整體葉輪銑削顫振線上預測和抑制的關鍵技術研究

《整體葉輪銑削顫振線上預測和抑制的關鍵技術研究》是依託哈爾濱理工大學，由李茂月擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：整體葉輪銑削顫振線上預測和抑制的關鍵技術研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李茂月
• 依託單位：哈爾濱理工大學

項目摘要

整體葉輪是航空、航天等領域設備的關鍵部件，其銑削穩定性關係零件的加工質量。而顫振機理和抑制技術研究是保證加工穩定性的關鍵和難點，課題擬針對直紋面葉輪銑削穩定性問題，研究其顫振的生成機理並提出線上預測和抑制的控制策略。首先，根據刀具和工件曲面銑削時的幾何關係，採用微分幾何方法，研究包含加工路徑參數的銑削動力學模型。以建立的模型為基礎，研究曲面殘留餘量隨曲率不均勻變化對刀具和工件間的耦合規律。其次，基於獲得的規律提出整體葉輪銑削顫振的穩定性判據。然後，研究在開放式數控系統中引入基於BP神經網路和模糊控制的智慧型專家系統，通過對採集的信號進行線上分析實現顫振線上預測的技術。最後，為了實現顫振線上抑制，研究主軸轉速適應控制、並能同步開啟綜合考慮精度和穩定性要求的曲面NURBS納米插補功能以密化插補步長的策略。研究曲面銑削顫振線上抑制的開放式數控系統實現技術。研究成果將促進整體葉輪的高品質加工。

結題摘要

整體葉輪的葉片在加工中極易產生顫振，嚴重影響葉片的表面加工質量，迫切需要在考慮切削力、銑削振動的動態特性和工具機的動力學特性等因素的基礎上，對葉輪加工顫振的產生機理及線上檢測、抑制的策略進行深入研究。因此，本項目以直紋面整體葉輪銑削顫振為研究對象，研究了刀具和葉片工件銑削過程中基於NURBS連續插補的空間切屑厚度模型；研究了切屑厚度隨加工參數的變化規律；研究了考慮工件幾何曲率特性的動態銑削力係數模型，實現了對直紋面葉片類複雜工件銑削力的動態預測。研究了弱剛度工件條件下葉片的銑削變形規律，建立了柔性刀具條件下的動態銑削力模型，並分析了葉片壓力面和吸力面銑削過程中刀具在空間中的振動特性。在此基礎上，研究了基於銑削力和振動加速度信號的時域、頻域銑削顫振的實時預測技術。在開放式五軸數控銑床平台上，基於耐奎斯特判據建立了主軸轉速線上適應控制模型、基於Y向恆力銑削變進給速度和 NURBS 納米插補功能策略分別實現了葉輪銑削顫振的線上抑制。本課題的立項和完成可豐富和完善複雜薄壁曲面五軸銑削顫振的形成機理及線上預測和控制的相關策略，在實際套用中有利於基於參數線上適應控制技術在五軸葉輪加工中的套用，具有較高的學術意義和套用價值，研究成果將促進整體葉輪的高品質加工。