半开式叶轮作为闭式叶轮的组成部分,与盖盘以焊接的方式组合在一起,因此需要对精铣加工后的叶片轮缘面进行加工形成焊接坡口。半开式整体叶轮结构特征复杂,叶片曲率变化大,叶片之间距离小,是典型的难加工零件。由于叶片数量较多,利用数控机床加工会增加换刀时间,影响加工效率。加工过程中刀具的震颤较大,影响加工质量,加工成本高。目前,焊接坡口的加工形成主要以人工手持电磨机打磨为主,这种方式加工一致性差、效率低,工作环境恶劣,难以保证加工精度和加工质量。因此本文提出利用机器人代替人工加工出焊接坡口,但机器人的定位精度较低、叶轮定位误差较大,单纯的依靠机器人运动精度沿叶轮模型生成的轨迹难以实现刀具与叶片轮缘线间正确的加工位置。精铣加工后叶片轮缘面的宽度不同,而焊接坡口的盖盘线间宽度相同,这就需要采用变余量的加工方式,现有的机器人加工方法不能实现。针对以上加工难点,本文提出利用机器人本身的重复定位精度来提高机器人的运动精度,进而实现变余量加工。主要研究内容概括如下:(1)搭建用于自动加工叶轮焊接坡口的机器人自动加工系统平台,选择不同的加工工具进行加工,根据实际的加工效率及加工质量进行分析对比,选择圆柱形旋转锉作为加工刀具。(2)对旋转锉的加工机理进行分析,利用Workbench软件进行有限元仿真。针对圆柱形旋转锉建立材料去除模型,利用MATLAB软件详细分析各工艺参数对材料去除率的影响规律。(3)开展单因素试验和正交试验。通过单因素试验验证理论分析的准确性,通过正交试验找出用于机器人焊接坡口加工去除的最佳工艺参数组合。(4)根据叶轮三维模型提取、离散叶片的轮缘线,生成离线点对和中轴线。加工后的盖盘线间宽度已知,基于中轴线等量对称生成盖盘线,生成理论的加工轨迹。根据实际加工情况,设定、调整局部标架。建立坐标系,并进行坐标系的变换统一。考虑刀具的自身重量以及其他外部因素的影响,进行重力补偿。基于力/位反馈控制方法,使刀具与轮缘线紧密贴合,得到实际的加工轨迹。计算实际加工轨迹与理论加工轨迹的误差,对理论轨迹进行修正与顺滑处理。以修正后的理论轨迹为基准,以重复定位精度方式来提高运动定位精度,实现焊接坡口的精确加工。