CN100418701C - 包括具有两个研磨轮的旋转头的转子研磨机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于研磨涡轮机转子(2)或压缩机叶片的机器(1)。本发明机器包括一个装有两个研磨转子(2)的不同研磨轮(7，7’)的旋转头(6)，所述头(6)的用于作线性和有角度运动的3个支架(8，9，10)，包括数字控制装置(CNC)的机器控制单元(16)，用于计算每个研磨轮的研磨位置；用于测量叶片半径R的光学传感器(19)；以及对每个研磨轮单独进行成形的装置(12，13)，所述装置(12，13)被支撑在支架(14，15)的带有用于使其进行线性运动(U，C)的机构上，所述装置(12，13)在研磨期间自动运作而不改变研磨轮的位置。

Description

包括具有两个研磨轮的旋转头的转子研磨机
技术领域
本发明涉及用于涡轮机叶片或叶轮片或类似机构的研磨机。
背景技术
本发明解决的问题是制造一个具有旋转头和两个用于研磨的研磨轮的研磨机，通过对研磨轮和成形装置进行定位的控制单元和测量叶片半径的光学传感器，控制对转子的叶片尖端的研磨操作，并在转子周期(rotor period)的研磨周期内对同时进行研磨的研磨轮进行成形控制。
从公开文件US-A-5704826得知涡轮机转子叶片研磨机，其中该头设置有用于研磨叶片长度和宽度不同的转子的具有不同特征的两个研磨轮，这样避免了替换研磨轮，避免了对新研磨轮的所述头相对于新转子的角度位置和线性位置进行的重复调整过程，这对于具有带有唯一研磨轮的头的研磨机是必要的。在US-A-5704826中描述的研磨机中，为定位第二研磨轮所述头进行的有角度的和线性位移是由具有CNC的该机器的一个控制单元控制，其根据相对于所述两个研磨轮的几何数据计算新位置的坐标，在光学测量系统的配合下对齐研磨轮并测量叶片尖端的半径。
公开文献US-A-4566225给出了在转子高速运转的研磨操作过程中对齐研磨轮和测量叶片半径的光学系统的一个例子，其是由在1500r.p.m和3000r.p.m之间频闪观测器控制的，所述传感器接收到的光线强度表示叶片的高度或半径，但是此例中光学传感器使用红外线光束。
为了在叶片尖端得到想要的弯曲形状，研磨轮在研磨操作期间对研磨轮头在两个方向，轴向和径向，相对于转子进行测微增速位移。使用研磨轮研磨而造成的磨蚀要求通过研磨轮的一个成形装置弥补损耗并校正其表面的不均匀。研磨轮表面的不均匀引起叶片尖端嗡嗡声的出现，这影响了叶片半径的测量甚至造成过度研磨。公开文献EP-0592112-A中公开的机器具有一个带有金刚石滚子的成形装置，支撑在一个支架上。这种已知机器有不方便之处：成形装置与研磨轮头分离并位于其后面，一旦完成转子周期的研磨周期就需对研磨轮进行成形，或者在研磨周期的间隔，停止研磨操作以将所述头与其工作位置隔离开并将研磨轮挪到滚子处。在进行成形后，该已知机器不得不将研磨轮重新调整好，接触叶片尖端以便继续研磨周期。
发明内容
用于涡轮机或压缩机转子的叶片的研磨机，包括：
-机器工作台，被支架支撑的两个支座，所述两个支座用于支撑转子，该转子具有数个周期的以高速旋转的叶片；
-研磨轮头，其设置有用于研磨的第一研磨轮和第二研磨轮，此第一研磨轮和第二研磨轮可以相互转换，在研磨位置面向转子叶片以对相继的转子进行研磨；
-对第一研磨轮和第二研磨轮中的每一个研磨轮进行单独成形的成形装置，其设置有成形工具和用于与成形工具一起相对于研磨轮作线性运动的支撑支架；
-电子控制单元，其设置有数字控制装置以控制研磨轮头关于转子沿转子的轴向方向和转子的径向方向以及绕该研磨轮头的垂直轴做有角度的位移以及所述成形装置相对于研磨轮的线性运动；
-测量正被校正的转子的叶片半径的光学系统，该系统连接于所述机器工作台并设置有与所述第一研磨轮和第二研磨轮之一和旋转中的上述转子叶片对齐的光学传感器；
-所述研磨轮头被支撑在该研磨轮头的旋转支架和两个分别进行该研磨轮头沿转子的轴向方向和转子的径向方向的位移的线性支架上，对所述第二研磨轮的定位是根据相对于第一研磨轮和第二研磨轮的几何数据进行计算而进行的；
-其特征在于，与所述电子控制单元配合对叶片半径R进行测量的上述光学系统在研磨期间通过测量上述叶片半径R的扰动对叶片上的嗡嗡声进行连续探测，并且
