CN103831690A - 用于整体叶盘叶片进排气边和叶根磨抛的集成式工具系统 - Google Patents

用于整体叶盘叶片进排气边和叶根磨抛的集成式工具系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于整体叶盘叶片进排气边和叶根磨抛的集成式工具系统，属于磨抛的工具系统。快速切换装置和伺服电机同轴分别安装在基板的正面和背面，缓冲装置、支撑装置和惰轮装置与快速切换装置安装在基板的正面，快速切换装置与砂带磨抛驱动轮或磨头工具系统连接，转台一端通过转台连接板安装在基板背面。优点是：结构新颖，解决了整体叶盘叶片进排气边和叶根部分由于空间所限，难以磨抛的问题，可以根据叶片进排气边和叶根不同的磨抛对象，通过快速切换装置选择砂带磨抛和磨头磨抛两种方式，实现使用一个伺服电机驱动两套磨抛工具，工具集成性好，减小了工具系统体积和重量，缩短了辅助工时，提高磨抛质量和效率。

Description

用于整体叶盘叶片进排气边和叶根磨抛的集成式工具系统
技术领域
本发明属于一种用于磨抛的工具系统，尤其涉及一种用于整体叶盘叶片磨抛的集成式工具系统。
背景技术
叶片是航空发动机、汽轮机等设备的关键零件，其加工精度直接影响整机的性能。而叶片类零件一般结构复杂、刚性差，而且长期工作在高温、高压、强腐蚀性的环境，承受交变载荷作用，因此要求其具有很好的力学性能、抗热变形、抗腐蚀、较高的精度和表面质量。叶片加工一直是航空发动机、汽轮机制造过程的难题之一。特别是下一代航空发动机的关键部件整体叶盘的磨抛加工，相对于传统的叶片磨抛加工更加困难。
一直以来，叶片的磨抛处理都是工人手工完成的，生产效率低，工作强度大，对工人的技术水平要求高，精度难保证。特别是整体叶盘叶片进排气边和叶根部位的磨抛，由于空间受限，磨抛操作困难，手工磨抛一致性很难保证，需要开发自动化装置，提高磨抛效率，保证磨抛质量的一致性。
发明内容
本发明提供一种用于整体叶盘叶片进排气边和叶根磨抛的集成式工具系统，能够根据磨抛对象不同，通过快速切换装置，切换磨抛工具，实现一套动力装置驱动两套磨抛工具，减少辅助工时，满足整体叶盘叶片进排气边和叶根磨抛的需求。
本发明采用的技术方案：包括快速切换装置，砂带磨抛驱动轮，磨头工具系统，基板，缓冲装置，支撑装置，惰轮装置，伺服电机，转台连接板和转台，快速切换装置和伺服电机同轴分别安装在基板的正面和背面，缓冲装置、支撑装置和惰轮装置与快速切换装置安装在基板的正面，快速切换装置与砂带磨抛驱动轮或磨头工具系统连接，转台一端通过转台连接板安装在基板背面。
本发明中，所述快速切换装置包括连接板、外壳、圆锥滚子轴承、主轴、导杆、螺钉、挡板、弹簧、滑块和键，快速切换装置的外壳穿过基板上的孔，外壳的一端通过连接板与伺服电机连接，主轴通过一对圆锥滚子轴承固定在外壳内部，主轴为中空结构，一端与伺服电机的轴通过键连接，另一端又有内花键与砂带磨抛驱动轮轴上的外花键配合，外壳的圆柱面上开有方孔，在方孔位置，挡板通过螺钉固定在主轴上，导杆穿过挡板上的孔和弹簧与滑块螺纹连接，滑块与砂带磨抛驱动轮的轴卡接。
