CN104907948B - 一种适合叶片全型面磨削的组合母线砂轮 - Google Patents

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Abstract

一种适合叶片全型面磨削的组合母线砂轮结构，该砂轮由砂轮基体和电镀层两部分组成，电镀层覆盖在砂轮基体的轮缘上；所述砂轮基体由砂轮杆、轮毂和轮缘三部分组成，上述三部分整体精密车削后，再磨削至所要求精度；所述电镀层为CBN磨料电镀至轮缘表面，基体上的轮缘是由四段圆弧线段组成的母线旋转，分别称为缘板母线、叶根圆弧母线、大叶身母线、小叶身母线，具体位置依据经验参数确定。本发明是一种能够实现叶片叶盆、叶背、进排气边、叶根缘板等全型面磨削的具有组合母线的砂轮结构，能用于一次安装情况下分别完成叶片叶盆、叶背、前后缘、缘板等除榫头外的所有表面要素的磨削。

Description

一种适合叶片全型面磨削的组合母线砂轮
技术领域
本发明涉及一种适合叶片全型面磨削的组合母线砂轮，它是一种利用多段母线组合成的复杂母线砂轮，可用于在一次安装中实现叶片叶盆、叶背、前后缘、缘板等全部叶片结构要素的磨削，避免不同砂轮带来的接刀误差，属于复杂曲面加工、磨削加工和磨具技术领域。
背景技术
发动机叶片型面特征复杂，除榫头外，其叶身上的叶盆、叶背、进排气边缘以及位于叶身一端或两端的缘板内侧面通常属于组合型复杂曲面，即由多片曲面片光滑组合而成。现有的加工方法通常将叶身部分和缘板内侧分开并采用不同的工具加工，通常情况是叶身采用环面工具加工，叶根和缘板采用球头工具加工，这种方法带来的问题是：1)不同部分之间存在接刀痕迹，这种痕迹难以消除；2)缘板部分采用球头工具加工效率极低，因此有必要开发新型的刀具或磨具解决上述问题。
本发明是对叶身、进排气边、缘板等特征分别设计合适的砂轮结构，并将各部分的结构组合起来，形成一种能够磨削叶片上的全型面的砂轮结构。
发明内容
1、目的：本发明的目的是提供一种适合叶片全型面磨削的组合母线砂轮，它是一种能够实现叶片叶盆、叶背、进排气边、叶根缘板等全型面磨削的具有组合母线的砂轮结构，能用于一次安装情况下分别完成叶片叶盆、叶背、前后缘、缘板等除榫头外的所有表面要素的磨削。
2、技术方案：
根据叶片磨削加工特点，叶身部分可以采用鼓形砂轮周磨加工或环面砂轮端磨加工，叶根过渡圆弧尺寸较小，需要采用小曲率半径的砂轮母线周磨加工；缘板通常为比较平坦的锥面，曲率半径很大，适合采用大曲率半径鼓形砂轮结构，此外，缘板和叶身之间的夹角基本在90度左右变化。根据以上特点，叶身、叶根圆弧和缘板最好采用不同曲率半径的砂轮母线，且叶身磨削用母线与缘板磨削用母线的夹角应小于所磨削叶片上缘板与叶身之间的最小夹角。
根据这些原则提出一种如图1(a)、(b)所示的一种适合叶片全型面磨削的组合母线砂轮结构，该砂轮由砂轮基体1和电镀层2两部分组成，其间关系是：电镀层2覆盖在砂轮基体的轮缘1-3上。
所述砂轮基体1由砂轮杆1-1、轮毂1-2和轮缘1-3三部分组成，上述三部分整体精密车削后，再磨削至所要求精度；该砂轮杆1-1是圆柱杆件；该轮毂1-2呈圆弧形状；该轮缘1-3是由五段圆弧线段组成的母线旋转。如图2(a)、(b)所示，分别称为缘板母线3、叶根圆弧母线4、大叶身母线5、小叶身母线6、进排气边母线7。图2(a)、(b)是利用该母线旋转形成的砂轮的外形结构，缘板母线3、叶根圆弧母线4、大叶身母线5、小叶身母线6、进排气边母线(7)间的位置关系依据磨削经验参数确定，进排气边母线7位于缘板母线3上，具体位置依据经验参数确定。图3(a)-(e)是利用该砂轮磨削叶身、根部圆角和缘板时的情况。该砂轮的特点是五段母线即缘板母线3、叶根圆弧母线4、大叶身母线5、小叶身母线6、进排气边母线(7)的圆弧彼此相切，叶身周磨圆弧和缘板磨削圆弧之间的夹角的设计要小于缘板和叶身之间的最小夹角。
所述电镀层2为CBN磨料电镀至轮缘表面。所述基体上的轮缘1-3是由五段圆弧线段组成的母线旋转。如图2(a)分别称为缘板母线3、叶根圆弧母线4、大叶身母线5、小叶身母线6、进排气边母线7(如图2(b))。图2是利用该母线旋转形成的砂轮的外形结构，缘板母线3、叶根圆弧母线4、大叶身母线5、小叶身母线6、进排气边母线(7)间的位置关系依据磨削经验参数确定，进排气边母线7位于缘板母线3上，具体位置依据经验参数确定。图3是利用该砂轮磨削叶身、根部圆角和缘板时的情况。该砂轮的特点是五段母线圆弧彼此相切，叶身周磨圆弧和缘板磨削圆弧之间的夹角的设计要小于缘板和叶身之间的最小夹角。
图3(a)-(e)是利用该砂轮磨削叶片不同型面的姿态。图3(a)为叶片结构，图3(b)为叶片叶身周磨的示意图，图3(c)为叶身端磨的示意图，图3(d)为叶根圆弧磨削的示意图，图3(e)为缘板磨削的示意图。显然利用这种砂轮可以实现叶片的全型面的磨削加工，避免多个砂轮带来的接刀痕迹问题。为了有效的消除接刀痕，还需要辅助采用刀具姿态渐变的编程技巧，这样保证各部分之间实现无缝衔接。
优点及功效：本发明一种适合叶片全型面磨削的组合母线砂轮，其优点是：在一次安装中实现叶片叶盆、叶背、前后缘、缘板等全部叶片结构要素的磨削，避免使用不同砂轮磨削带来的各结构要素之间的接刀误差，提高加工效率。
附图说明
图1(a)是本发明全型面组合砂轮结构示意图。
图1(b)是图1(a)的俯视图。
图2(a)是全型面组合砂轮特征结构示意图。
图2(b)是图2(a)的I部放大图。
图3(a)为叶片结构示意图。
图3(b)为叶片叶身周磨的示意图。
图3(c)为叶身端磨的示意图。
图3(d)为叶根圆弧磨削的示意图。
图3(e)为缘板磨削的示意图。
图中标号说明如下：
1是砂轮基体，2是电镀层，1-1是砂轮杆，1-2是轮毂，1-3是轮缘；3是缘板母线、4是叶根圆弧母线、5是大叶身母线、6是小叶身母线、7是进排气边母线；8是电镀区域、9是平衡槽、10是越程槽、11是砂轮杆同轴度、12是顶尖孔。
具体实施方式
以下结合附图说明本发明的实施例。
如图1(a)、(b)所示的一种适合叶片全型面磨削的组合母线砂轮结构，该砂轮由砂轮基体1和电镀层2两部分组成，其间关系是：电镀层2覆盖在砂轮基体的轮缘1-3上。
如图1(a)、(b)所示的砂轮母线结构，一种叶片全型面组合砂轮，它由五段主要母线组成，如图2(a)分别称为缘板母线3、叶根圆弧母线4、大叶身母线5、小叶身母线6、进排气边母线7(如图2(b))。该砂轮的特点是五段主要工作母线彼此相切，母线的两端点所在的圆锥角度的设置要便于避免主轴和叶片夹具和转台发生碰撞。
磨削时，如图3(b)所示，大叶身母线5加工尺寸较大叶片叶身，小叶身母线6加工小尺寸叶片叶身，进给方向可以是横向、纵向或螺旋方向任意一种；如图3(d)所示，叶根圆弧母线4加工叶根圆弧，进给方向主要是横向、或螺旋方向，特殊情况下可以沿纵向进给；如图3(e)所示，缘板母线3加工缘板，进给方向主要是螺旋方向。图3(a)为叶片结构示意图。图3(c)为叶身端磨的示意图。

