● 摘要
整体叶盘是航空工业领域形状复杂、加工困难的典型代表零件，其制造水平是国家工业技术力量的重要体现。随着诸多难加工材料在整体叶盘设计领域的广泛应用，整体叶盘叶片高精度、高质量、高效率的加工需求对整体叶盘加工技术水平提出了更高的要求。因此，本文主要针对基于纬线划分的侧刃加工刀位算法、鼓形刀具形状尺寸优化设计、整体叶盘叶片宽行磨削加工工艺和航空发动机叶片悬臂磨削加工工艺进行了详细的研究，具体内容如下：
（1）研究了纬线划分法的基础理论，针对其在刀位误差分布计算领域的应用，在计算精度与效率方面进行了改进。首先，完善了任意回转刀具基于纬线划分的数学模型，并描述了纬线圆在回转刀具侧刃加工刀具姿态计算与调整中的具体应用。然后，提出了一种基于纬线划分的纬线圆圆心定位法，同时阐述了纬线圆圆弧包络法、纬线圆圆弧离散法和纬线圆圆心定位法的基本原理，详细地分析了影响3种方法计算效率与精度的主要因素。随之，对比分析了纬线圆数量对3种方法计算效率与精度的不同影响。最终，利用某叶片零件加工表面进行了实验验证。
（2）针对整体叶盘叶片的宽行加工，提出了鼓形刀具形状与尺寸优化设计的新原则。首先，根据新原则选择大尺寸鼓形半径，同时考虑了数控机床运动范围对鼓形半径尺寸取值的约束。然后，指出了鼓形砂轮、锥鼓形铣刀优化设计过程中的不同特点。随之，鼓形刀具刀杆直径选择的粗略原则也有所涉及。最终，通过整体叶盘鼓形刀具优化设计实例验证了新原则的正确性与有效性。
（3）研究了利用树脂CBN鼓形砂轮的整体叶盘叶片型面数控宽行磨削加工工艺。首先，介绍了树脂CBN砂轮的简单制作流程及其在线修整，并解决了修整后鼓形砂轮刀位的快速径向补偿问题。其次，指出了整体叶盘叶片型面重新参数化的必要性，并采用螺旋轨迹加工整体叶盘叶片。然后，分别利用电镀CBN鼓形砂轮、树脂CBN鼓形砂轮进行薄板试件的宽行粗、精磨加工，并分析其相应加工效果。其中，对宽行精磨加工工艺进行了详细的研究，分析其磨削参数对试件加工精度与磨削表面完整性的影响。最终，通过实验验证了宽行加工理论在整体叶盘叶片精磨加工中的良好应用效果。
（4）针对目前航空发动机叶片加工中存在的变形问题，提出了悬臂磨削加工工艺，并对其可行性与有效性进行了研究。首先，分析了行宽、切深与对称式刀具轨迹对试件加工精度的影响。然后，从表面完整性角度分析了悬臂磨削加工工艺的可行性。最终，通过诸多叶片与某整体叶盘的实际加工验证了悬臂磨削加工工艺的良好工程应用效果。
本文的研究工作为整体叶盘数控砂轮磨削加工技术的工程化提供了理论基础，有利于推动整体叶盘精密加工技术的进一步发展。
关键词：整体叶盘，叶片，CNC，磨削，CBN砂轮，鼓形刀具
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