CN104942683B - 叶片双头砂带磨削中心 - Google Patents

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CN104942683B CN201510393321.7A CN201510393321A CN104942683B CN 104942683 B CN104942683 B CN 104942683B CN 201510393321 A CN201510393321 A CN 201510393321A CN 104942683 B CN104942683 B CN 104942683B
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Abstract

本发明公开一种叶片双头砂带磨削中心，床身(1)顶面并排有左立柱(2)和右立柱(3)，左立柱(2)上通过左进给组件连接有左支撑箱(4)，右立柱(3)上通过右进给组件连接有所述右支撑箱(5)，且左、右进给组件能带动对应的支撑箱沿Z轴和Y轴进给移动；左支撑箱(4)上连接有型面磨头(6)，该型面磨头用于磨削叶片的型面；所述右支撑箱(5)上连接有圆磨头(7)，该圆磨头用于磨削叶片的叶根和阻尼台。本发明不仅加工效率高，而且加工后叶片的表面质量高，粗糙度小，产品一致性好，还具有可靠性高、成本低廉、工人劳动强度低等优点，能够有效地打磨发动机叶片。

Description

叶片双头砂带磨削中心
技术领域
本发明属于磨床技术领域，具体地说，特别涉及一种叶片双头砂带磨削中心。
背景技术
航空发动机是飞机的“心脏”，而叶片是精密复杂的高技术产品，在发动机上占有重要地位，对航空发动机的性能有着至关重要的影响。叶片的主要作用在于与发动机腔体配合形成空气或者燃气截面及方向的不断变化，与主轴或涡轮盘等配合实现燃气发生器高温压缩易燃气流，同时能保证燃气的高速流动并转换为所需要的飞机运动动力。其特点表现为形状和载荷情况十分复杂，长期在高温、高压和高速状态的恶劣工作环境下运转，以满足高性能的要求，并确保安全可靠地运行。
针对航空发动机的复杂工作条件，航发叶片选用GH4169高温镍基合金，GH4169属于难加工材料，可磨性较差。叶片的外形复杂，根据机型的不同、叶片的特点和叶片的位置，叶片的结构又各不相同。叶片结构的复杂性决定了叶片加工位置的复杂性、尺寸的可变性和形状的不规则性。影响叶片质量的不仅有叶片的几何形状，还有叶片的外观质量，如叶片型面曲线、叶身表面粗糙度、波纹度、进排气边缘的曲率半径以及工作边缘与叶身转接圆滑度等。目前，一般是先通过铣刀铣削叶片，然后通过人工方式打磨。
现有加工方式存在以下缺陷：
1、叶片型面是复杂空间自由曲面，对叶片的表面粗糙度、波纹度以及进排气边缘的曲率半径要求较高，而现有铣削方式加工后表面粗糙度较大，产品表面质量不高；
2、叶片叶根和阻尼台属于难加工部位，传统方法采用人工打磨方式，不能保证表面质量和一致性，且加工效率低，劳动强度高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种产品质量好、加工效率高的叶片双头砂带磨削中心。
本发明的技术方案如下：一种叶片双头砂带磨削中心，其特征在于：包括床身(1)和右支撑箱(5)，其中床身(1)顶面并排有左立柱(2)和右立柱(3)，左立柱(2)上通过左进给组件连接有左支撑箱(4)，右立柱(3)上通过右进给组件连接有所述右支撑箱(5)，且左、右进给组件能带动对应的支撑箱沿Z轴和Y轴进给移动；
