高速航空转子叶尖磨床的制作方法

1.本实用新型属于机械加工技术领域，尤其是涉及一种高速航空转子叶尖磨床。


背景技术：

2.国内大部份航空发动机主机厂采用的是叶尖慢速磨削设备，这类设备并非国内现成采购的专用设备，而是航空发动机主机厂的设备部门采用普通车床改制，使用普通车床的床身、主轴、尾座，在机床刀架溜板上改造增加磨头，实现转子叶尖磨削的目的。这种工艺的缺点就是叶片叶尖磨削时车床主轴转速只能以低速旋转，叶尖处于低转速状态磨削，为应对叶尖磨削时的磨削力，采取橡胶带对成排叶片进行捆扎，最终的结果就是转子叶尖一致性差，叶尖与机匣间隙控制难度较大，严重影响发动机工作的效率和可靠性。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是要解决现有技术的不足之处，而提供一种结构简单、可靠性高的高速航空转子叶尖磨床。
4.本实用新型的目的是通过下列技术方案解决的：
5.一种高速航空转子叶尖磨床，其特征在于：包括有水平设置的底座，底座上设有横向水平设置的x轴导轨，x轴导轨上设有与其滑移连接的x轴移动架，底座上设有驱动x轴移动架在x轴导轨上移动的第一驱动机构；x轴移动架上设有用于安放待加工产品的主轴夹装机构，x轴移动架上设有砂轮修整器；x轴移动架一侧设有用于测量加工产品直径的光学测量机构，x轴移动架另一侧设有多工位砂轮库；
6.x轴导轨上方架设有龙门架，龙门架包括竖直设立在底座两侧的立柱以及设置在两根立柱顶部的横梁，所述横梁与x轴导轨相垂直；龙门架横梁上设有沿纵向水平设置的y轴导轨，y轴导轨上设有与其滑移连接的y轴移动架，龙门架横梁上设有驱动y轴移动架在y轴导轨上移动的第二驱动机构；y轴移动架上设有延竖直方向设置的z轴导轨，z轴导轨上设有与其滑移连接的升降架，y轴移动架上设有驱动升降架在z轴导轨上移动的第三驱动机构，升降架底部设有砂轮机构。
7.基于上述结构，本设备在最大化确保整个工艺系统刚性的情况下，各分系统采用成熟功能部件，采用立式特殊砂轮垂直于待加工转子轴线磨削叶片叶尖，简化设备结构，降低设备功能部件的复杂性，极大提高了设备的可靠性。
8.进一步的，本实用新型所述主轴夹装机构包括第二x轴导轨、主轴头端机构、主轴尾端机构；
9.所述第二x轴导轨水平铺设至在x轴移动架上表面，第二x轴导轨与x轴导轨平行设置；
10.所述主轴头端机构包括固定在x轴移动架一端的第一底座，第一底座上设有驱动主轴，所述驱动主轴前端固定有第一夹具机构；
11.所述主轴尾端机构包括与第二x轴导轨移动连接的第二底座，第二底座上设有与
第一夹具机构配合的第二夹具机构，第二夹具机构与第二底座转动连接；所述第二底座上设有驱动第二底座在第二x轴导轨移动的第四驱动机构。
12.进一步的，本实用新型所述第一夹具机构为液压夹具。
13.进一步的，本实用新型所x轴移动架上设有第三x轴导轨，第三x轴导轨与x轴导轨平行设置，第三x轴导轨设有支撑机构，所述支撑机构包括与第三x轴导轨移动连接的第三底座和固定在第三底座上用于支撑产品的支撑架，所述支撑机构处于主轴头端机构和主轴尾端机构之间。
14.进一步的，本实用新型所述驱动主轴为大功率高速磨削专用电主轴。
15.进一步的，本实用新型所述砂轮机构包括第二驱动主轴和设置在第二驱动主轴上的cbn砂轮。
16.进一步的，本实用新型所述光学测量机构包括第二y轴导轨、第二y轴移动架、第五驱动机构、光学测量头；所述第二y轴导轨沿纵向水平设置并固定在龙门架立柱上，所述第二y轴移动架和第二y轴导轨滑移连接，第五驱动机构固定在立柱上并驱动第二y轴移动架在第二y轴导轨移动，所述光学测量头固定在第二y轴移动架上并朝主轴夹装机构方向设置。
