一种整体叶盘叶尖曲面数控磨削的装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于航空技术领域中冷加工技术领域，具体涉及一种整体叶盘叶尖曲面数控磨削的装置及方法。
【背景技术】
[0002]压气机转子是发动机的核心部件，转子叶片叶尖与机匣配合间隙对发动机的性能、安全性等具有很大影响。整体叶盘的叶尖设计要求是曲面，但由于现有设备及工艺技术水平限制，目前国内整体叶盘的叶片叶尖加工时均以直段或斜面代替，在一定程度上影响了发动机的性能。用现有的设备及现行的加工工艺方法难以实现整体叶盘叶尖曲面的加工要求，为能够实现整体叶盘叶尖曲面的加工，必须研宄使用新设备或对现有设备改造并研宄出新的加工工艺方法来满足叶尖曲面加工要求。因此整体叶盘叶尖加工的质量是必须要解决的关键问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是:针对现有技术的不足，本发明提出一种发动机转子整体叶盘叶尖曲面数控磨削的装置及方法，以达到降低成本、提高砂轮修整精度、提高整体叶盘叶尖曲面加工质量的目的。
[0004]本发明的技术方案是:一种整体叶盘叶尖曲面数控磨削的装置，包括数控端面外圆磨床，还包括立方氮化硼砂轮、磨削夹具和砂轮修整装置，其中，
[0005]所述的立方氮化硼砂轮(简称CBN砂轮)是在轮盘基体上高温烧结上了具有一定厚度的CBN涂层，使用时通过砂轮修整装置将CBN砂轮参与磨削部分修整成标准圆弧；所述的砂轮修整装置包括金刚石滚轮5、垫板6、压紧螺母7和芯轴8，上述金刚石滚轮5通过垫板6和压紧螺母7被固定压紧在芯轴8上；所述的磨削夹具包括压板1、螺母2和芯轴3，使用时通过压板I和螺母2将整体叶盘固定压紧在芯轴3上。
[0006]所述的立方氮化硼砂轮轮盘基体为铝合金材料。
[0007]所述的芯轴8两端加工有顶尖孔，机床头架转动时带动芯轴8，从而带动整个砂轮修整装置沿机床顶尖同步转动。
[0008]所述的金刚石滚轮5是在轮盘上电镀了一层金刚石颗粒，其修整机理是通过金刚石滚轮5与CBN砂轮的旋转运动之间产生的相对运动来实现砂轮整形。
[0009]所述的芯轴3两端加工有顶尖孔，机床头架转动时带动芯轴3，从而带动装夹有整体叶盘的磨削夹具沿机床顶尖同步转动。
[0010]采用整体叶盘叶尖曲面数控磨削的装置进行加工的方法，包括以下步骤:
[0011]步骤1:将原有刚玉砂轮取下，将CBN砂轮换装到砂轮架上并固定压紧。将砂轮修整装置对顶装夹到机床顶尖上。
[0012]步骤2:启动数控磨床，机床头架转动后带动整个砂轮修整装置转动，将CBN砂轮先移动到与砂轮修整装置中金刚石滚轮5对中的位置，然后通过将CBN砂轮沿金刚石滚轮5径向缓慢移动，将CBN砂轮参与磨削部分修整成圆弧。
[0013]步骤3:将整体叶盘安装到芯轴3上，并通过压板I和螺母2将整体叶盘固定、压紧在芯轴3上。取下砂轮修整装置，将装夹有整体叶盘的磨削夹具对顶装夹到机床顶尖上。
[0014]步骤4:启动数控磨床，对CBN砂轮进行对刀设置并输入到数控系统上。
[0015]步骤5:磨削整体叶盘叶片叶尖，直至达到叶尖的合格尺寸。
[0016]步骤6:将整体叶盘连同磨削夹具从机床上一块取下，并将整体叶盘从磨削夹具上拆下，完成整体叶盘叶片叶尖曲面的磨削。
[0017]本发明所产生的有益效果:
[0018]本发明一种整体叶盘叶尖曲面加工装置及方法，本发明在不改变数控磨床自身功能的前提下，将原有的刚玉砂轮替换为立方氮化硼砂轮，降低了砂轮的磨损量，并通过砂轮修整装置将立方氮化硼砂轮参与磨削部分修整成标准圆弧，实现了在数控磨床上磨削整体叶盘叶尖曲面的功能，有效提高了整体叶盘叶尖曲面的加工质量。本发明采用点式磨削方法，磨削方法精准可靠，砂轮磨损后的修整简单方便，生产成本低，通用性好，可适用于类似单个整体叶盘叶尖曲面以及整体叶盘转子组件的叶尖曲面的加工。
