CN103317415A - 一种用于叶轮型面加工的磨削加工方法 - Google Patents

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陈志同
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Abstract

一种用于叶轮型面加工的磨削加工方法，步骤如下：（1）根据机床的结构类型、运动方式及叶轮的结构形式，确定叶轮的安装方式和叶轮的安装位置；（2）根据叶轮的结构尺寸、安装位置、机床的运动方式及空间，确定砂轮的结构和尺寸；（3）选取机床运动方式进行多轴联动数控程序编制，通过数控程序控制砂轮的运动路径，从而形成砂轮对叶轮型面进行磨削加工的运动轨迹和走刀方向；（4）砂轮在数控机床主轴的驱动下高速旋转，并按照机床多轴联动插补后形成的特定方向和轨迹运动，从而实现叶轮型面的磨削加工。本发明提供的加工方法，可大幅度降低叶轮型面在磨削过程中的振动和加工变形，提高叶轮型面的加工几何精度和表面质量，易于推广。

Description

一种用于叶轮型面加工的磨削加工方法
技术领域
本发明属于叶轮加工技术领域，涉及一种用于叶轮型面加工的磨削加工方法，尤其涉及一种利用数控机床的多轴联动插补驱动砂轮进行叶轮型面磨削加工的工艺方法。
背景技术
目前，叶轮型面一般采用多轴联动数控机床进行铣削加工，尤其是在叶轮型面的精加工阶段。除了铣削加工，也有采用数控电解加工完成整体叶轮的加工制造。
上述加工方法至少存在以下缺点：
在叶轮型面铣削加工中，由于铣削加工是断续切削，叶片的刚性较差，容易在铣削加工过程中产生振动，影响加工质量和精度。同时，叶轮的材料一般较难切削，铣削力较大，在加工叶片叶尖区域时，叶片产生较大的弹性变形，影响叶轮叶片的加工精度。叶轮材料的难加工容易使铣刀在加工过程中产生磨损，从而影响叶轮型面加工质量的一致性。而数控电解加工的设备昂贵，工艺准备周期较长，电解加工的叶轮型面精度也不易提高，一致性和稳定性也较难控制。
发明内容
（一）发明目的
本发明的目的是提供一种用于叶轮型面加工的磨削加工方法，它是叶轮型面高精度、低成本、使用灵活方便的一种加工方法，尤其适用于单件或小批量叶轮的快速、高精度、高质量研制。
（二）技术方案
本发明一种用于叶轮型面加工的磨削加工方法，其包括以下步骤：
S1：根据机床的结构类型、运动方式及叶轮的结构形式，确定叶轮的安装方式和叶轮在机床工作台上的安装位置，叶轮可以通过中间轴或者中间孔安装在四轴或多轴联动数控机床上，最好保证叶轮的回转轴与机床的回转轴重合，方便叶轮型面的加工；
S2：根据叶轮的结构尺寸、安装位置、机床的运动方式及空间，确定砂轮的结构和尺寸，保证砂轮能够满足叶轮型面的磨削加工；
S3：选取适合叶轮型面磨削加工的机床运动方式进行多轴联动数控程序编制，通过数控程序控制砂轮的运动路径，从而形成砂轮对叶轮型面进行磨削加工的运动轨迹和走刀方向；所述“多轴联动”，其联动轴数的多少需要根据叶轮结构和实际磨削加工的工艺条件来确定；
S4：砂轮在数控机床主轴的驱动下高速旋转，并按照机床多轴联动插补后形成的特定方向和轨迹运动，从而实现叶轮型面的磨削加工；所述“多轴联动”，其联动轴数的多少需要根据叶轮结构和实际磨削加工的工艺条件来确定。
其中，步骤S3、S4中所述的“多轴联动”，为四轴联动或者五轴联动。
其中，步骤S3中，砂轮的走刀方向是沿叶片的叶尖到叶根之间的往复运动或者单向运动。
其中，步骤S3中所述的“从而形成砂轮对叶轮型面进行磨削加工”是砂轮对叶轮型面的叶盆、叶背同时进行磨削加工，且叶轮型面的叶盆、叶背上的加工区域相对应，主要表现在叶轮型面的叶盆、叶背上砂轮的运动轨迹顺序相对应。
（三）有益效果
本发明提供的叶轮型面磨削加工方法，可大幅度降低叶轮型面在磨削过程中的振动和加工变形，提高叶轮型面的加工几何精度和表面质量，为叶轮型面的精密加工提供一条行之有效且易于推广的加工工艺方法。
附图说明
图1是叶轮特征及叶轮型面磨削加工的砂轮往复运动的轨迹A；
图2是叶轮型面磨削加工的砂轮往复运动的轨迹B；
图3是叶轮型面磨削加工的砂轮往复运动的轨迹C；
图4是叶轮型面磨削加工的砂轮单向运动；
图5是本发明叶轮型面磨削加工方法的流程框图。
图中附图标记说明如下：
1：叶尖；2：叶根；3：进气边；4：排气边；5：叶盆；