17.进一步的，本实用新型所述多工位砂轮库固定在龙门架立柱上，多工位砂轮库上放置有多个不同角度的砂轮。
18.和现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果：
19.1、在最大化确保整个工艺系统刚性的情况下，各分系统采用成熟功能部件，采用立式特殊砂轮垂直于待加工转子轴线磨削叶片叶尖，简化设备结构，降低设备功能部件的复杂性，极大提高了设备的可靠性。
20.2、x轴移动架上设有砂轮修整器，可以在线修正砂轮，可根据每级叶片叶尖的不同角度把砂轮修正成型，直接从叶顶切入磨削、提高加工效率、提升叶顶表面加工质量。
21.3、多工位砂轮库可同时放置多种不同角度的砂轮、实现转子的一次装夹一次完成加工。
22.4、驱动主轴选用大功率高速磨削专用电主轴，拒有高低速自由切换实现粗精磨削要求。
23.5、砂轮机构采用新型磨削工艺要求，使用锋利性和保持性较好的cbn砂轮，保证了各级叶顶的尺寸要求和角度要求。
附图说明
24.图1为本实用新型立体结构示意图。
25.图2为本实用新型主视结构示意图。
26.图3为本实用新型左视结构示意图。
27.图4为本实用新型俯视结构示意图。
28.图中：底座1、x轴导轨2、x轴移动架3、第一驱动机构4、主轴夹装机构5、砂轮修整器6、光学测量机构7、多工位砂轮库8、第二x轴导轨9、第一底座10、驱动主轴11、第一夹具机构12、第二底座13、第二夹具机构14、第四驱动机构15、第三x轴导轨16、第三底座17、支撑架18、立柱19、横梁20、y轴导轨21、y轴移动架22、第二驱动机构23、z轴导轨24、升降架25、第三
驱动机构26、第二驱动主轴27、cbn砂轮28、第二y轴导轨29、第二y轴移动架30、第五驱动机构31、光学测量头32。
具体实施方式
29.下面将结合附图1
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4对本实用新型做进一步详细说明。
30.一种高速航空转子叶尖磨床，包括有水平设置的底座1，底座1上设有横向水平设置的x轴导轨2，x轴导轨2上设有与其滑移连接的x轴移动架3，底座1上设有驱动x轴移动架3在x轴导轨2上移动的第一驱动机构4。底座1可更具需求设置成足够长的长度，使x轴移动架3有效移动距离够大，可移出磨削主轴加工区域，方便工件吊装。
31.x轴移动架3上设有用于安放待加工产品的主轴夹装机构5，x轴移动架3上设有砂轮修整器6，可以在线修正砂轮，可根据每级叶片叶尖的不同角度把砂轮修正成型，直接从叶顶切入磨削、提高加工效率、提升叶顶表面加工质量。x轴移动架3一侧设有用于测量加工产品直径的光学测量机构7，x轴移动架3另一侧设有多工位砂轮库8。
32.所述主轴夹装机构5包括第二x轴导轨9、主轴头端机构、主轴尾端机构。第二x轴导轨9水平铺设至在x轴移动架3上表面，第二x轴导轨9与x轴导轨2平行设置。主轴头端机构10包括固定在x轴移动架3一端的第一底座10，第一底座10上设有驱动主轴11，驱动主轴11优选为大功率磨削专用电主轴，所述驱动主轴11前端固定有第一夹具机构12，其中第一夹具机构12优选为液压夹具。主轴尾端机构包括与第二x轴导轨9移动连接的第二底座13，第二底座13上设有与第一夹具机构12配合的第二夹具机构14，第二夹具机构14与第二底座13转动连接；所述第二底座13上设有驱动第二底座13在第二x轴导轨9移动的第四驱动机构15。
