一种高精度涡轮导向器喉部打磨平台及打磨方法
【专利摘要】一种高精度涡轮导向器喉部打磨平台及打磨方法，主要应用于航空发动机的固定风枪轨迹、导向器喉部打磨可量化的工作平台；本发明所述的一种高精度导向器喉部打磨工作平台，由喉部法向打磨轨迹控制装置、喉部径向打磨轨迹控制装置、喉部打磨角度控制装置、导向器装夹调整装置、高精度限位块组成；通过上述发明设计的平台可控制风枪喉部打磨角度/打磨量、喉部法向打磨轨迹、喉部径向打磨轨迹，提高风枪打磨精度、叶片喉部的一致性，从而减少打磨导向器的总压损失，提高发动机性能，并降低人工打磨难度、零件报废率，该操作平台可广泛应用于各航空发动机涡轮导向器喉部面积的调整，且不受导向器材料、冷却/非冷却方式、单片/多联/整体式结构等因素限制。
【专利说明】
一种高精度涡轮导向器喉部打磨平台及打磨方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种高精度(打磨精度达0.02mm)涡轮导向器喉部打磨平台及打磨方法，具体涉及一种采用风枪对航空发动机涡轮导向器进行喉部面积调整的工作平台。
【背景技术】
[0002]因航空发动机各部件在生产过程中存在制造偏差，装配整机后其性能无法达到设计要求，需进行发动机性能调试，而最为有效的方法为调整涡轮导向器喉部面积，目前一般采用涡轮导向器叶片分组的方式、掰尾法或打磨涡轮导向器叶片喉部处的方式。掰尾法调整涡轮导向器喉部面积一般是通过外部作用力使叶片尾缘发生变形从而改变涡轮导向器的喉部面积，但该方法适用于材料硬度低且无冷却的整体式导向器，应用范围受限。分组法因需生产多套模具，成本较高。打磨涡轮导向器叶片喉部处的方式操作简单，且不受导向器材料、冷却/非冷却方式、单片/多联/整体式结构等因素限制，应用较广。打磨涡轮导向器叶片喉部经常为人工操作，其工具为风枪，因涡轮导向为铸造件，材料硬度大，风枪磨头高速旋转，风枪难以把握，在调整中工人凭感觉进行操作，风枪打磨方向、喉部打磨量难以把握，需反复进行三坐标测量，加工效率低，因人工打磨导致叶片间、不同叶高喉部的不均匀导致导向器损失增加，进而影响发动机性能，且经常出现打磨过量导致零件报废的情况，增加航空发动机研制成本和周期。
【发明内容】
[0003]本发明的技术解决问题:克服现有技术的不足，提供一种高精度涡轮导向器喉部打磨平台及打磨方法，解决人工采用风枪进行涡轮导向器喉部调整时，打磨方向、喉部打磨量难以把握导致叶片间、不同叶高喉部的不均匀性，以及打磨过量后导致零件报废的问题，提高打磨控制精度和打磨效率。
[0004]本发明技术解决方案:一种高精度涡轮导向器喉部打磨平台，包括:喉部法向打磨轨迹控制装置、喉部径向打磨轨迹控制装置、喉部打磨角度控制装置、导向器装夹调整装置和高精度限位块;将风枪固定于喉部打磨角度控制装置上方;喉部法向打磨轨迹控制装置带打磨平台底座，通过打磨平台底座固定于钢结构桌面上，喉部法向打磨轨迹控制装置上设置有导轨;高精度限位块和喉部径向打磨轨迹控制装置装配于喉部法向打磨轨迹控制装置的导轨上；高精度限位块位于喉部径向打磨轨迹控制装置后方;喉部径向打磨轨迹控制装置装配于喉部法向打磨轨迹控制装置上方，喉部径向打磨轨迹控制装置内部采用液压式微齿轮的双圆柱杆的升降机构，通过摇杆进行升降调节，通过摇杆调节风枪的双圆柱杆的高度，双圆柱杆结构可有效保证调节机构的强度及同心度;喉部打磨角度控制装置装配于喉部径向打磨轨迹控制装置的双圆柱杆的升降机构上方;导向器装夹调整装置固定于打磨平台底座上，位于喉部法向打磨轨迹控制装置一侧。
[0005]所述喉部法向打磨轨迹控制装置上设置的导轨为梯形。
[0006]所述导轨表面喷涂耐磨涂层并具有极好的平面度(平面度不大于0.02mm)。所述喉部打磨角度控制装置内设角度放大齿轮装置及角度测量装置，并可通过液晶屏进行实时显不O