6：叶背；7：叶轮；8：砂轮走刀方向和轨迹；9：砂轮；
（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）、（7）、（8）、……（n-3）、（n-2）、（n-1）、（n）砂轮磨削运动轨迹的顺序。
具体实施方式
本发明是利用数控机床的四轴或者多轴联动插补运动驱动砂轮对叶轮型面进行磨削加工的一种工艺方法，并且，砂轮在磨削加工过程中采用特定的走刀方向和轨迹顺序，从而达到减小叶轮型面磨削加工变形、提高叶轮型面加工精度和质量的目的。本发明中所述的叶轮型面也可称为叶轮的叶片型面。下面通过具体实例，并结合附图对本发明作进一步的详细说明。
见图1、图5所示，本发明一种用于叶轮型面加工的磨削加工方法，该方法具体步骤如下：
S1：根据机床的结构类型、运动方式及叶轮7的结构形式，确定叶轮的安装方式和叶轮在机床工作台上的安装位置，叶轮可以通过中间轴或者中间孔安装在四轴或多轴联动数控机床上，最好保证叶轮的回转轴与机床的回转轴重合，方便叶轮型面的加工；
S2：根据叶轮7的结构尺寸、安装位置、机床的运动方式及空间，确定砂轮9的结构和尺寸，确保砂轮9的结构尺寸能够在叶轮相邻叶片间的空间内完成叶轮型面的加工；
S3：选取适合叶轮型面磨削加工的机床运动方式进行四轴或者多轴联动数控程序编制，通过数控程序控制砂轮的运动，从而形成砂轮对叶轮型面进行磨削加工的走刀方向和轨迹8。砂轮的走刀方向需要保证是从叶片的叶尖1到叶根2或者从叶根2到叶尖1，而且对叶片的叶盆5、叶背6同时进行磨削加工，叶盆5、叶背6的加工区域或者砂轮运动轨迹基本对应，典型的砂轮9磨削加工方向和轨迹8如图1所示。其它几种砂轮的磨削加工方向和轨迹8如图2、图3、图4所示；
S4：砂轮9在数控机床主轴的驱动下高速旋转，并按照机床四轴或者多轴联动插补后形成的特定轨迹和方向运动，从而实现叶轮型面的磨削加工。
图1中所示的砂轮走刀方向是从叶尖1到叶根2、叶根2到叶尖1的往复运动，砂轮9的磨削运动轨迹顺序是从叶片进气边3到叶片排气边4，并按照（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）、（7）、（8）、……（n-3）、（n-2）、（n-1）、（n）的运动轨迹顺序依次完成叶轮型面的磨削加工。
图2中所示的砂轮走刀方向也是从叶尖1到叶根2、叶根2到叶尖1的往复运动，砂轮9的磨削运动轨迹则是从叶片进气边3、叶片排气边4开始向叶片中间排布，并按照（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）、（7）、（8）、……（n-3）、（n-2）、（n-1）、（n）的运动轨迹顺序依次完成叶轮型面的磨削加工。
图3中所示的砂轮走刀方向也是从叶尖1到叶根2、叶根2到叶尖1的往复运动，砂轮9的磨削运动轨迹则是从叶片中间开始向叶片进气边3、叶片排气边4排布，并按照（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）、（7）、（8）、……（n-3）、（n-2）、（n-1）、（n）的运动轨迹顺序依次完成叶轮型面的磨削加工。
图4中所示的砂轮走刀方向是从叶尖1到叶根2的单向运动，砂轮9的磨削运动轨迹顺序是从叶片进气边3到叶片排气边4，并按照（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（6）、（7）、（8）、……（n-3）、（n-2）、（n-1）、（n）的运动轨迹顺序依次完成叶轮型面的磨削加工。
如果将图1、图2、图3中砂轮的走刀方向改为从叶尖1到叶根2或者从叶根2到叶尖1的单向运动，保持砂轮9的磨削运动轨迹顺序不变，也可完成叶轮型面的磨削加工。
图1、图2、图3、图4中砂轮的轨迹数（n）需要根据砂轮的尺寸、叶轮型面的尺寸和叶轮型面的设计要求，利用数控编程软件进行调整。
叶轮型面磨削加工方法是利用数控机床的四轴或者多轴联动插补运动驱动砂轮对叶轮型面进行磨削加工的一种工艺方法，并且，砂轮在磨削加工过程中采用特定的走刀方向和轨迹顺序，从而达到减小叶轮型面磨削加工变形、提高叶轮型面加工精度和质量的目的。为叶轮型面的精密加工提供一条行之有效且易于推广的加工工艺方法，尤其适用于单件或小批量叶轮的快速、高精度、高质量研制。

