一種雙端帶冠葉片全型面雙向倒立磨削加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種葉片的全型面磨削加工方法，尤其涉及一種利用五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床進(jìn)行雙端帶冠葉片的全型面雙向倒立磨削加工的方法，屬于葉片加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的很多靜子葉片都帶有雙側(cè)緣板，緣板外側(cè)通常帶有軸頸或榫頭或葉冠，可統(tǒng)一將兩端都帶有榫頭或葉冠等結(jié)構(gòu)的葉片稱為雙端帶冠葉片，葉片至少具有一榫頭端，對于靜子葉片，該部分連接于發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣上，因此所處安裝半徑大，可稱為外端，另一端稱為內(nèi)端。從剛性上看，外端附近葉片厚度大、剛性好，可用于作為懸臂加工的安裝端，內(nèi)端附近葉片厚度薄，剛性差，可作為懸臂加工時(shí)的懸臂端，且葉冠或緣板靠近葉身的表面通常為圓錐面的一部分。這類葉片目前一般只能采用具有A、B回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床進(jìn)行銑削加工，此時(shí)葉片水平安裝在機(jī)床回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸A軸上，葉片的長度方向(此處定義為葉片的雙端緣板中點(diǎn)的法線的平均角度中心線，此時(shí)兩個(gè)緣板的中心的法線可能有差異，直接取這兩個(gè)法矢量的角度平分線有利于采用3到4軸的機(jī)床對葉片進(jìn)行加工，它可能不同于葉身截形線重心的連線)與機(jī)床的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)軸線基本保持平行，葉片的兩端分別與機(jī)床的兩個(gè)A軸回轉(zhuǎn)軸固定連接，此時(shí)葉片加工過程中的變形不能得到充分釋放，因此葉身加工完成后葉片兩端會(huì)發(fā)生相對變形，因此葉片難以在一次安裝中完成。一般情況下需要利用葉身定位加工出基準(zhǔn)，再以榫頭定位基準(zhǔn)定位加工葉身，最后以葉身定位加工榫頭和葉冠，加工過程極其復(fù)雜。此外，這種方式每次只能安裝一個(gè)葉片，加工效率較低，不利于葉片的批量化生產(chǎn)，

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]1、目的:本發(fā)明的目的是提供一種雙端帶冠葉片全型面的雙向倒立磨削加工方法，用于保證一次安裝后將榫頭、葉冠和葉身全部加工完成，節(jié)省機(jī)床數(shù)量、安裝時(shí)間、工裝數(shù)量，提高加工精度。
[0004]2、技術(shù)方案:
[0005]采用環(huán)面蝶形小砂輪桿砂輪傾斜于葉片葉身可以實(shí)現(xiàn)對葉片的緣板、榫頭和葉身進(jìn)行全面加工，但是對于雙端帶冠和榫頭的葉片，葉身的加工通常導(dǎo)致榫頭和葉冠的相對變形，本項(xiàng)目是采用一種懸臂加工方法和適當(dāng)?shù)募庸ろ樞虮ＷC各部分之間的精度要求。具體方法是將雙端帶冠葉片以接近垂直于A\B軸五軸機(jī)床的A軸的方式安裝在圖1所示的搖籃夾具的本體上，通過旋轉(zhuǎn)A軸可以分別使葉片外端和葉片內(nèi)端處于A軸上方，而處于A軸上方的榫頭或葉冠可以采用環(huán)面蝶形砂輪進(jìn)行磨削加工。當(dāng)葉片的榫頭或外端安裝于搖籃上時(shí)，可以先使榫頭朝上倒立，利用磨削加工方法同時(shí)加工葉身的一部分和榫頭或外端附近的葉身區(qū)域，然后旋轉(zhuǎn)180度使葉冠或內(nèi)端朝上，此時(shí)可對葉冠或內(nèi)端和靠近內(nèi)端的葉身部位進(jìn)行加工。
[0006]圖1是葉片安裝端及其附近葉身表面、葉根過渡面的磨削方法示意，其中I為搖籃弓形夾具；2為夾具旋轉(zhuǎn)軸線；3為夾具倒角；4為頂尖；5為葉片安裝端；6為葉背；7為葉盆；8為進(jìn)氣邊；9為排氣邊；10為葉片懸臂端；11為砂輪磨削工作部分；12為砂輪桿；13為砂輪夾頭；14為機(jī)床卡盤。圖2是葉片懸臂端及其附近葉身表面、葉根過渡面的磨削方法示意圖，其中符號(hào)意義與圖1相同。
[0007]本發(fā)明是一種雙端帶冠葉片全型面的雙向倒立磨削加工方法，該方法具體步驟如下:
[0008]步驟一:選擇具有A/B軸的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，在其上安裝一個(gè)類似搖籃的夾具，夾具的一端連接在機(jī)床的A軸上，并由A軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，另一端可以采用頂尖孔支撐或采用雙A軸的另一 A軸進(jìn)行支撐，確保搖籃型夾具與A軸一起旋轉(zhuǎn)。該搖籃夾具一般具有弓形結(jié)構(gòu)，使其中部偏離A軸中心，此時(shí)葉片可以垂直安裝于弓形中部的空檔位置，葉片葉身的中心可以盡量靠近A軸的回轉(zhuǎn)中心，這樣可以而減小A軸回轉(zhuǎn)誤差對葉片加工精度的影響。利用夾具將葉片外端或內(nèi)端(通常選外端)安裝于夾具的中部的弓形位置，并使葉片緣板內(nèi)側(cè)面的中部法線盡量接近垂直于機(jī)床的A軸。
[0009]步驟二:選取適合雙端帶冠葉片全型面磨削加工的碟形圓環(huán)面砂輪對葉片安裝端的靠近葉身表面及葉根過渡面進(jìn)行磨削加工，也可以對榫頭的一部分進(jìn)行加工，此時(shí)葉片的安裝端到懸臂端(通常為葉片內(nèi)端)的連線與機(jī)床Z軸正方向的夾角為鈍角(150°?
