一种整体叶轮的成型抛光方法与流程

本发明涉及一种叶轮的加工方法，尤其涉及一种整体叶轮的超精密抛光加工方法。

背景技术：

整体叶轮是涡轮式发动机、增压器等动力机械的关键部件，广泛应用于航空航天、船舶机械及鼓风机等行业，其加工质量直接影响到发动机的空气动力性能和机械效率。

整体叶轮的加工面主要包括叶片与轮毂部分，通常叶轮在粗加工之后采用多轴数控机床进行精铣。叶片因型面复杂，扭曲大，加工极易发生干涉；此外，叶片厚度小，使得加工时容易发生变形；同时数控精铣或精磨，采用的铣刀或磨头，长度大、钢性小，造成刀具振动大、易磨损及叶轮加工质量较低等问题。

为解上述问题，在叶轮精铣或精磨之后，通常再进行人工抛光。但该抛光方式不仅效率低，而且难以保证整体叶轮的表面精度，严重影响了叶轮的高精高效加工。鉴于此，本发明提出了一种整体叶轮成型抛光的方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种整体叶轮抛光加工的方法，以解决人工抛光效率低、成本高、质量不稳定的问题。

一种整体叶轮的成型抛光方法，包括压力面成型抛光、吸力面成型抛光和轮毂面成型抛光；先对整体叶轮所有的压力面依次进行抛光，再采用同样的原理分别对吸力面、轮毂部分进行抛光；

以压力面成型抛光为例，进行详细阐述：

(1)压力面成型板一端与振动机构连接，其背面与气缸连接，与背面相对的成型面与叶片压力面贴合；

(2)压力面成型板的成型面与整体叶轮的压力面之间均匀的涂抹一层厚度为0.7～1mm的研磨膏，其中研磨膏成份和质量百分比含量如下：65～76wt.％碳化硼、10～20wt.％石蜡、8～12wt.％洋油、1～5wt.％甲苯磺酸钠；

(3)整体叶轮夹紧固定后，压力面成型板在振动机构的带动下，沿叶片压力面斜率最大部位的切线方向做往复的高频振动，控制振动机构的振动频率为150～180hz/s，振动时间40-60s，振幅为0.6-0.8mm，避免抛光过程中发生干涉；

(4)压力面成型板振动过程中，其背面受到气缸施加的压力，该压力保证研磨膏中的磨粒与叶片压力面产生摩擦，从而将叶片表面凹凸不平的部分磨平；

(5)抛光完成一个叶片压力面后，将压力面成型板移出整体叶轮的流道，整体叶轮绕其中心线旋转，旋转角度大小为360°/n，其中n为整体叶轮叶片个数；

(6)重复上述步骤(2)～(5)，直至将整体叶轮叶片的所有压力面抛光完成；

(7)整体叶轮的吸力面、轮毂面成型抛光方法与压力面成型抛光方法相同；

(8)整体叶轮所有的压力面、吸力面、轮毂面全部抛光完成后，用清水进行冲洗，冲洗干净后，再用软布擦干；

(9)压力面成型板的成型面、吸力面成型板的成型面、轮毂面成型板的成型面形状分别与整体叶轮的压力面、吸力面及轮毂面的形状相同，保证整体叶轮的各表面被均匀的抛光，且该抛光效率高、质量稳定。

本发明的有益效果在于：成型板成型抛光整体叶轮效率高，成本低，抛光质量稳定，且可保证整体叶轮的所有叶片及轮毂质量的一致性。

附图说明

图1为整体叶轮压力面成型抛光加工原理示意图。

图2为压力面成型板与叶片压力面贴合局部放大图。

图3为压力面成型板示意图。

图4为吸力面成型板示意图。

图5为轮毂面成型板示意图。

图中：10整体叶轮；11压力面；12吸力面；13轮毂面；20压力面成型板；21压力面成型板背面；22压力面成型板成型面；30研磨膏磨料；40吸力面成型板；50轮毂面成型板。

具体实施方式

下面结合附图和技术方案，对本发明作进一步详述。

本实例中所抛光的为鼓风机上所用的整体叶轮，其材质为fv520b，以叶片压力面成型抛光为例，其具体方法步骤如下：

步骤1：如图1所示，为整体叶轮10压力面11成型抛光加工原理示意图。压力面成型板20一端与振动机构连接，背面21与气缸连接，相对的成型面22与叶片压力面11贴合。

步骤2：如图2所示，压力面成型板20的成型面22与整体叶轮10的压力面11间均匀的涂抹一层厚度为0.7mm的研磨膏，其中研磨膏成份和质量百分比含量为：76wt.％碳化硼、12wt.％石蜡、10wt.％洋油、2wt.％甲苯磺酸钠。

步骤3：整体叶轮10夹紧固定后，压力面成型板20在振动机构的带动下，沿叶片压力面斜率最大部位的切线方向l(如图1)快速的做往复的高频振动，其中振动器振动频率为170hz/s，振动时间50s，振幅为0.7mm，可避免抛光过程中发生干涉。

步骤4：压力面成型板20在振动的过程中，其背面21受到气缸施加的压力fn(如图1)。其中本例中所用气缸型号为cxs20-50，该气缸对压力面成型板20产生的实际压力fn为6.3公斤力，该压力可保证研磨膏中的磨粒30(如图2)与叶片压力面11产生摩擦，从而将叶片表面凹凸不平的部分磨平。

步骤5：抛光完成一个叶片压力面后，将成型板移出整体叶轮的流道，整体叶轮绕其中心线旋转一角度，角度大小为360°/n，其中n为整体叶轮叶片个数，本发明实例中叶片个数为13。

步骤6：重复上述步骤2～步骤5，直至将整体叶轮叶片的所有压力面抛光完成。

步骤7：整体叶轮的吸力面12、轮毂面13成型抛光方法及抛光步骤同其压力面11。

步骤8：整体叶轮所有的压力面、吸力面、轮毂面全部抛光完成后，用清水进行冲洗，冲洗干净后，再用软布擦干，以完成整体叶轮成型抛光的整个过程。

如图3至图5所示，本实例中所述，压力面成型板的成型面22、吸力面成型板的成型面40、轮毂面成型板的成型面50的形状，分别与整体叶轮10的压力面11、吸力面12及轮毂面13的形状相同，该成型板可保证整体叶轮10的被加工面被均匀的抛光，且其抛光效率高、质量稳定。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种整体叶轮的成型抛光方法，具体包括压力面成型抛光、吸力面成型抛光和轮毂面成型抛光。通过加工与整体叶轮压力面、吸力面及轮毂面形状相同的成型板，成型板一面与气缸连接，在气缸的作用下使成型板的另一面与整体叶轮被抛光表面完全贴合，并且在两表面之间均匀的分布着含有碳化硼、石蜡、洋油、光亮剂等成分的研磨膏。成型板沿曲面斜率较大的面的切线方向快速的做往复的高频振动，使得研磨膏中的微小磨粒与叶轮表面产生摩擦，从而将其表面凹凸不平的部分磨平。本发明抛光效率高、质量稳定、成本低。

技术研发人员：张振宇;廖龙兴;王绍臣;王新泽
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：2019.01.10
技术公布日：2019.03.22