所述左支撑箱(4)上连接有型面磨头(6)，该型面磨头用于磨削叶片的型面，且型面磨头(6)包括左主轴(6a)、上支撑板(6j)、和左磨削砂带(6p)，其中：所述左主轴(6a)呈竖直设置，该左主轴穿过左支撑箱(4)的安装孔，并通过轴承支撑在左支撑箱上，且左支撑箱(4)上、下端分别固设有用于对左主轴(6a)轴向限位的端盖(6b)；所述左主轴(6a)上部固套有左扇形齿轮(6c)，该左扇形齿轮与第一电机(6d)输出轴上端的左小齿轮(6e)常啮合；所述左主轴(6a)下端固设有竖直的左支架(6f)，该左支架上部安装有可转动的左过渡轮(6g)，且左支架(6f)下端安装有可转动的左接触轮(6h)；
所述上支撑板(6j)和下支撑板(6k)分别固套在左主轴(6a)上、下部，这两块支撑板与同一块左立板(6l)的后板面固定，在左立板上部水平安装有第二电机(6m)，该第二电机的输出轴前端固套有驱动轮(6n)；所述驱动轮(6n)下方设有可转动的左张紧轮(6o)，该左张紧轮的支撑轴固定安装在所述左立板(6l)上；所述左磨削砂带(6p)为环形砂带，该左磨削砂带绕在所述驱动轮(6n)、左过渡轮(6g)、左张紧轮(6o)和左接触轮(6h)外面，并在往复移动时粗、精磨叶片的型面；
所述右支撑箱(5)上连接有圆磨头(7)，该圆磨头用于磨削叶片的叶根和阻尼台，且圆磨头(7)包括右主轴(7a)、右立板(7f)和右磨削砂带(7m)，其中：所述右主轴(7a)竖直设置，该右主轴穿过所述右支撑箱(5)上的安装孔，并通过轴承支撑在该右支撑箱上，且右支撑箱(5)上、下端分别设有用于对右主轴轴向限位的限位端盖(7b)；所述右主轴(7a)上部固套有右扇形齿轮，该右扇形齿轮与第三电机输出轴上端的右小齿轮常啮合；所述右主轴(7a)下端固定有竖直的右支架(7c)，该右支架中部设有可转动的右过渡轮(7d)，且右支架(7c)下端设有可转动的右接触轮(7e)；
所述右立板(7f)下部开有一个缺口，所述右支撑箱(5)位于该缺口中，且右立板通过上、下连接座(7g、7h)与所述右主轴(7a)的两端固定连接；所述右立板(7f)上部左右并排有结构及尺寸相同的卷带轮(7j)和放带轮(7k),这两个带轮分别在对应的电机带动下转动，且这两个带轮的转速相等，转向相反；两个所述带轮与上连接座(7g)之间设有可转动的右张紧轮(7l)，该张紧轮的支撑轴固定安装在所述右立板(7f)上；所述右磨削砂带(7m)的一端绕在卷带轮(7j)上，其另一端绕在所述放带轮(7k)上，该右磨削砂带(7m)的其余部分绕在所述右张紧轮(7l)、右过渡轮(7d)和右接触轮(7e)外面，且右磨削砂带(7m)移动时粗、精磨叶片的叶根和阻尼台。
在上述本案中，本案通过左磨削砂带(6p)粗、精磨叶片的型面，并通过右磨削砂带(7m)粗、精磨叶片的叶根和阻尼台。与传统工艺先通过铣刀铣削叶片，然后通过人工方式打磨相比，本案不仅加工效率高，而且产品表面质量高，粗糙度小，产品一致性好，还具有成本低廉、工人劳动强度低的优点，能够有效地打磨发动机叶片。
作为优选，所述床身(1)前表面上、下并排有水平设置的第一直线导轨(8)，分度盘连接座(9)与这两根第一直线导轨滑动配合，且分度盘连接座(9)通过第一滚珠丝杠副与床身(1)上的第四电机(10)相连，并可在该第四电机带动下沿X轴左右移动；
所述分度盘连接座(9)前端固定有一个转台(11)，在转台的前端安装有工作台(12)，该工作台的顶面可以安装装夹叶片的工装。
采用以上结构，这样就可以固定安装叶片，并可让叶片沿X轴左右移动，并且转台(11)可以让叶片沿Y轴旋转，从而调整叶片的位置，以便进行加工，且只需要一个装夹就可以了，从而避免二次装夹带来累积误差的缺陷。
在本案中，所述左、右进给组件的结构完全相同，该左进给组件包括第二直线导轨(13)和左升降电机(15)，其中：所述第二直线导轨(13)左右并排在所述左立柱(2)前表面，这些第二直线导轨与左升降座(14)滑动配合；所述左升降电机(15)竖直安装在左立柱(2)顶面，该左升降电机通过第二滚珠丝杠副与所述左升降座(14)相连，从而带动该左升降座沿所述Z轴升降；所述左升降座(14)上水平安装有伸缩电机(16)，该伸缩电机通过第三滚珠丝杠副与所述左支撑箱(4)相连，从而可以带动该左支撑箱沿所述Y轴前后移动。