-上述单独的成形工具相对于相应的研磨轮头在支撑支架上被安装到位，所述成形装置自动运作，使所述成形工具进行相对于研磨轮所作的线性位移，并根据所述光学系统对转子的叶片上的嗡嗡声进行的连续探测而使第一研磨轮和第二研磨轮成形，而不必停止所述第一研磨轮和第二研磨轮对转子研磨过程。
第一研磨轮和第二研磨轮分别位于所述研磨轮头的两侧，进行单独成形的上述成形工具被支撑在所述支撑支架上，该支撑支架结合到所述研磨轮头上并于该研磨轮头上突出，该支撑支架具有螺纹，在成形期间所述支撑支架进行向第一研磨轮和第二研磨轮的垂直接近运动和向前运动。
上述光学传感器被支撑在一个支架上，该支架可被沿向工作中转子的叶片进行水平径向前进运动的方向移动，所述传感器具有覆盖所述转子叶片的两个相对臂-光线发射器和光线接收器。
本发明的目的是提供用于压缩机或涡轮机转子叶片的研磨机，该研磨机包括带有两个不同研磨轮的头，其定位是由该机器的电子控制单元在研磨操作期间测量叶片半径的光学系统的配合下进行控制的，以及一个连接到研磨轮头上的研磨轮的成形装置，其除预先设定的研磨周期的时刻外，在研磨期间在收到光学系统产生的测量信号的指示后自动被启动。
在研磨期间除了研磨轮的有角度的和线性的位移外，所述电子控制单元通过根据两研磨轮的尺寸和几何距离进行计算而控制一个研磨轮或另一个研磨轮在每个转子周期上的定位。所述测量叶片半径的光学系统能够连续地探测叶片尖端嗡嗡声的出现，所述控制单元在研磨周期期间自动启动研磨轮的成形装置，而不用改变研磨轮的位置和其旋转，操作员也不必要在现场。所述成形装置被移动以便成形滚子接触研磨轮。这样研磨周期不被间断，只停止研磨轮的前进运动。
附图说明
图1是用于压缩机转子的研磨机的俯视图，示出了一个转子周期的研磨；和
图2是附图1所示的研磨机的升高视图。
具体实施方式
参考附图1-2，根据本发明的用于涡轮机或压缩机转子2的叶片的研磨机1的优选实施例包括：
-机器工作台3；
-支撑两个支座5的支架4，所述两个支座支撑可沿轴向方向Z移动的转子2；
-设置有两个以不同特征进行研磨的研磨轮7，7’的研磨轮头6；
-旋转所述头6使其绕中心垂直轴6a作有角度运动B的所述头的支架8，和所述头的两个支架9，10，所述支架9，10移动所述头作线性运动以便将所述头沿上述方向Z定位，使研磨轮沿转子2的径向方向X向前位移；
-每个研磨轮7，7’的各自的成形装置，支撑在与研磨轮头相连结的单独的支架14，15上；
-一个电子控制单元16，包括一个计算和控制上述支架运动的数字控制装置CNC；以及
-测量叶片半径R的系统16-24，其包括一个根据轴11(见附图1)与正在工作的研磨轮7的转子叶片2a对齐的光学传感器19，和一个测量装置例如PC电脑，所述测量装置向控制单元16传输表示研磨轮7或研磨轮7’对齐和半径R的测量值的信号21。
所述头的支架8使所述头6绕中心垂直轴6a旋转180°，以便将研磨轮7(附图1和2)转换向选择用于研磨第二转子2的第二研磨轮7’，其不同于先前已经校正好的一个。所述支架进行有角度的运动B以便相对叶片的半径R作相对倾斜，取决于正在被校正的叶片尖端25的弯曲形状。为了将上述第二研磨轮7’进行定位使其面向并接触第二转子2的叶片尖端25，除研磨轮在研磨期间作增速运动和向前作“W”位移外，支架9，10使所述研磨轮头6沿方向Z和X作线性位移。所述第二研磨轮7’的位置是由所述数字控制装置CNC进行计算的，与所述两个研磨轮7，7’的直径D1和D2和两研磨轮7，7’表面间的斜线距离30成函数关系(见附图1)。
成形装置12-15包括分别支撑金刚石滚子12，13的支架14，15，所述支架14，15被结合到研磨轮头6上以便伴随各自的研磨轮7，7’作线性位移X，Z和有角度位移B。所述支架14，15突出于所述头6之上并与其滚子12，13一起作垂直运动，对相应的研磨轮7，7’进行成形，在成形过程中分别进行从研磨轮7上方的收缩位置的线性接近位移“U”或“C”和滚子12，13的向前运动。所述支架14，15设置有螺纹14’，15’以便进行由控制单元16控制的线性运动，进行成形，此时研磨轮7，7’不必从正被校正的转子叶片2a的接触位置撤回。