180。) ο
[0010]步驟三:在靠近安裝端的葉身等部分加工完成后將搖籃夾具帶動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)180度，使葉片的懸臂端朝上，葉身方向與機(jī)床Z軸正方向的夾角為銳角(0°?30° )，此時(shí)磨削加工葉片的靠近葉冠或懸臂端的葉盆、葉背和葉片的進(jìn)氣邊、排氣邊等部位。
[0011]其中，步驟一中利用夾具將葉片單端懸臂裝夾在五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床上中所指的葉片可以是單個(gè)葉片也可以是多個(gè)葉片同時(shí)安裝在夾具上。
[0012]3、技術(shù)優(yōu)勢和有益效果:
[0013]本發(fā)明提供的一種雙端帶冠葉片全型面的雙向倒立磨削加工方法，它是利用砂輪桿較小的蝶形圓環(huán)面砂輪對雙端帶冠葉片進(jìn)行全型面磨削加工的方法，可以實(shí)現(xiàn)一次懸臂裝夾和通過旋轉(zhuǎn)將葉片的榫頭端和葉冠端分別置于夾具上方實(shí)現(xiàn)葉片全型面磨削加工，這樣可以避免葉片裝夾變形和加工應(yīng)力變形影響葉片加工質(zhì)量，提高加工精度和加工效率。同時(shí)，可以采用多主軸同步運(yùn)動(dòng)的機(jī)床同時(shí)加工一個(gè)活多個(gè)同步運(yùn)動(dòng)的弓形搖籃夾具上的多個(gè)葉片，大幅度提高葉片加工效率。
【附圖說明】
:
[0014]圖1是葉片安裝端及其附近葉身表面、葉根過渡面的磨削方法示意圖。
[0015]圖2是葉片懸臂端及其附近葉身表面、葉根過渡面的磨削方法示意圖。
[0016]圖3是本發(fā)明所述方法流程圖。
[0017]圖中標(biāo)記說明如下:單葉片夾具；2:夾具旋轉(zhuǎn)軸線；3:夾具倒角；4:頂尖；5:葉片安裝端；6:葉背；7:葉盆；8:進(jìn)氣邊；9:排氣邊；10:葉片懸臂端；11:砂輪磨削工作部分；12:砂輪桿；13:砂輪夾頭；14:機(jī)床卡盤。
【具體實(shí)施方式】
:
[0018]本發(fā)明所述雙端帶冠葉片也可稱為葉片，下面結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明的單葉片裝夾及磨削實(shí)施例。
[0019]見圖1一圖3，本發(fā)明是一種雙端帶冠葉片全型面的旋轉(zhuǎn)倒立磨削加工方法，該方法具體步驟如下:
[0020]步驟一:選擇具有A/B軸的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，在其上安裝一個(gè)類似搖籃的夾具，夾具的一端連接在機(jī)床的A軸上，并由A軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，另一端可以采用頂尖孔支撐或采用雙A軸的另一 A軸進(jìn)行支撐，確保搖籃型夾具與A軸一起旋轉(zhuǎn)。所述的搖籃夾具一般具有弓形結(jié)構(gòu)，使其中部偏離A軸中心，此時(shí)葉片可以垂直安裝于弓形中部的空檔位置，葉片葉身的中心可以盡量靠近A軸的回轉(zhuǎn)中心，這樣可以而減小A軸回轉(zhuǎn)誤差對葉片加工精度的影響。利用夾具將葉片外端或內(nèi)端(通常選外端)安裝于夾具的中部的弓形位置，并使葉片緣板內(nèi)側(cè)面的中部法線盡量接近垂直于機(jī)床的A軸。
[0021]步驟二:選取適合雙端帶冠葉片全型面磨削加工的碟形圓環(huán)面砂輪對葉片安裝端的靠近葉身表面及葉根過渡面進(jìn)行磨削加工，也可以對榫頭的一部分進(jìn)行加工，此時(shí)葉片的安裝端到懸臂端(通常為葉片內(nèi)端)的連線與機(jī)床Z軸正方向的夾角為鈍角(150°?