本发明中，所述磨头工具系统包括连接杆、钻夹头、支撑杆、磨头、定位螺栓和弹簧，连接杆一端与钻夹头连接，另一端通过外花键与快速切换装置的主轴的内花键配合，通过阶梯轴结构被滑块卡住，钻夹头夹持支撑杆。支撑杆的孔中安装有弹簧，磨头的轴穿过弹簧插入支撑杆的孔中，定位螺栓穿过磨头轴上的槽将磨头与支撑杆连接，定位螺栓用于限制磨头沿支撑杆轴向的伸缩。
本发明中，所述缓冲装置包括无杆气缸、支撑板和转轮。支撑板与无杆气缸上的滑块连接，转轮由球轴承固定在支撑板的孔中，并可绕其中心转动，通过无杆气缸对砂带起到张紧作用。
本发明中，所述支撑装置包括支撑轮、支撑轮轴、连接杆和滑动轴，支撑轮通过轴承安装在支撑轮轴上，支撑轮轴通过螺母固定在连接杆上，连接杆通过键与滑动轴连接，滑动轴在基板的滑槽里滑动，并用螺母固定。
本发明中，所述惰轮装置包括主轴、惰轮、壳体、轴承、轴承挡环、轴端挡片和轴承挡圈，壳体固定在基板上，主轴通过轴承、轴承挡环和轴承挡圈固定在壳体内部，惰轮通过轴端挡片和键固定在主轴的一端，绕主轴转动。
本发明的优点是：结构新颖，解决了整体叶盘叶片进排气边和叶根部分由于空间所限，难以磨抛的问题，可以根据叶片进排气边和叶根不同的磨抛对象，通过快速切换装置选择砂带磨抛和磨头磨抛两种方式，实现使用一个伺服电机驱动两套磨抛工具，工具集成性好，减小了工具系统体积和重量，缩短了辅助工时，提高磨抛质量和效率。
附图说明
图1是本发明结构示意图，图中采用砂带磨抛驱动轮2A；
图2是本发明结构示意图，图中采用磨头工具系统2B；
图3是本发明后部结构示意图；
图4是本发明快速切换装置正面结构示意图；
图5是本发明快速切换装置后面结构示意图；
图6是本发明快速切换装置的剖视图；
图7是本发明快速切换装置中主轴104、导杆105、螺钉106、挡板107的结构示意图；
图8是本发明快速切换装置中导杆105、螺钉106、挡板107、弹簧108、滑块109的结构示意图；
图9是本发明磨头工具系统结构示意图；
图10是本发明磨头工具系统局部剖视图；
图11是本发明缓冲装置结构示意图；
图12是本发明缓冲装置局部剖视图；
图13是本发明支撑装置正面结构示意图；
图14是本发明支撑装置后面结构示意图；
图15是本发明惰轮装置结构示意图；
图16是本发明惰轮装置剖视图。
具体实施方式
包括快速切换装置1，砂带磨抛驱动轮2A，磨头工具系统2B，基板3，缓冲装置4，支撑装置5，惰轮装置6，伺服电机7，转台连接板8和转台9；快速切换装置1和伺服电机7同轴分别安装在基板3的正面和背面，缓冲装置4、支撑装置5和惰轮装置6与快速切换装置1分别安装在基板3的正面，快速切换装置1与砂带磨抛驱动轮2A或磨头工具系统2B连接，转台9一端通过转台连接板8安装在基板3背面，另一端用于与机床主轴连接；当磨抛叶片进排气边时，砂带磨抛驱动轮2A与快速切换装置1连接，砂带缠绕通过砂带磨抛驱动轮2A、缓冲装置4、支撑装置5和惰轮装置6，缓冲装置4对砂带起张紧作用；磨抛叶根时，磨头工具系统2B与快速切换装置1连接，
如图4、图5、图6、图7和图8所示，快速切换装置1包括连接板101、外壳102、圆锥滚子轴承103、主轴104、导杆105、螺钉106、挡板107、弹簧108、滑块109和键110；快速切换装置1的外壳102穿过基板3上的孔，外壳102的一端通过连接板101与伺服电机7连接，主轴104通过一对圆锥滚子轴承103固定在外壳102内部，主轴104为中空结构，一端与伺服电机7的轴通过键110连接，另一端又有内花键与砂带磨抛驱动轮2A轴上的外花键配合，外壳102的圆柱面上开有方孔，在方孔位置，挡板107通过螺钉106固定在主轴104上，导杆105穿过挡板107上的孔和弹簧108与滑块109螺纹连接，滑块109在导杆105和弹簧108的作用下可以在主轴104侧面的通孔中移动，卡住砂带磨抛驱动轮2A的轴。