Claims (6)

1.一种用于叶轮型面加工的磨削加工方法，其特征在于：它包括以下步骤：
S1：根据机床的结构类型、运动方式及叶轮的结构形式，确定叶轮的安装方式和叶轮在机床工作台上的安装位置，叶轮通过中间轴或者中间孔安装在四轴或多轴联动数控机床上，最好保证叶轮的回转轴与机床的回转轴重合，方便叶轮型面的加工；
S2：根据叶轮的结构尺寸、安装位置、机床的运动方式及空间，确定砂轮的结构和尺寸，保证砂轮能够满足叶轮型面的磨削加工；
S3：选取适合叶轮型面磨削加工的机床运动方式进行多轴联动数控程序编制，通过数控程序控制砂轮的运动路径，从而形成砂轮对叶轮型面进行磨削加工的运动轨迹和走刀方向；所述“多轴联动”，其联动轴数的多少需要根据叶轮结构和实际磨削加工的工艺条件来确定；
S4：砂轮在数控机床主轴的驱动下高速旋转，并按照机床多轴联动插补后形成的特定方向和轨迹运动，从而实现叶轮型面的磨削加工；所述“多轴联动”，其联动轴数的多少需要根据叶轮结构和实际磨削加工的工艺条件来确定。
2.根据权利要求1所述的一种用于叶轮型面加工的磨削加工方法，其特征在于：在步骤S3、S4中所述的“多轴联动”为四轴联动。
3.根据权利要求1所述的一种用于叶轮型面加工的磨削加工方法，其特征在于：在步骤S3、S4中所述的“多轴联动”为五轴联动。
4.根据权利要求1所述的一种用于叶轮型面加工的磨削加工方法，其特征在于：在步骤S3中所述的砂轮走刀方向是沿叶片的叶尖到叶根之间的往复运动。
5.根据权利要求1所述的一种用于叶轮型面加工的磨削加工方法，其特征在于：在步骤S3中所述的砂轮走刀方向是沿叶片的叶尖到叶根之间的单向运动。
6.根据权利要求1所述的一种用于叶轮型面加工的磨削加工方法，其特征在于：在步骤S3中所述的“从而形成砂轮对叶轮型面进行磨削加工”是砂轮对叶轮型面的叶盆、叶背同时进行磨削加工，且叶轮型面的叶盆、叶背上的加工区域相对应，主要表现在叶轮型面的叶盆、叶背上砂轮的运动轨迹顺序相对应。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103894905A (zh) * 2014-04-01 2014-07-02 西北工业大学 叶片进排气边数控抛光方法
CN104148992A (zh) * 2014-07-16 2014-11-19 北京航空航天大学 一种用于叶轮轮毂榫槽加工的磨削加工方法
CN104440464A (zh) * 2014-12-01 2015-03-25 北京航空航天大学 一种利用三轴联动双主轴对称加工的叶片悬臂磨削加工方法
CN104907948A (zh) * 2015-05-12 2015-09-16 北京航空航天大学 一种适合叶片全型面磨削的组合母线砂轮
CN104924181A (zh) * 2015-05-07 2015-09-23 北京航空航天大学 一种利用圆柱坐标三轴联动机床实现带榫头叶片全型面磨削的方法和装置
CN105312983A (zh) * 2014-12-05 2016-02-10 电子科技大学 整体螺旋桨智能磨削加工系统及其方法
CN108127523A (zh) * 2017-12-04 2018-06-08 中国航发动力股份有限公司 一种用于抛修精锻叶片叶身型面的数控砂带磨削方法
CN109623294A (zh) * 2019-02-22 2019-04-16 宁国市华成金研科技有限公司 一种飞机涡轮叶片的加工方法
CN110287627A (zh) * 2019-06-28 2019-09-27 浙江大学 一种基于包络的大规模串联传动机构生成方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1194655A1 (ru) * 1984-05-22 1985-11-30 Институт Проблем Машиностроения Ан Усср Устройство дл обработки криволинейных поверхностей
EP1757405A1 (de) * 2005-08-24 2007-02-28 Blohm Maschinenbau GmbH Verfahren zum spanabhebenden Bearbeiten von Werkstücken mit gekrümmten Oberflächen, insbesondere zum Schleifen von Turbinenschaufeln, Werkzeugmaschine und Programmiersystem
CN202592166U (zh) * 2012-03-24 2012-12-12 无锡风电设计研究院有限公司 风机叶片尾缘加工装置
CN202607843U (zh) * 2012-02-16 2012-12-19 程幼超 数控石材弧面磨切机
CN103100950A (zh) * 2013-01-10 2013-05-15 北京航空航天大学 一种利用三轴联动插补的叶片悬臂磨削加工方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1194655A1 (ru) * 1984-05-22 1985-11-30 Институт Проблем Машиностроения Ан Усср Устройство дл обработки криволинейных поверхностей
EP1757405A1 (de) * 2005-08-24 2007-02-28 Blohm Maschinenbau GmbH Verfahren zum spanabhebenden Bearbeiten von Werkstücken mit gekrümmten Oberflächen, insbesondere zum Schleifen von Turbinenschaufeln, Werkzeugmaschine und Programmiersystem
CN202607843U (zh) * 2012-02-16 2012-12-19 程幼超 数控石材弧面磨切机
CN202592166U (zh) * 2012-03-24 2012-12-12 无锡风电设计研究院有限公司 风机叶片尾缘加工装置
CN103100950A (zh) * 2013-01-10 2013-05-15 北京航空航天大学 一种利用三轴联动插补的叶片悬臂磨削加工方法