180。) ο
[0022]步驟三:在靠近安裝端的葉身等部分加工完成后將搖籃夾具帶動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)180度，使葉片的懸臂端朝上，葉身方向與機(jī)床Z軸正方向的夾角為銳角(0°?30° )，此時(shí)磨削加工葉片的靠近葉冠或懸臂端的葉盆、葉背和葉片的進(jìn)氣邊、排氣邊等部位。
[0023]其中，步驟一中利用夾具將葉片單端懸臂裝夾在五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床上中所指的葉片可以是單個(gè)葉片也可以是多個(gè)葉片同時(shí)安裝在夾具上。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種雙端帶冠葉片全型面雙向倒立磨削加工方法，其特征在于:該方法具體步驟如下: 步驟一:選擇具有A/B軸的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，在其上安裝一個(gè)類似搖籃的夾具，夾具的一端連接在機(jī)床的A軸上，并由A軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，另一端采用頂尖孔支撐或采用雙A軸的另一 A軸進(jìn)行支撐，確保搖籃型夾具與A軸一起旋轉(zhuǎn)；該搖籃夾具具有弓形結(jié)構(gòu)，使其中部偏離A軸中心，此時(shí)葉片垂直安裝于弓形中部的空檔位置，葉片葉身的中心盡量靠近A軸的回轉(zhuǎn)中心，這樣減小A軸回轉(zhuǎn)誤差對葉片加工精度的影響；利用夾具將葉片外端或內(nèi)端安裝于夾具的中部的弓形位置，并使葉片緣板內(nèi)側(cè)面的中部法線盡量接近垂直于機(jī)床的A軸；步驟二:選取適合雙端帶冠葉片全型面磨削加工的碟形圓環(huán)面砂輪對葉片安裝端的靠近葉身表面及葉根過渡面進(jìn)行磨削加工，也能對榫頭的一部分進(jìn)行加工，此時(shí)葉片的安裝端到懸臂端的連線與機(jī)床Z軸正方向的夾角為鈍角150°?180° ； 步驟三:在靠近安裝端的葉身部分加工完成后將搖籃夾具帶動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)180度，使葉片的懸臂端朝上，葉身方向與機(jī)床Z軸正方向的夾角為銳角0°?30°，此時(shí)磨削加工葉片的靠近葉冠或懸臂端的葉盆、葉背和葉片的進(jìn)氣邊、排氣邊部位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙端帶冠葉片全型面的雙向倒立磨削加工方法，其特征在于:步驟一中利用夾具將葉片單端懸臂裝夾在五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床上中所指的葉片是單個(gè)葉片、也能是多個(gè)葉片同時(shí)安裝在夾具上。
【專利摘要】一種雙端帶冠葉片全型面的雙向倒立磨削加工方法，它有三大步驟：一、選擇具有A/B軸的五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床，安裝一個(gè)搖籃似的夾具，夾具的一端連接在A軸上，并由A軸帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，另一端采用頂尖孔支撐確保搖籃夾具與A軸一起旋轉(zhuǎn)；該搖籃夾具其中部偏離A軸中心，葉片葉身的中心盡量靠近A軸的回轉(zhuǎn)中心；二、選取碟形圓環(huán)面砂輪對葉片安裝端的葉身表面及葉根過渡面及榫頭進(jìn)行加工，此時(shí)葉片的安裝端到懸臂端的連線與機(jī)床Z軸正方向的夾角為鈍角；三、在靠近安裝端的葉身部分加工完成后將搖籃夾具帶動(dòng)葉片旋轉(zhuǎn)180度，使葉片的懸臂端朝上，葉身方向與機(jī)床Z軸正方向的夾角為銳角，此時(shí)磨削加工葉片的葉盆、葉背和葉片的進(jìn)氣邊、排氣邊部位。
【IPC分類】B24B41-06, B24B19-14
【公開號(hào)】CN104858747
【申請?zhí)枴緾N201510229345
【發(fā)明人】陳志同, 羅楊, 寧濤, 李勛, 張?jiān)?
【申請人】北京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月7日