[0019]符图说明
[0020]图1为本发明一种实施例发动机转子整体叶盘结构图
[0021]图2为本发明一种实施例砂轮修整装置结构图
[0022]图3为本发明一种实施例发动机转子整体叶盘磨削夹具结构图
【具体实施方式】
[0023]下面结合说明书附图对本发明作进一步详细描述，请参阅图1?3。
[0024]如图1所示为本发明实施例某型发动机压气机转子整体叶盘结构图，其叶片叶尖为曲面。为满足叶尖曲面的加工要求，经过对此结构及设计技术条件进行分析、研宄，本发明实施例选用了磨削方式对叶尖曲面进行加工。
[0025]一种整体叶盘叶尖曲面数控磨削的装置，包括数控端面外圆磨床，还包括立方氮化硼砂轮、磨削夹具和砂轮修整装置，其中，
[0026]所述的立方氮化硼砂轮(简称CBN砂轮)是在轮盘基体上高温烧结上了具有一定厚度的CBN涂层，使用时通过砂轮修整装置将CBN砂轮参与磨削部分修整成标准圆弧。立方氮化硼砂轮轮盘基体为铝合金材料。
[0027]如图2所示，所述的砂轮修整装置包括金刚石滚轮5、垫板6、压紧螺母7和芯轴8，上述金刚石滚轮5通过垫板6和压紧螺母7被固定压紧在芯轴8上。金刚石滚轮5是在轮盘上电镀了一层金刚石颗粒，其修整机理是通过金刚石滚轮5与CBN砂轮的旋转运动之间产生的相对运动来实现砂轮整形。芯轴8两端加工有顶尖孔，机床头架转动时带动芯轴8，从而带动整个砂轮修整装置沿机床顶尖同步转动。
[0028]如图3所示，所述的磨削夹具包括压板1、螺母2和芯轴3，使用时通过压板I和螺母2将整体叶盘固定压紧在芯轴3上。芯轴3两端加工有顶尖孔，机床头架转动时带动芯轴3，从而带动装夹有整体叶盘的磨削夹具沿机床顶尖同步转动。
[0029]本发明采用点式磨削方法进行磨削，磨削时接触面小，切削抗力小，适合于磨削整体叶盘叶片刚性差的零件。采用点式磨削砂轮磨损快，因此我们选用了耐磨削的CBN砂轮取代普通的刚玉砂轮，砂轮磨损量非常小。由于磨削夹具和修整装置均是通过对顶装夹在机床顶尖上，因此砂轮磨损后进行再次修整非常方便，可以与零件磨削穿插进行，从而保证零件的加工质量。
[0030]CBN砂轮被修整成标准圆弧，因此砂轮对刀非常方便且准确可靠。
[0031]本发明实施例采用专用的NC数控模块完成零件型面的加工，零件编程简单不易出错。
[0032]采用整体叶盘叶尖曲面数控磨削的装置进行加工的方法，包括以下步骤:
[0033]步骤1:将原有刚玉砂轮取下，将CBN砂轮换装到砂轮架上并固定压紧。将砂轮修整装置对顶装夹到机床顶尖上。
[0034]步骤2:启动数控磨床，机床头架转动后带动整个砂轮修整装置转动，将CBN砂轮先移动到与砂轮修整装置中金刚石滚轮5对中的位置，然后通过将CBN砂轮沿金刚石滚轮5径向缓慢移动，将CBN砂轮参与磨削部分修整成圆弧。
[0035]步骤3:将整体叶盘安装到芯轴3上，并通过压板I和螺母2将整体叶盘固定、压紧在芯轴3上。取下砂轮修整装置，将装夹有整体叶盘的磨削夹具对顶装夹到机床顶尖上。
[0036]步骤4:启动数控磨床，对CBN砂轮进行对刀设置并输入到数控系统上。
[0037]步骤5:磨削整体叶盘叶片叶尖，直至达到叶尖的合格尺寸。
[0038]步骤6:将整体叶盘连同磨削夹具从机床上一块取下，并将整体叶盘从磨削夹具上拆下，完成整体叶盘叶片叶尖曲面的磨削。
[0039]本发明成功地实现整体叶盘叶尖曲面的数控磨削，该技术的使用和发展前景广阔，对未来国内各类发动机复杂型面的磨削加工具有开创性和指导性的意义。
