叶轮叶片是航空发动机核心零部件,其加工精度对发动机的性能有重大影响,加工效率制约着加工成本。针对叶片特征前后缘螺旋加工方式刀轴曲率变化过大导致加工过程中机床轴负载不均衡的问题,提出了机床轴负载增量均衡的叶片缘面加工刀具姿态优化模型,采用粒子群算法对刀轴进行优化。以某航空叶片为对象进行了试验验证,分析该叶片特征前后缘处螺旋轨迹刀具姿态优化前后路径,对两种路径采用虚拟等步长分析方法在五轴联动对置正交回转轴机床上进行运动性能分析,获得机床各回转轴的速度和加速度绝对值曲线,结果显示优化后路径能使各回转轴绝对角加速度标准差明显降低。

针对旋转轴非正交三转动二平动的五轴机床,提出一种通用的机床运动学分析和求解的方法,并把该方法推广到任意结构的三转动二平动五轴机床的运动学分析中。分析旋转轴正交和非正交的五轴机床的结构,将绕空间任意轴旋转的非正交结构机床的运动学变换统一到旋转轴正交结构机床的运动学变换中。对自由曲面和整体式叶轮的刀位文件进行后置处理,并利用Vericut软件进行加工仿真验证,证明该运动学分析方法的正确性。

阻抗控制理论常用于机器人恒力磨抛,传统控制方法易受噪声干扰,稳定性不高。文中基于传统阻抗控制系统对其进行系统优化,主要从3个角度开展针对控制系统的反馈信号进行优化,采用卡尔曼滤波算法增强力感知功能模块对外界抗干扰的能力;针对系统的输入力信号进行优化,采用自抗扰控制理论中的微分跟踪器对阶跃信号进行平滑处理;针对控制系统的模型参数进行优化,基于不同工作状态进行控制系统模型参数修正,提高叶片磨抛加工的效率。