采用以上结构，不仅结构简单，易于实施，而且能够可靠地带动左、右支撑箱沿Y轴前后移动。当然，在实际制造过程中，也可以设计其他结构的进给组件，并且左、右进给组件的结构也可以不相同，并不局限于本案所述的结构。
作为优选，所述左升降座(14)上通过直线轴承安装有两根导柱(17)，这两根导柱分设在所述伸缩电机(16)的上下方，且两根导柱(17)的前端与所述左支撑箱(4)后表面固定。
采用以上结构，所述导柱(17)具有导向功能，很更好地保证左支撑箱(4)沿Y轴前后移动。
有益效果：本发明不仅加工效率高，而且加工后叶片的表面质量高，粗糙度小，产品一致性好，还具有可靠性高、成本低廉、工人劳动强度低等优点，能够有效地打磨发动机叶片。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1的左视图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1、2所示，一种叶片双头砂带磨削中心，主要由床身1、左立柱2、右立柱3、左支撑箱4、右支撑箱5、型面磨头6和圆磨头7等构成。其中，在床身1前表面上、下并排有两根第一直线导轨8，这两根第一直线导轨8水平设置。分度盘连接座9与这两根第一直线导轨8滑动配合，且分度盘连接座9通过第一滚珠丝杠副与第四电机10相连，该第四电机10水平安装在床身1左部，且第四电机10为伺服电机。当第四电机10启动时，可以带动分度盘连接座9沿X轴左右移动。同时，分度盘连接座9前端固定有一个外购的转台11，在转台11的前端安装有工作台12，该工作台的顶面开有T形槽，可以在该T形槽中安装装夹叶片的工装。使用时，第四电机10和转台11工作时，可以带动叶片沿X轴左右移动和绕Y轴旋转。
在床身1的顶面并排有左立柱2和右立柱3，左立柱2上通过左进给组件连接有左支撑箱4，右立柱3上通过右进给组件连接有右支撑箱5，且左进给组件和右进给组件能带动对应的支撑箱沿Z轴和Y轴进给移动。
从图1、2可看出，左进给组件和右进给组件的结构在本案中完全相同，该左进给组件主要由第二直线导轨13、左升降座14、左升降电机15、伸缩电机16和导柱17构成。其中，第二直线导轨13左右并排在左立柱2的前表面，这些第二直线导轨与左升降座14滑动配合。左升降电机15竖直安装在左立柱2的顶面，该左升降电机15通过第二滚珠丝杠副与左升降座14相连，从而带动该左升降座14沿Z轴升降。在左升降座14上水平安装有伸缩电机16，该伸缩电机16通过第三滚珠丝杠副与左支撑箱4相连，从而可以带动该左支撑箱16沿Y轴前后移动。
作为优选，在左升降座14上通过直线轴承安装有两根导柱17，这两根导柱17分设在伸缩电机16的上下方，且两根导柱17前端与左支撑箱4的后表面固定。
从图1、2可看出，左支撑箱4上连接有型面磨头6，该型面磨头6用于磨削叶片的型面。型面磨头6主要由左主轴6a、端盖6b、左扇形齿轮6c、第一电机6d、左小齿轮6e、左支架6f和左过渡轮6g等构成。其中，左主轴6a呈竖直设置，该左主轴6a穿过左支撑箱4的安装孔，并通过轴承支撑在左支撑箱上。并且，左支撑箱4上端和下端分别固设有端盖6b，该端盖6b用于压住轴承，并对左主轴6a轴向限位。左主轴6a上部固套有一个左扇形齿轮6c，该左扇形齿轮6c与第一电机6d输出轴上端的左小齿轮6e常啮合，而第一电机6d为伺服电机，并竖直安装在左支撑箱4上。左主轴6a下端固设有竖直的左支架6f，该左支架6f的轴心线与左主轴6a的轴心线在同一条直线上。在左支架6f上部安装有可转动的左过渡轮6g，该左过渡轮6g的支撑轮固定在左支架6f上。左支架6f下端安装有可转动的左接触轮6h，该左过渡轮6g的支撑轮固定在左支架6f上。
