一种适用于整体叶盘叶片的砂带磨削中心的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于砂带磨削技术领域，尤其涉及一种适用于整体叶盘叶片的砂带磨削中 心。
【背景技术】
[0002] 随着砂带磨削技术和装置的快速发展，砂带研磨抛光机床已经发展为一种加工效 率高、适应性强、应用范围广、使用成本低、操作安全方便的精加工设备。特别是对于加工如 航空发动机叶片等具有复杂曲面的薄壁结构件，小尺寸的复杂型面、面间接合部位的研磨 抛光加工，其优势尤为明显。通常来讲，砂带研磨抛光机床是由驱动装置带动砂带运动，通 过一定数量的张紧轮将砂带张紧，通过接触轮或支承板提供压力产生对工件的接触压力并 形成切削角度，完成对工件的研磨抛光加工。
[0003] 近年来，数控砂带磨床已成功实现了对汽轮机叶片、航空发动机叶片等一些复杂 曲面零件的抛磨工作。而且砂带对难加工材料也具有良好的加工特性。但是，传统方法磨 削得到的航空发动机叶片，其表面磨削纹路多为横向纹路，而研宄表面，若叶片具有纵向纹 路，其疲劳强度较传统磨削加工叶片将有很大的改善。
[0004] 整体叶盘是新一代航空发动机的关键部件，与传统的航空发动机叶片相比，它的 应用有利于航空发动机性能的提高、机构的简化、质量的减轻、可靠性与耐久度的提高。抛 光工艺作为整体叶盘加工的最后一道工序，直接影响其表面质量和气动性。由于整体叶盘 的结构复杂，其材料也难于加工，这使得加工整体叶盘的难度很大。目前一般是通过人工磨 削方式来磨削整体叶盘的叶片，这种磨削方式的效率低下，加工精度和表面质量难以保证， 容易造成叶盘叶片的损伤。同时，手工打磨方式打磨出来的叶片纹路是杂乱无章的，无法达 到纵向纹路加工效果。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于提供一种适用于整体叶盘叶片的砂带磨削中心， 欲高效地磨削叶片，并实现纵向纹路加工。
[0006] 本发明的技术方案如下：一种适用于整体叶盘叶片的砂带磨削中心，其特征在于： 包括床身（1)、工件角度调整机构和砂带磨削装置，其中工件角度调整机构中的第一数控分 度盘（2)通过第一安装板（3)安装在所述床身（1)前侧，且第一数控分度盘（2)的轴心线 与Y轴平行；所述砂带磨削装置的数目为1-2个，并设在所述床身（1)顶面，且靠近所述第 一数控分度盘（2);
[0007] 所述砂带磨削装置包括进给系统、磨头方位调整机构和磨头机构，其中进给系统 由X轴直线进给机构、Y轴直线进给机构和Z轴直线进给机构构成；所述磨头方位调整机构 包括移动板（4)、旋转支架（8)和磨头旋转电机（16)，其中移动板（4)与所述Y轴直线进给 机构中的Y轴丝杆螺母（5)固定，并可在该Y轴丝杆螺母的带动下沿Y轴直线移动；
[0008] 所述移动板（4)上安装有第二数控分度盘（6)，该第二数控分度盘与驱动电机（7) 相连，且第二数控分度盘的分度盘可在驱动电机带动下绕Y轴旋转；所述旋转支架（8)固定 在第二数控分度盘（6)的分度盘上，该旋转支架上固设有摆动电机（9)和减速器（10)，其中 摆动电机（9)的输出轴与所述减速器（10)输入轴同轴连接，该减速器具有两根同轴、方向 相反的输出轴，每根输出轴上套装有一个小齿轮（11);每个所述小齿轮（11)与对应的一个 扇形齿（12)常啮合，该扇形齿通过对应的连接件（13)固套在一根转轴（14)上；两根所述 转轴（14)同轴，并与所述X轴平行，其外端通过轴承支撑在所述旋转支架（8)对应侧边上 的安装孔中，两根转轴的内端与外壳（15)外壁固定，当所述摆动电机（9)工作时可带动外 壳（15)绕转轴（14)摆动；所述磨头旋转电机（16)固设在外壳（15)上，该磨头旋转电机的 输出轴上固套有主动带轮（17);
[0009] 所述磨头机构包括转筒（18)、砂轮支架（21)和砂带（24)，其中转筒（18)的轴心 线与所述转轴（14)垂直，该转筒通过轴承装在所述外壳（15)的安装孔中，且外壳上、下端 面均装有用于对转筒（18)定位的盖板（19);所述转筒（18)上同轴固定有一个从动带轮 (20)，该从动带轮通过传动带与所述主动带轮（17)相连，从而可使转筒（18)在主动带轮的 带动下转动；
[0010] 所述砂轮支架（21)中部固定在转筒（18)内，其余部分露到转筒外面，在砂轮支架 下部固设有一根接触杆（22)，该接触杆的轴心线与转筒共线，并在接触杆下端垂直安装有 一个转动的接触轮（23);所述砂带（24)绕在接触轮（23)外面，该砂带的两端绕过对应的 张紧轮（25)后，分别绕在对应的第一砂带轮（26)和第二砂带轮（27)上；所述第一、二砂带 轮（26、27)的轮毂半径相同，并可分别在对应的第一伺服电机（28)和第二伺服电机（29) 带动下转动，且当其中一个砂带轮做为收带轮时，另一个砂带轮做为放带轮。