33.x轴移动架3上设有第三x轴导轨16，第三x轴导轨16与x轴导轨2平行设置，第三x轴导轨16设有支撑机构，所述支撑机构包括与第三x轴导轨16移动连接的第三底座17和固定在第三底座17上用于支撑产品的支撑架18，所述支撑机构处于主轴头端机构和主轴尾端机构之间。
34.将航空发动机转子安装在主轴夹装机构5上，其配置的第一夹具机构12为液压夹具，具有夹持重复精度高、不会夹伤工件轴或夹变形等特点，驱动主轴11优选为大功率高速磨削专用电主轴，对发动机转子进行直驱，直驱电机驱动转子实现1600r/min转速，并在此转速下进行发动机转子叶片叶尖的磨削。具有高低速自由切换的特点，实现粗精磨削要求。
35.x轴导轨2上方架设有龙门架，龙门架包括竖直设立在底座两侧的立柱19以及设置在两根立柱19顶部的横梁20，所述横梁20与x轴导轨2相垂直，龙门框梁结构具有钢性好、结构稳定不易变形等特点。龙门架横梁20上设有沿纵向水平设置的y轴导轨21，y轴导轨21上设有与其滑移连接的y轴移动架22，龙门架横梁0上设有驱动y轴移动架22在y轴导轨21上移动的第二驱动机构23；y轴移动架22上设有延竖直方向设置的z轴导轨24，z轴导轨24上设有与其滑移连接的升降架25，y轴移动架22上设有驱动升降架25在z轴导轨24上移动的第三驱动机构26，升降架25底部设有砂轮机构，砂轮机构包括第二驱动主轴27和设置在第二驱动主轴27上的cbn砂轮28，其使用锋利性和保持性较好，保证了各级叶顶的尺寸要求和角度要求。
36.光学测量机构7包括第二y轴导轨29、第二y轴移动架30、第五驱动机构31、光学测量头32；所述第二y轴导轨29沿纵向水平设置并固定在龙门架立柱19上，所述第二y轴移动
架30和第二y轴导轨29滑移连接，第五驱动机构31固定在立柱19上并驱动第二y轴移动架30在第二y轴导轨29移动，所述光学测量头32固定在第二y轴移动架30上并朝主轴夹装机构5方向设置，可在工件轴主动端装设直径效正基准盘、每次测量先标的基准盘的绝对值后再去测量每级叶片，有效减小测量误差。
37.多工位砂轮库8固定在龙门架立柱19上，多工位砂轮库8上放置有多个不同角度的砂轮，实现转子的一次装夹一次完成加工。也可以更换金刚粉磨料的抛光轮、对加工后的叶顶去除毛刺和倒钝工艺需求。
38.本设备的工作过程为：
39.先将航空发动机转子放到第一夹具机构12和第二夹具机构14之间，第四驱动机构15带动第二底座13在第二x轴导轨9移动，使第一夹具机构12和第二夹具机构14将航空发动机转子夹住，由于第二夹具机构14可移动，其可实现不同级叶片叶尖的磨削。航空发动机转子被夹住后，驱动主轴11直接带动发动机转子转动。
40.第一驱动机构4带动x轴移动架3在x轴导轨2上移动，带动发动机转子到达砂轮机构下方，第二驱动机构23驱动y轴移动架22在y轴导轨21上移动，带动砂轮机构向发动机转子方向移动，第二驱动主轴27带动cbn砂轮28转动，cbn砂轮28蠕动进给实现转子叶尖大余量粗磨。再通过加工工序及工艺要求，可从多工位砂轮库8上取出不同的砂轮对转子进行加工，也可更换金刚粉磨料的抛光轮对加工后的叶顶去除毛刺和倒钝。
41.本实用新型在最大化确保整个工艺系统刚性的情况下，各分系统采用成熟功能部件，采用立式特殊砂轮垂直于待加工转子轴线磨削叶片叶尖，简化设备结构，降低设备功能部件的复杂性，极大提高了设备的可靠性。
42.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。