[0007]所述高精度限位块内设高精度位移感应测量装置，并通过液晶屏进行实时显示。
[0008]所述导向器装夹调整装置上设置带刻度转盘，通过旋钮带动转盘旋转。
[0009]本发明的方法为:根据气动设计需要确定导向器的喉部打磨量及打磨角度(风枪头与发动机额线的夹角)；将导向器通过螺钉等装夹固定于导向器装夹调整装置的转盘上，可通过旋钮调整转盘使导向器尾缘与台面垂直，即导向器尾缘与径向平行；喉部打磨角度控制装置带角度液晶数码显示功能，将风枪固定于喉部打磨角度控制装置上方调整旋钮使风枪头至打磨角度要求值后并进行紧固；内部为双圆柱杆的升降机构，双圆柱杆中心与径向平行，通过摇杆调节安装风枪的双圆柱杆的旋转式螺纹机构的高度，从而控制喉部径向打磨轨迹;喉部法向打磨轨迹控制装置的梯型导轨用于固定风枪在喉部的法向打磨轨迹，梯型导轨与额线平行，从而控制喉部法向打磨轨迹，高精度限位块内设高精度位移感应测量装置，在风枪头与导向器尾缘接触后，高精度限位块与喉部径向打磨轨迹控制装置接触并置零，移动高精度限位块至设计打磨量位置，用旋钮将高精度限位块紧固于上于法向打磨轨迹控制装置的梯字型导轨上;打磨时需选择合适长度的风枪头，风枪头的长度必须大于叶盆面打磨区的宽度，推动喉部径向打磨轨迹控制装置使风枪头接触导向器尾缘，打开气源驱动风枪头高速转动，并上下反复摇动摇杆使风枪头延径向上下移动，直至喉部径向打磨轨迹控制装置接触高精度限位块，则导向器尾缘喉部调整量达到打磨要求值，从而达到控制喉部打磨量的目的。当需打磨导向器另一叶片时，通过装夹转盘上的调整旋钮将导向器旋转360/n度(η为整环导向器的叶片数量)，并重复上述操作过程即可。
[0010]本发明与现有技术相比的优点在于:本发明提出一种采用风枪对导向器喉部面积进行打磨的操作平台，可控制风枪喉部打磨角度和打磨量、喉部法向打磨轨迹、喉部径向打磨轨迹，提高了风枪的打磨精度和打磨效率，叶片喉部的一致性，从而减少打磨导向器的总压损失，提高发动机性能，并降低人工打磨难度、零件报废率，该操作平台可广泛应用于各航空发动机涡轮导向器喉部面积的调整，且不受导向器材料、冷却/非冷却方式、单片/多联/整体式结构等因素限制。
【附图说明】
[0011]图1为风枪打磨工作原理图；
[0012]图2为本发明所述的一种高精度涡轮导向器喉部打磨平台正视图；
[0013]图3为本发明所述的一种高精度涡轮导向器喉部打磨平台侧视图。
[0014]1.发动机轴线，2.额线(零件建模建立的笛卡尔坐标系，额线为与发动机轴线垂直的线，额线与发动机轴线组成X-Y平面)，3.导向器叶片，4.风枪，5.风枪头，6.风枪打磨运动方向，7.喉部法向打磨轨迹控制装置，8.喉部径向打磨轨迹控制装置，9.导向器装夹调整装置，10.喉部打磨角度控制装置，11.打磨角度调整旋钮，12.高精度限位块，13.限位块紧固旋钮，14.导向器，15.摇杆，16.打磨平台底座，17.限位块移动距离液晶显示屏，18.打磨角度液晶显示屏，19.钢结构桌面，20.导向器装夹转盘调整旋钮，21.梯型导轨，22.双圆柱杆升降机构，23.径向。
【具体实施方式】
[0015]如图1所示，风枪打磨工作原理为:当风枪4的风枪头5以确定的打磨角度α与导向器叶片3接触后，打开气源开关风枪头5高速旋转，用一定的力推动风枪4沿风枪打磨方向6运动时，风枪头5将导向器叶片3喉部接触位置的材料削除，从而达到调整导向器14喉部面积的目的。