在所述研磨机1的一个实施例中，所述光学传感器19包括发出准直光束28的光源26和位于弓形的(附图2)且具有比转子叶片2a的周期大的尺寸的支撑在两个相对臂19a，19b上的电子光电探测器27。所述传感器的所述相对臂19a，19b被定位成包括正被校正的转子叶片2a。因此所述光学传感器19被支撑在支架18上，所述支架18可被沿轴向方向“Z”移动以将传感器19从一个转子周期移向另一个转子周期，沿方向“Y”移动以便向转子叶片2a作径向前进运动。所述准直光束28完全照亮在旋转期间经过光源26和光探测器27之间的叶片，使后者具有与每个叶片穿过光束28时的光线强度相应的相继明亮点和暗淡点的影像。所述PC电脑接收每旋转一圈中的波状电信号21(未在附图中示出)，所述信号表示半径R的绝对值。所述信号21不被插入到光束28中的叶片的高度所影响。所述PC电脑获取并处理所述信号21并将其与表示所述转子2的旋转速度并从所述转子轴的“编码器”17前进的信号24结合，生成的信号22与控制单元16连结以控制研磨和成形。被叶片的嗡嗡声引起的波状信号21的数值的变化由所述控制单元16在每个研磨周期瞬间探测到，激发所述装置12-15自动进行相应的成形。

Claims (3)

1. 用于涡轮机或压缩机转子的叶片的研磨机，包括：
-机器工作台(3)，被支架(4)支撑的两个支座(5)，所述两个支座(5)用于支撑转子(2)，该转子(2)具有数个周期的以高速旋转的叶片(2a)；
-研磨轮头(6)，其设置有用于研磨的第一研磨轮(7)和第二研磨轮(7’)，此第一研磨轮(7)和第二研磨轮(7’)可以相互转换，在研磨位置面向转子(2)的叶片(2a)以对相继的转子(2)进行研磨；
-对第一研磨轮(7)和第二研磨轮(7’)中的每一个研磨轮进行单独成形的成形装置(12-15)，其设置有成形工具(12，13)和用于与成形工具一起相对于研磨轮作线性运动(U，C)的支撑支架(14-15)；
-电子控制单元(16)，其设置有数字控制装置CNC以控制研磨轮头(6)关于转子沿转子的轴向方向(Z)和转子的径向方向(X)以及绕该研磨轮头的垂直轴(6a)做有角度(B)的位移以及所述成形装置(12-15)相对于研磨轮的线性运动(U，C)；
-测量正被校正的转子(2)的叶片(2a)半径的光学系统(16-24)，该光学系统连接于所述机器工作台(3)并设置有与所述第一研磨轮(7)和第二研磨轮(7’)之一和旋转中的上述转子(2)的叶片(2a)对齐的光学传感器(19)；
-所述研磨轮头(6)被支撑在该研磨轮头的旋转支架(8)和两个进行该研磨轮头(6)沿转子的轴向方向(Z)和转子的径向方向(X)的位移的线性支架(9，10)上，对所述第二研磨轮(7’)的定位是根据相对于第一研磨轮(7)和第二研磨轮(7’)的几何数据进行计算而进行的；
-其特征在于，与所述电子控制单元(16)配合对所述转子的叶片半径R进行测量的上述光学系统(16-24)在研磨期间通过测量上述转子的叶片半径R的扰动对转子(2)的叶片(2a)上的嗡嗡声进行连续探测，并且
-上述单独的成形工具(12，13)相对于相应的研磨轮头(6)在支撑支架(14，15)上被安装到位，所述成形装置自动运作，使所述成形工具(12，13)进行相对于研磨轮所作的线性位移(U，C)，并根据所述光学系统(16-24)对转子(2)的叶片(2a)上的嗡嗡声进行的连续探测而使第一研磨轮(7)和第二研磨轮(7’)成形，而不必停止所述第一研磨轮(7)和第二研磨轮(7’)对转子(2)的研磨过程。
2. 如权利要求1所述的研磨机，其特征在于，第一研磨轮(7)和第二研磨轮(7’)分别位于所述研磨轮头的两侧，进行单独成形的上述成形工具(12，13)被支撑在所述支撑支架(14，15)上，该支撑支架(14，15)结合到所述研磨轮头(6)上并于该研磨轮头上突出，该支撑支架(14，15)具有螺纹(14’，15’)，在成形期间所述支撑支架进行向第一研磨轮(7)和第二研磨轮(7’)的垂直接近运动。
3. 如权利要求1所述的研磨机，其特征在于，上述光学传感器(19)被支撑在一个支架(18)上，该支架(18)可被沿向工作中转子的叶片(2a)进行水平径向前进运动的方向(Y)移动，所述传感器(19)具有覆盖所述转子(2)的叶片(2a)的两个相对臂-光线发射器和光线接收器(19a，19b)。
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