上支撑板6j和下支撑板6k分别固套在左主轴6a上部和下部，这两块支撑板与同一块左立板6l的后板面固定。在左立板上部水平安装有第二电机6m，该第二电机6m的输出轴前端固套有驱动轮6n。驱动轮6n下方设有可转动的左张紧轮6o，该左张紧轮6o的支撑轴固定安装在左立板6l上。在本案中，驱动轮6n的轴心线水平，并与左过渡轮6g、左张紧轮6o和左接触轮6h的轴心线相互平行。左磨削砂带6p为外购的环形砂带，该左磨削砂带6p绕在驱动轮6n、左过渡轮6g、左张紧轮6o和左接触轮6h外面，并在往复移动时粗、精磨叶片的型面。需要说明的是，粗、精磨叶片的型面时，需要更换对应的左磨削砂带6p，且精磨叶片型面时左磨削砂带6p的粒度小于粗磨叶片型面时左磨削砂带6p的粒度。
从图1、2还可看出，右支撑箱5上连接有圆磨头7，该圆磨头7用于磨削叶片的叶根和阻尼台。圆磨头7主要由右主轴7a、限位端盖7b、右支架7c、右过渡轮7d和右接触轮7e等构成。其中，右主轴7a竖直设置，该右主轴7a穿过右支撑箱5上的安装孔，并通过轴承支撑在该右支撑箱5上。右支撑箱5的上端和下端均分别设有限位端盖7b，该限位端盖7b用于压住轴承，从而对右主轴7b轴向限位。右主轴7a上部固套有右扇形齿轮(图中未标记出)，该右扇形齿轮与第三电机输出轴上端的右小齿轮常啮合，且第三电机安装在右支撑箱5上。右主轴7a下端固定有竖直的右支架7c，该右支架的轴心线与右主轴7a的轴心线在同一条直线上。在右支架7c中部设有可转动的右过渡轮7d，该右过渡轮7d的支撑轴固定在右支架7c上。在右支架7c下端设有可转动的右接触轮7e，该右接触轮7e的支撑轴固定在右支架7c上。
右立板7f下部开有一个缺口，右支撑箱5位于该缺口中，右立板7f上固定有上连接座7g和下连接座7h，而上连接座7g和下连接座7h同时固套在右主轴7a上。右立板7f的上部左右并排有卷带轮7j和放带轮7k,这两个带轮的结构及尺寸相同。卷带轮7j和放带轮7k分别在对应的电机带动下转动，且这两个带轮的转速相等，转向相反。
卷带轮7j和放带轮7k与上连接座7g之间设有可转动的右张紧轮7l，该张紧轮的支撑轴固定安装在右立板7f上。在本案中，右张紧轮7l有两组，这两组右张紧轮7l左右并排，每组右张紧轮7l又包含两个右张紧轮7l，这两个右张紧轮7l也是左右并排，且紧靠在一起。同时，卷带轮7j的轴心线水平，并与放带轮7k、右张紧轮7l、右过渡轮7d和右接触轮7e的轴心线相互平行。右磨削砂带7m的一端绕在卷带轮7j上，右磨削砂带7m的另一端绕在放带轮7k上，该右磨削砂带7m的其余部分绕在右张紧轮7l、右过渡轮7d和右接触轮7e外面。并且，右磨削砂带7m在上述轮之间来回移动时，可以粗磨和精磨叶片的叶根和阻尼台。需要特别说明的是，右磨削砂带7m粗、精磨叶片叶根和阻尼台时需要更换对应的右磨削砂带7m，精磨叶片叶根和阻尼台时右磨削砂带7m的粒度小于粗磨叶片叶根和阻尼台时右磨削砂带7m的粒度。
所述圆角磨头7是模拟人工研磨的方法，依靠伺服电机驱动卷带轮7j，在卷带轮7j和过渡轮系的作用下，使得右磨削砂带7m能够产生一定速率的磨削往复运动。本案采用西门子Simotion位置控制系统，可实现左磨削砂带6p和右磨削砂带7m的恒速磨削运动以及磨削砂带的自动更新，大大减少了更换磨削砂带的时间，提高了叶片的加工效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不以本发明为限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种叶片双头砂带磨削中心，其特征在于：包括床身(1)和右支撑箱(5)，其中床身(1)顶面并排有左立柱(2)和右立柱(3)，左立柱(2)上通过左进给组件连接有左支撑箱(4)，右立柱(3)上通过右进给组件连接有所述右支撑箱(5)，且左、右进给组件能带动对应的支撑箱沿Z轴和Y轴进给移动；