如图9和图10所示，磨头工具系统2B包括连接杆2B01、钻夹头2B02、支撑杆2B03、磨头2B04、定位螺栓2B05和弹簧2B06，连接杆2B01一端与钻夹头2B02连接，另一端结构与砂带磨抛驱动轮2A的轴的结构相同，通过外花键与快速切换装置1的主轴104的内花键配合，通过阶梯轴结构被滑块109卡住，钻夹头2B02夹持支撑杆2B03，支撑杆2B03的孔中安装有弹簧2B06，磨头2B04的轴穿过弹簧2B06插入支撑杆2B03的孔中，定位螺栓2B05穿过磨头2B04轴上的槽将磨头2B04与支撑杆2B03连接，定位螺栓2B05可以限制磨头2B04沿支撑杆2B03轴向的伸缩。
如图11和图12所示，缓冲装置4包括无杆气缸401、支撑板402和转轮403，支撑板402与无杆气缸401上的滑块连接，转轮403由球轴承固定在支撑板402的孔中，并可绕其中心转动，通过无杆气缸401对砂带起到张紧作用。
如图13和图14所示，支撑装置5包括支撑轮501、支撑轮轴502、连接杆503和滑动轴504，支撑轮501通过轴承安装在支撑轮轴502上，支撑轮轴502通过螺母固定在连接杆503上，连接杆503通过键与滑动轴504连接，滑动轴504可在基板3的滑槽里滑动，调整两个滑动轴之间的距离，并用螺母固定。
如图15和图16所示，惰轮装置6包括主轴601、惰轮602、壳体603、轴承604、轴承挡环605、轴端挡片606和轴承挡圈607，壳体603固定在基板3上，主轴601通过轴承604、轴承挡环605和轴承挡圈607固定在壳体603内部，惰轮602通过轴端挡片606和键固定在主轴601的一端，绕主轴601转动。
本发明实施例工作方式：本发明用于整体叶盘叶片进排气边和叶根磨抛的集成式工具系统通过转台9连接在数控机床的主轴上，通过转台9的旋转带动集成式工具系统旋转，实现从上、下两个方向对整体叶盘叶片进排气边和叶根的磨抛。磨抛叶片进排气边时，拉动快速切换装置1的导杆105，弹簧108压缩，将砂带磨抛驱动轮2A插入快速切换装置1的主轴104中，松开导杆105，弹簧108伸长，滑块109在导杆105和弹簧108的作用下卡住砂带磨抛驱动轮2A。根据需要调整支撑装置5的两个支撑轮501之间的距离，并将两个支撑轮501固定。砂带缠绕通过砂带磨抛驱动轮2A、缓冲装置4的转轮403、支撑装置5的支撑轮501和惰轮装置6的惰轮602。缓冲装置4的无杆气缸401通过支撑板402和转轮403对砂带起张紧作用。伺服电机7通过键110带动主轴104旋转，主轴主轴104通过花键带动砂带磨抛驱动轮2A旋转，进而带动砂带运动。利用支撑装置5的两个支撑轮501之间的砂带对叶片进排气边进行磨抛。磨抛叶片进排气边结束，停止伺服电机7，拉动快速切换装置1的导杆105，弹簧108压缩，滑块109松开砂带磨抛驱动轮2A。