[0011] 加工前，先通过一个夹具将待磨削的整体叶盘（即工件）装夹在第一数控分度 盘（2)的分度盘上，工件的轴心线与第一数控分度盘（2)轴心线在同一条直线上。通过砂 带磨削装置的进给系统和磨头方位调整机构对磨头进行调整，待磨头调整到位后启动磨头 机构，从而磨削整体叶盘的叶片。由于接触杆（22)的轴心线与叶片的长度方向一致，这样 就使得接触轮（23)附近的砂带（24)长度转动方向与叶片的长度方向一致，从而通过砂带 (24)实现纵向纹路的加工。
[0012] 采用以上技术方案，本发明不仅能自动磨削整体叶盘叶片，磨削效率高，自动化程 度高，而且可以实现纵向纹路的加工，磨削质量高，从而很好地克服了现有技术的缺陷，且 本发明结构简单，易于实施，具有很好的实用性。
[0013] 作为重要的设计，所述X轴直线进给机构包括X轴进给电机（30)和立柱（32)，其 中X轴进给电机（30)的输出轴通过联轴器与X轴丝杆（31) -端同轴连接，该X轴丝杆的另 一端通过轴承支撑在轴承座上，且轴承座和X轴进给电机（30)均固定在所述床身（1)顶面 上；所述立柱（32)底面与床身（1)的顶面滑动配合，该立柱底面同时与所述X轴丝杆（31) 上的X轴丝杆螺母（33)固定；
[0014] 所述Z轴直线进给机构包括Z轴进给电机（34)和Z轴进给座（37)，其中Z轴进给 电机（34)固设在所述立柱（32)顶面，该Z轴进给电机输出轴的下端与Z轴丝杆（35)上端 同轴连接，而Z轴丝杆上的Z轴丝杆螺母（36)与所述Z轴进给座（37)固定，且Z轴进给座 与所述立柱（32)滑动配合；
[0015] 所述Y轴直线进给机构包括Y轴进给电机（38)和导柱（40)，其中Y轴进给电机 (38)固设在所述Z轴进给座（37)上，该Y轴进给电机的输出轴与Y轴丝杆（39)的一端同 轴连接，在Y轴丝杆上套装有所述Y轴丝杆螺母（5);所述导柱（40)与Y轴丝杆（39)平行， 该导柱的一端通过直线轴承（41)支撑在所述Z轴进给座（37)上，且导柱（40)的另一端与 所述移动板（4)固定。
[0016] 采用以上结构，不仅能可靠地实现X、Y和Z轴直线移动，而且结构简单，易于实施， 成本低廉。当然，在满足功能要求的前提下，也可以采用其他结构形式，并不仅仅局限于本 实施例所述的结构。
[0017] 作为优选，所述砂带磨削装置的数目为两个，所述第一数控分度盘（2)位于这两 个砂带磨削装置之间。采用以上结构设计，这样不仅可以有效提高磨削效率，而且可以在 两个砂带磨削装置中采用不同粒度的砂带同时来实现粗磨和精磨，从而便于生产的顺利进 行。
[0018] 在本案中，所述第一、二砂带轮（26、27)分别固套在一根对应的支撑轴上，该支撑 轴分别与对应的所述第一、二伺服电机（28、29)输出轴同轴连接。
[0019] 作为优选，每根所述Y轴丝杆（39)的上、下方各设有一根导柱（40)，这样就能更可 靠地导向。
[0020] 作为本发明重要的设计，本发明还包括如下控制流程：
[0021] 步骤a :输入初始数据：通过输入设备将初始数据输入PCU控制器，初始数据包括 砂带（24)卷在第一砂带轮（26)上的初始缠绕半径R 5、砂带（24)卷在第二砂带轮（27)上 的初始缠绕半径&、砂带轮的轮毂半径R、单层砂带（24)的厚度S、单次更新砂带长度和单 次使用砂带长度△ L、单段砂带往复研磨次数M和砂带的线速度vs;
[0022] 步骤b :PCU控制器对上述初始数据的的合理性进行判断，如不合理或超出所设置 的加工参数范围，则不开始工作并提示重新输入参数；如果判断出所输入的初始数据合理， 则开始往复研磨加工动作；
[0023] 步骤c :往复研磨加工动作，PCU控制器根据初始数据计算出本次研磨加工所述第 一、二伺服电机（28、29)的控制信号，并将控制信号输出，控制第一、二伺服电机动作，同时 进行研磨加工次数的计数；伺服电机控制信号包括第一、二伺服电机（28、29)的正反转、转 速和位置；
[0024] 首先根据以下公式计算出第一砂带轮上的砂带长度L和砂带更新次数N :
[0025]
，将上述公式的计算结果带入
中，并将计算 结果带入.
中，在以上公式中，
是取整；
[0026] 伺服电机的转速和转角通过如下公式计算：
[0027] (1)第二伺服电机驱动第二砂带轮收带时的转速如下：
[0028] 当 1 彡 k 彡 Ku j+1 时，
[0030] 第二伺服电机驱动第二砂带轮收带时的转角如下：
[0031] 当1彡k彡Kuj时，
[0033]当 k