机器人砂带磨抛力建模及其在钛合金叶片加工中的应用复杂叶片作为航空发动机、燃气轮机以及电站汽轮机等大型动力设备的关键 核心部件，其加工几何精度和表面质量对整机工作性能具有重大影响叶片在精 铣或精锻完成后，其最后加工几乎普遍依赖于表面光精加工机器人砂带磨抛技术属于数字化、智能化制造领域的前沿技术，国内将其应 用于复杂叶片的精密加工仍处于探索阶段由于砂带磨抛的弹性切削特性，磨粒 与工件之间的干涉主要由法向压力引起,因此本文以法向压力、磨抛速度和进给 速度作为机器人磨抛加工的主要初始工艺参数，建立了砂带磨抛力模型,并采用 机器人主动力反馈方式保持磨抛过程中法向压力的恒定，研究了磨抛力对磨抛结 果的影响规律本文的研究内容主要包括:第一、建立了砂带磨抛过程中切向磨抛力的三分 力模型，其中切削分力采用滑移剪切理论，考虑了剪切应变、剪切应变率以及热软 化效应对材料剪切流动应力的影响;滑擦分力采用了摩擦二项式理论，滑擦力系 数被视作与接触压强相关的变系数;耕犁分力通过单磨粒试验的犁耕力系数得到 使用单因素实验标定了模型中的待定常系数，并分析了砂带磨抛过程三种机理下 磨削分力量化比例的变化规律第二、搭建了机器人砂带恒压磨抛实验平台，开展了钛合金砂带恒压磨抛实 验,并对磨削深度、材料去除率、磨削比功、表面粗糙度以及砂带磨损等实验结 果进行了对比分析，总结了磨抛工艺参数对上述磨抛过程参数以及磨抛质量效果 的影响规律。
同时，探求了上述实验结果的变化与三分力比例之间的关系,并对实 验结果做出了合理的解释第三、利用砂带恒力磨抛的实验结果，选取了 40N,11.3m/s,20mm/s的磨抛工 艺参数应用于某型钛合金叶片的磨抛试验试验结果表明,恒压磨抛工艺能够提 高叶片磨抛效率，延长砂带的寿命，并在一定程度上提高加工表面质量通过上述内容的探索与研究，本文研究成果将进一步完善砂带磨抛过程机理 等理论性内容，同时对掌握中小型汽轮机叶片、航空叶片精密磨抛工艺与方法亦 具有重要应用价值。