【主权项】
1.一种整体叶盘叶尖曲面数控磨削的装置，包括数控端面外圆磨床，其特征在于:还包括立方氮化硼砂轮、磨削夹具和砂轮修整装置，其中，所述的立方氮化硼(CBN)砂轮是在轮盘基体上高温烧结了具有一定厚度的CBN涂层，使用时通过砂轮修整装置将CBN砂轮参与磨削部分修整成标准圆弧；所述的砂轮修整装置包括金刚石滚轮[5]、垫板[6]、压紧螺母[7]和芯轴[8]，上述金刚石滚轮[5]通过垫板[6]和压紧螺母[7]被固定压紧在芯轴[8]上；所述的磨削夹具包括压板[I]、螺母[2]和芯轴[3]，使用时通过压板[I]和螺母[2]将整体叶盘固定压紧在芯轴[3]上。
2.根据权利要求1所述的整体叶盘叶尖曲面数控磨削的装置，其特征在于:所述的立方氮化硼砂轮轮盘基体为铝合金材料。
3.根据权利要求1所述的整体叶盘叶尖曲面数控磨削的装置，其特征在于:所述的芯轴[8]两端加工有顶尖孔，机床头架转动时带动芯轴[8]，从而带动整个砂轮修整装置沿机床顶尖同步转动。
4.根据权利要求1所述的整体叶盘叶尖曲面数控磨削的装置，其特征在于:所述的金刚石滚轮[5]是在轮盘上电镀了一层金刚石颗粒，其修整机理是通过金刚石滚轮[5]与CBN砂轮的旋转运动之间产生的相对运动来实现砂轮整形。
5.根据权利要求1所述的整体叶盘叶尖曲面数控磨削的装置，其特征在于:所述的芯轴[3]两端加工有顶尖孔，机床头架转动时带动芯轴[3]，从而带动装夹有整体叶盘的磨削夹具沿机床顶尖同步转动。
6.使用如权利要求1所述的整体叶盘叶尖曲面数控磨削的装置进行加工的方法，其特征在于:包括以下步骤: 步骤1:将原有刚玉砂轮取下，将CBN砂轮换装到砂轮架上并固定压紧，将砂轮修整装置对顶装夹到机床顶尖上； 步骤2:启动数控磨床，机床头架转动后带动整个砂轮修整装置转动，将CBN砂轮先移动到与砂轮修整装置中金刚石滚轮[5]对中的位置，然后通过将CBN砂轮沿金刚石滚轮[5]径向缓慢移动，将CBN砂轮参与磨削部分修整成圆弧； 步骤3:将整体叶盘安装到芯轴[3]上，并通过压板[I]和螺母[2]将整体叶盘固定、压紧在芯轴[3]上，取下砂轮修整装置，将装夹有整体叶盘的磨削夹具对顶装夹到机床顶尖上； 步骤4:启动数控磨床，对CBN砂轮进行对刀设置并输入到数控系统上； 步骤5:磨削整体叶盘叶片叶尖，直至达到叶尖的合格尺寸； 步骤6:将整体叶盘连同磨削夹具从机床上一块取下，并将整体叶盘从磨削夹具上拆下，完成整体叶盘叶片叶尖曲面的磨削。
【专利摘要】本发明涉及一种整体叶盘叶尖曲面数控磨削的装置。所述装置包括数控端面外圆磨床、立方氮化硼砂轮、磨削夹具和砂轮修整装置。本发明在不改变数控磨床自身功能的前提下，将原有的刚玉砂轮替换为立方氮化硼砂轮，降低了砂轮的磨损量，并通过砂轮修整装置将砂轮参与磨削部分修整成圆弧，实现了在数控磨床上磨削整体叶盘叶尖曲面的功能，有效提高了整体叶盘叶尖曲面的加工质量。本发明还涉及一种整体叶盘叶尖曲面数控磨削的方法。本发明采用点式磨削方法，磨削方法精准可靠，砂轮磨损后的修整简单方便，生产成本低，通用性好，可适用于类似单个整体叶盘叶尖曲面以及整体叶盘转子组件的叶尖曲面的加工。
【IPC分类】B24B41-06, B24B19-14, B24B1-00, B24B53-06, B24B53-14
【公开号】CN104526503
【申请号】CN201410777876
【发明人】王福东, 刘自成, 刘文武, 张为民, 杨振
【申请人】中国燃气涡轮研究院
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年12月15日