Claims (1)

1.一种适合叶片全型面磨削的组合母线砂轮结构，其特征在于：该砂轮由砂轮基体(1)和电镀层(2)两部分组成，电镀层(2)覆盖在砂轮基体的轮缘(1-3)上；
所述砂轮基体(1)由砂轮杆(1-1)、轮毂(1-2)和轮缘(1-3)三部分组成，上述三部分整体精密车削后，再磨削至所要求精度；该砂轮杆(1-1)是圆柱杆件；该轮毂(1-2)呈圆弧形状；该轮缘(1-3)是由五段圆弧线段组成的母线旋转结构，分别为缘板母线(3)、叶根圆弧母线(4)、大叶身母线(5)、小叶身母线(6)、进排气边母线(7)；其位置关系依据磨削经验参数确定，进排气边母线(7)位于缘板母线(3)上，具体位置依据经验参数确定；五段母线即缘板母线(3)、叶根圆弧母线(4)、大叶身母线(5)、小叶身母线(6)、进排气边母线(7)的圆弧彼此相切，叶身、叶根圆弧和缘板采用不同曲率半径的砂轮母线，叶身周磨圆弧和缘板磨削圆弧之间的夹角的设计要小于缘板和叶身之间的最小夹角；所述电镀层(2)为CBN磨料电镀至轮缘表面；
其中，大叶身母线(5)加工尺寸较大叶片叶身，小叶身母线(6)加工小尺寸叶片叶身，进给方向可以是横向、纵向或螺旋方向任意一种；叶根圆弧母线(4)加工叶根圆弧，进给方向可以为横向、螺旋方向或纵向进给；缘板母线(3)加工缘板，进给方向为螺旋方向。
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