[0016]如图2、3所示，本发明的高精度涡轮导向器喉部打磨平台由喉部法向打磨轨迹控制装置7、喉部径向打磨轨迹控制装置8、导向器装夹调整装置9、喉部打磨角度控制装置10和高精度限位块12组成。喉部法向打磨轨迹控制装置7带底座，通过底座固定于钢结构桌面19上;高精度限位块12装配于喉部法向打磨轨迹控制装置7轨道上;喉部径向打磨轨迹控制装置8装配于喉部法向打磨轨迹控制装置7上方;喉部打磨角度控制装置10装配于喉部径向打磨轨迹控制装置8上方；导向器装夹调整装置9固定于打磨平台底座上，位于喉部法向打磨轨迹控制装置7—侧。
[0017]喉部法向打磨轨迹控制装置7带打磨平台底座16，通过打磨平台底座16固定于钢结构桌面19上，其上设置梯型导轨21，梯型导轨21与额线平行，梯型导轨材料选用高强度不锈钢材料，并在表面喷涂耐磨涂层并具有极好的平面度(平面度不小于0.02mm)，保证喉部法向打磨轨迹控制装置7的耐用性，通过上述措施可有效控制喉部法向打磨轨迹。
[0018]高精度限位块12(与测量感应精度0.002mm对应)和喉部径向打磨轨迹控制装置8装配于喉部法向打磨轨迹控制装置7的梯形导轨21上，高精度限位块12位于喉部径向打磨轨迹控制装置8后，高精度限位块12内设高精度位移测量装置，测量感应精度可达0.002mm，其移动距离可实时显示于限位块移动距离液晶显示屏17中，拧紧限位块紧固旋钮13可将高精度限位块12固定于梯形导轨21任意位置。
[0019]喉部径向打磨轨迹控制装置8装配于喉部法向打磨轨迹控制装置7上方，内部采用液压式微齿轮的双圆柱杆的升降机构22，双圆柱杆选用高强度不锈钢材料，其中心与径向23平行，通过摇杆15调节风枪的双圆柱杆的高度，双圆柱杆结构可有效保证调节机构的强度及同心度，从而达到有效控制径向打磨轨迹的目的。
[0020]喉部打磨角度控制装置10装配于喉部径向打磨轨迹控制装置8的双圆柱杆的升降机构22上方，内设角度放大齿轮装置及角度测量装置，喉部打磨角度控制装置10带有打磨角度液晶显示屏18，可将调整角度实时显示于打磨角度液晶显示屏18中，将风枪5固定于喉部打磨角度控制装置10上方，风枪与5额线平行时为O度，调节打磨角度调整旋钮22使风枪达到至打磨角度要求值并进行紧固，从而达到控制风枪喉部打磨角度的目的。
[0021]导向器装夹调整装置9固定于打磨平台底座16，以排除因钢结构桌面19平面度低导致打磨偏离要求值，其上设置有带刻度转盘，导向器14通过螺钉等装夹固定于转盘上，单片/多联/整体式导向器均可，通过调节导向器装夹转盘调整旋钮20使导向器14尾缘与台面垂直，即与径向23平行。
[0022]打磨时推动喉部径向打磨轨迹控制装置8使风枪头5接触导向器14尾缘，打开气源驱动风枪头5高速转动，并上下反复摇动摇杆15使风枪头5沿径向23上下移动，直至喉部径向打磨轨迹控制装置8接触紧固后的高精度限位块，则导向器尾缘喉部调整量达到打磨要求值，从而达到控制喉部打磨量的目的。当需打磨导向器14另一叶片时，通过装夹转盘上的导向器装夹转盘调整旋钮20将导向器14旋转360/n度，η为整环导向器的叶片数量，并重复上述操作过程即可。
[0023]若涡轮导向器14出口气流方向位于发动机轴线6另一侧时，只需将摇杆15、高精度限位块12安装位置重新调整，摇杆15安装于喉部径向打磨轨迹控制装置8另一端，高精度限位块12装配于喉部径向打磨轨迹控制装置8的前方，重复上述过程(1)-(3)即可。
[0024]通过上述各装置的合理设计、结合合适的材料选择所集成的一种高精度涡轮导向器喉部打磨平台及打磨方法设计，可有效控制风枪喉部打磨角度和打磨量、喉部法向打磨轨迹、喉部径向打磨轨迹，使采用风枪进行导向器喉部打磨的打磨精度达到0.02_，并已在多型航空发动机导向器喉部面积调整时得到应用和验证。
[0025]提供以上实施例仅仅是为了描述本发明的目的，而并非要限制本发明的范围。本发明的范围由所附权利要求限定。不脱离本发明的精神和原理而做出的各种等同替换和修改，均应涵盖在本发明的范围之内。
