触力的二分之一次幂、切触速度的倒数以及主轴转速与单位面积材料去除量成正比,并将其他不可控因素建模为材料去除系数; 以棒料作为实验对象,考虑工艺参数对单位面积材料去除量的影响,进行多组单因素实验。根据实验数据,利用最小二乘法对模型进行参数标定; 再通过多组多因素实验对材料去除模型进行验证。结果表明,所提出的材料去除模型准确可靠。
  • 图  1  控制系统流程图

    图  2  控制系统实物图

    图  3  接触力单因素磨抛实验

    图  4  切触速度单因素磨抛实验

    图  5  主轴转速单因素磨抛实验

    图  6  最小二乘法拟合直线

    图  7  材料去除模型验证实验

    表  1  实验装置及性能参数

    实验装置 品牌 性能参数
    控制器 倍福(C6920)
    电主轴 迎风主轴(S4225-B40FL8) 最大转速40 000 r/min
    移动平台 NSK 行程50 mm×50 mm
    伺服电机 迈信(EP3E) 功率200 W
    转台伺服电机 松下 功率400 W
    力传感器 三维力恒传感(LH-SZ-02) 量程100 N
    转台 凯力赛微 承载100 kg
    三爪卡盘 亿川(sc03) 夹持范围2~70 mm
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    表  2  变接触力磨抛实验参数

    影响因素 数值
    接触力/N 1、2、3、4、5
    切触速度/(mm·s-1) 3
    主轴转速/(r·min-1) 6 000
    砂带粒度 P600
    磨抛圈数 5
    棒料半径/mm 4.5
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    表  3  变切触速度磨抛实验参数

    影响因素 数值
    接触力/N 3
    切触速度/(mm·s-1) 1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、
    1.6、1.8、2、3、4、5
    主轴转速/(r·min-1) 5 000
    砂带粒度 P600
    磨抛圈数 5
    棒料半径/mm 5
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    表  4  变主轴转速磨抛实验参数

    影响因素 数值
    接触力/N 3
    切触速度/(mm·s-1) 3
    主轴转速/(r·min-1) 3 000、4 000、5 000、6 000、7 000
    砂带粒度 P600
    磨抛圈数 5
    棒料半径/mm 5
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    表  5  多因素磨抛实验参数

    次数 F/N Vt/(mm·s-1) Vr/(r·min-1)
    1 1.5 1.5 5 000
    2 1.5 3.5 4 500
    3 2 1 4 000
    4 2 4 6 500
    5 3 2 5 500
    6 2.5 2.5 5 500
    7 3.5 2.5 6 000
    8 3.5 3.5 6 500
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  • 收稿日期:  2019-10-24
  • 刊出日期:  2021-03-01

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