所述左支撑箱(4)上连接有型面磨头(6)，该型面磨头用于磨削叶片的型面，且型面磨头(6)包括左主轴(6a)、上支撑板(6j)、和左磨削砂带(6p)，其中：所述左主轴(6a)呈竖直设置，该左主轴穿过左支撑箱(4)的安装孔，并通过轴承支撑在左支撑箱上，且左支撑箱(4)上、下端分别固设有用于对左主轴(6a)轴向限位的端盖(6b)；所述左主轴(6a)上部固套有左扇形齿轮(6c)，该左扇形齿轮与第一电机(6d)输出轴上端的左小齿轮(6e)常啮合；所述左主轴(6a)下端固设有竖直的左支架(6f)，该左支架上部安装有可转动的左过渡轮(6g)，且左支架(6f)下端安装有可转动的左接触轮(6h)；
所述上支撑板(6j)和下支撑板(6k)分别固套在左主轴(6a)上、下部，这两块支撑板与同一块左立板(6l)的后板面固定，在左立板上部水平安装有第二电机(6m)，该第二电机的输出轴前端固套有驱动轮(6n)；所述驱动轮(6n)下方设有可转动的左张紧轮(6o)，该左张紧轮的支撑轴固定安装在所述左立板(6l)上；所述左磨削砂带(6p)为环形砂带，该左磨削砂带绕在所述驱动轮(6n)、左过渡轮(6g)、左张紧轮(6o)和左接触轮(6h)外面，并在往复移动时粗、精磨叶片的型面；
所述右支撑箱(5)上连接有圆磨头(7)，该圆磨头用于磨削叶片的叶根和阻尼台，且圆磨头(7)包括右主轴(7a)、右立板(7f)和右磨削砂带(7m)，其中：所述右主轴(7a)竖直设置，该右主轴穿过所述右支撑箱(5)上的安装孔，并通过轴承支撑在该右支撑箱上，且右支撑箱(5)上、下端分别设有用于对右主轴轴向限位的限位端盖(7b)；所述右主轴(7a)上部固套有右扇形齿轮，该右扇形齿轮与第三电机输出轴上端的右小齿轮常啮合；所述右主轴(7a)下端固定有竖直的右支架(7c)，该右支架中部设有可转动的右过渡轮(7d)，且右支架(7c)下端设有可转动的右接触轮(7e)；
所述右立板(7f)下部开有一个缺口，所述右支撑箱(5)位于该缺口中，且右立板通过上、下连接座(7g、7h)与所述右主轴(7a)的两端固定连接；所述右立板(7f)上部左右并排有结构及尺寸相同的卷带轮(7j)和放带轮(7k),这两个带轮分别在对应的电机带动下转动，且这两个带轮的转速相等，转向相反；两个所述带轮与上连接座(7g)之间设有可转动的右张紧轮(7l)，该张紧轮的支撑轴固定安装在所述右立板(7f)上；所述右磨削砂带(7m)的一端绕在卷带轮(7j)上，其另一端绕在所述放带轮(7k)上，该右磨削砂带(7m)的其余部分绕在所述右张紧轮(7l)、右过渡轮(7d)和右接触轮(7e)外面，且右磨削砂带(7m)移动时粗、精磨叶片的叶根和阻尼台；
所述床身(1)前表面上、下并排有水平设置的第一直线导轨(8)，分度盘连接座(9)与这两根第一直线导轨滑动配合，且分度盘连接座(9)通过第一滚珠丝杠副与床身(1)上的第四电机(10)相连，并可在该第四电机带动下沿X轴左右移动；所述分度盘连接座(9)前端固定有一个转台(11)，在转台的前端安装有工作台(12)，该工作台的顶面可以安装装夹叶片的工装；
所述左、右进给组件的结构完全相同，该左进给组件包括第二直线导轨(13)和左升降电机(15)，其中：所述第二直线导轨(13)左右并排在所述左立柱(2)前表面，这些第二直线导轨与左升降座(14)滑动配合；所述左升降电机(15)竖直安装在左立柱(2)顶面，该左升降电机通过第二滚珠丝杠副与所述左升降座(14)相连，从而带动该左升降座沿所述Z轴升降；所述左升降座(14)上水平安装有伸缩电机(16)，该伸缩电机通过第三滚珠丝杠副与所述左支撑箱(4)相连，从而可以带动该左支撑箱沿所述Y轴前后移动。
2.根据权利要求1所述的叶片双头砂带磨削中心，其特征在于：所述左升降座(14)上通过直线轴承安装有两根导柱(17)，这两根导柱分设在所述伸缩电机(16)的上下方，且两根导柱(17)的前端与所述左支撑箱(4)后表面固定。
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