磨抛叶根时，拉动快速切换装置1的导杆105，弹簧108压缩，将磨头工具系统2B插入快速切换装置1的主轴104中，松开导杆105，弹簧108伸长，滑块109在导杆105和弹簧108的作用下卡住磨头工具系统2B。伺服电机7通过键110带动主轴104旋转，主轴主轴104通过花键带动磨头工具系统2B的连接杆2B01、钻夹头2B02和支撑杆2B03旋转，进而带动磨头2B04旋转，实现对叶根部位的磨抛。在叶根磨抛过程中，磨头2B04可以在支撑杆2B03的孔中进行轴向的伸缩，以适应磨抛力的变化。磨抛叶根结束，停止伺服电机7，拉动快速切换装置1的导杆105，弹簧108压缩，滑块109松开磨头工具系统2B。

Claims (6)

1.一种用于整体叶盘叶片进排气边和叶根磨抛的集成式工具系统，其特征在于：包括快速切换装置，砂带磨抛驱动轮，磨头工具系统，基板，缓冲装置，支撑装置，惰轮装置，伺服电机，转台连接板和转台，快速切换装置和伺服电机同轴分别安装在基板的正面和背面，缓冲装置、支撑装置和惰轮装置与快速切换装置安装在基板的正面，快速切换装置与砂带磨抛驱动轮或磨头工具系统连接，转台一端通过转台连接板安装在基板背面。
2.根据权利要求1所述的用于整体叶盘叶片进排气边和叶根磨抛的集成式工具系统，其特征在于：所述快速切换装置包括连接板、外壳、圆锥滚子轴承、主轴、导杆、螺钉、挡板、弹簧、滑块和键，快速切换装置的外壳穿过基板上的孔，外壳的一端通过连接板与伺服电机连接，主轴通过一对圆锥滚子轴承固定在外壳内部，主轴为中空结构，一端与伺服电机的轴通过键连接，另一端又有内花键与砂带磨抛驱动轮轴上的外花键配合，外壳的圆柱面上开有方孔，在方孔位置，挡板通过螺钉固定在主轴上，导杆穿过挡板上的孔和弹簧与滑块螺纹连接，滑块与砂带磨抛驱动轮的轴卡接。
3.根据权利要求1所述的用于整体叶盘叶片进排气边和叶根磨抛的集成式工具系统，其特征在于：所述磨头工具系统包括连接杆、钻夹头、支撑杆、磨头、定位螺栓和弹簧，连接杆一端与钻夹头连接，另一端通过外花键与快速切换装置的主轴的内花键配合，通过阶梯轴结构被滑块卡住，钻夹头夹持支撑杆。支撑杆的孔中安装有弹簧，磨头的轴穿过弹簧插入支撑杆的孔中，定位螺栓穿过磨头轴上的槽将磨头与支撑杆连接，定位螺栓用于限制磨头沿支撑杆轴向的伸缩。
4.根据权利要求1所述的用于整体叶盘叶片进排气边和叶根磨抛的集成式工具系统，其特征在于：所述缓冲装置包括无杆气缸、支撑板和转轮。支撑板与无杆气缸上的滑块连接，转轮由球轴承固定在支撑板的孔中，并可绕其中心转动，通过无杆气缸对砂带起到张紧作用。
5.根据权利要求1所述的用于整体叶盘叶片进排气边和叶根磨抛的集成式工具系统，其特征在于：所述支撑装置包括支撑轮、支撑轮轴、连接杆和滑动轴，支撑轮通过轴承安装在支撑轮轴上，支撑轮轴通过螺母固定在连接杆上，连接杆通过键与滑动轴连接，滑动轴在基板的滑槽里滑动，并用螺母固定。
6.根据权利要求1所述的用于整体叶盘叶片进排气边和叶根磨抛的集成式工具系统，其特征在于：所述惰轮装置包括主轴、惰轮、壳体、轴承、轴承挡环、轴端挡片和轴承挡圈，壳体固定在基板上，主轴通过轴承、轴承挡环和轴承挡圈固定在壳体内部，惰轮通过轴端挡片和键固定在主轴的一端，绕主轴转动。
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