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103894905A (zh) * 2014-04-01 2014-07-02 西北工业大学 叶片进排气边数控抛光方法
CN104148992A (zh) * 2014-07-16 2014-11-19 北京航空航天大学 一种用于叶轮轮毂榫槽加工的磨削加工方法
CN104148992B (zh) * 2014-07-16 2016-08-24 北京航空航天大学 一种用于叶轮轮毂榫槽加工的磨削加工方法
CN104440464A (zh) * 2014-12-01 2015-03-25 北京航空航天大学 一种利用三轴联动双主轴对称加工的叶片悬臂磨削加工方法
CN105312983B (zh) * 2014-12-05 2018-07-27 电子科技大学 整体螺旋桨智能磨削加工系统
CN105312983A (zh) * 2014-12-05 2016-02-10 电子科技大学 整体螺旋桨智能磨削加工系统及其方法
CN104924181A (zh) * 2015-05-07 2015-09-23 北京航空航天大学 一种利用圆柱坐标三轴联动机床实现带榫头叶片全型面磨削的方法和装置
CN104907948A (zh) * 2015-05-12 2015-09-16 北京航空航天大学 一种适合叶片全型面磨削的组合母线砂轮
CN108127523A (zh) * 2017-12-04 2018-06-08 中国航发动力股份有限公司 一种用于抛修精锻叶片叶身型面的数控砂带磨削方法
CN108127523B (zh) * 2017-12-04 2019-07-02 中国航发动力股份有限公司 一种用于抛修精锻叶片叶身型面的数控砂带磨削方法
CN109623294A (zh) * 2019-02-22 2019-04-16 宁国市华成金研科技有限公司 一种飞机涡轮叶片的加工方法
CN110287627A (zh) * 2019-06-28 2019-09-27 浙江大学 一种基于包络的大规模串联传动机构生成方法
CN110287627B (zh) * 2019-06-28 2022-09-27 浙江大学 一种基于包络的大规模串联传动机构生成方法

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