【主权项】
1.一种高精度涡轮导向器喉部打磨平台，其特征在于:包括喉部法向打磨轨迹控制装置、喉部径向打磨轨迹控制装置、喉部打磨角度控制装置、导向器装夹调整装置和高精度限位块;将风枪固定于喉部打磨角度控制装置上方;喉部法向打磨轨迹控制装置带打磨平台底座，通过打磨平台底座固定于钢结构桌面上，喉部法向打磨轨迹控制装置上设置有导轨；高精度限位块和喉部径向打磨轨迹控制装置装配于喉部法向打磨轨迹控制装置的导轨上；高精度限位块位于喉部径向打磨轨迹控制装置后方;喉部径向打磨轨迹控制装置装配于喉部法向打磨轨迹控制装置上方，喉部径向打磨轨迹控制装置内部采用液压式微齿轮的双圆柱杆的升降机构，通过摇杆进行双圆柱杆的高度的升降调节，双圆柱杆结构可有效保证调节机构的强度及同心度，喉部径向打磨轨迹控制装置的两端均可安装摇杆;喉部打磨角度控制装置装配于喉部径向打磨轨迹控制装置的双圆柱杆的升降机构上方;导向器装夹调整装置固定于打磨平台底座上，位于喉部法向打磨轨迹控制装置一侧。2.根据权利要求1所述的一种高精度涡轮导向器喉部打磨平台，其特征在于:所述喉部法向打磨轨迹控制装置上设置的导轨为梯形。3.根据权利要求1或2所述的一种高精度涡轮导向器喉部打磨平台，其特征在于:所述导轨表面喷涂耐磨涂层并具有极好的平面度，平面度不大于0.02mm。4.根据权利要求1所述的一种高精度涡轮导向器喉部打磨平台，其特征在于:所述喉部打磨角度控制装置内设角度放大齿轮装置、紧固装置及角度测量装置，并可通过液晶屏进行实时显示。5.根据权利要求1所述的一种高精度涡轮导向器喉部打磨平台，其特征在于:所述高精度限位块内设高精度位移感应测量装置，测量感应精度达0.002mm，并通过液晶屏进行实时显不O6.根据权利要求1所述的一种高精度涡轮导向器喉部打磨平台，其特征在于:所述导向器装夹调整装置上设置带刻度转盘，通过旋钮带动转盘旋转。7.—种高精度涡轮导向器喉部打磨方法，其特征在于实现步骤如下: (1)根据气动设计需要确定导向器的喉部打磨量及打磨角度，打磨角度即是风枪头与发动机额线的夹角； (2)将导向器固定于导向器装夹调整装置的转盘上，通过旋钮调整转盘使导向器尾缘与台面垂直;喉部打磨角度控制装置带角度液晶数码显示功能，将风枪固定于喉部打磨角度控制装置上方调整旋钮使风枪头至打磨角度要求值；内部为双圆柱杆的升降机构，通过摇杆调节安装风枪的双圆柱杆的旋转式螺纹机构的高度;喉部法向打磨轨迹控制装置的梯型导轨用于固定风枪在喉部的法向打磨轨迹，高精度限位块内设高精度位移感应测量装置，在风枪头与导向器尾缘接触后，高精度限位块与喉部径向打磨轨迹控制装置接触并置零，移动高精度限位块至设计打磨量位置，用旋钮将高精度限位块紧固于上于法向打磨轨迹控制装置的梯字型导轨上； (3)打磨时推动喉部径向打磨轨迹控制装置使风枪头接触导向器尾缘，打开气源驱动风枪头高速转动，并上下反复摇动摇杆使风枪头延径向上下移动，直至喉部径向打磨轨迹控制装置接触高精度限位块，则导向器尾缘喉部调整量达到打磨要求值；当需打磨导向器另一叶片时，通过装夹转盘上的调整旋钮将导向器旋转360/n度，η为整环导向器的叶片数量，并重复上述操作过程即可。 (4)若涡轮导向器出口气流方向位于发动机轴线另一侧时，只需将摇杆、高精度限位块安装位置重新调整，高精度限位块则将摇杆安装于喉部径向打磨轨迹控制装置另一端，高精度限位块装配于喉部径向打磨轨迹控制装置前方，重复上述过程(1)-(3)即可。
【文档编号】B24B27/00GK105856024SQ201610051970
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月26日
【发明人】曾飞, 邹正平
【申请人】北京航空航天大学