CN105479319B - 一种整体叶盘叶片自动化复合运动光整方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种整体叶盘叶片自动化复合运动光整方法及装置，根据整体叶盘叶片精铣加工状态、各叶片之间的相互遮挡情况以及零件的材料状态。首先，确定光整工艺中磨料和辅助剂的类型、整体叶盘零件的摆放姿态以及料箱和零件独立运动参数；然后，通过叶片滞留区域的表面状态提高情况确定复合运动的相关参数；并通过对叶片开敞性优越区域进行性测量及补偿，最终实现整体叶盘叶片表面各区域的粗糙度等级提升及精确成形。本发明的优点如下：1)取代手工抛光，实现了产品的自动化成形制造；2)提高产品的加工效率80％；3)保证各叶片最终状态的一致性，提高产品合格率75％；4)有效延长产品的使用周期，从而降低产品的综合成本。

Description

一种整体叶盘叶片自动化复合运动光整方法及装置
技术领域
本发明涉及机械加工领域，具体说是一种整体叶盘叶片自动化复合运动光整方法及装置。
背景技术
随着推进器、鼓风机、汽轮机、压缩机等动力输出设备对高性能指标的迫切需求，各种整体结构、复杂型面的零件得到广泛应用。对于整体叶盘、叶轮结构零件而言，其叶身型面的最终加工状态是否符合设计图纸的要求对于其效能的发挥起着极其重大的影响，或者可以说直接影响着设备的工作性能和使用寿命。为提高动力输出设备的性能，整体叶轮、叶盘结构零件的叶片多为非直纹面叶型，且扭转较大，叶型截面前后缘半径小；同时，由于叶片数量多，互相遮挡，导致叶片表面的粗糙度等级提升相当困难，始终伴随着进排气边缘形状的一致性差问题。
目前，整体叶盘叶身型面粗糙度主要依靠手工抛修+振动光饰工艺保证。而手工抛修过多的依赖操作者的技能和经验，一致性与稳定性难以控制。各叶片间尺寸与表面状态的差异，将会使转子在实际工作过程中的振动和离心力变大，降低自身寿命的同时，使发动机的总体性能大幅下降。同时，由于缺乏对叶片表面完整性的认知与研究，只考虑产品的几何尺寸，对加工性、使用要求缺乏深度研究，对产品的物理特性、使用性能要求也没有深度理解。表面完整性的检测也只局限于表面粗糙度、表面的圆滑转接(按标准件验收)。这将大大缩短产品的寿命周期。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种整体叶盘叶片自动化复合运动光整方法及装置。具体技术方案如下：
根据整体叶盘叶片精铣加工状态、各叶片之间的相互遮挡情况以及零件的材料状态。首先，确定光整工艺中磨料和辅助剂的类型、整体叶盘零件的摆放姿态以及料箱和零件独立运动参数；然后，通过叶片滞留区域的表面状态提高情况确定复合运动的相关参数；并通过对叶片开敞性优越区域进行性测量及补偿，最终实现整体叶盘叶片表面各区域的粗糙度等级提升及精确成形。具体步骤如下：
步骤1：根据整体叶盘叶片与盘体轴线之间的夹角α，确定盘体与回转料箱截面的角度值，该角度值要控制在α±2°之间，以确保磨料顺畅的流过两叶片之间；
步骤2：将光整工装与整体叶盘进行装配，通过连接销将安装板与整体叶盘连接，实现工装与零件的同步运动；光整工装要保证整体叶盘的盘体不受磨料影响；
步骤3：将整体叶盘与关节臂机构通过光整工装进行连接；同时，工装中心孔要与关节臂机构末端的伺服电机输出轴进行连接，实现叶盘的匀速自转；
步骤4：通过关节臂结构将整体叶盘与转动料箱截面之间的角度调整至α±2°之间；
步骤5：根据整体叶盘叶片的高度，调整料箱中的磨料，保证磨料将最低点的3～4片叶片全部浸没；
步骤6：设定整体叶盘的自转速度；
步骤7：设定料箱的自转速度；
步骤8：根据整体叶盘的结构特点设定光整时间，完成叶片的单面光整加工；
步骤9：通过关节臂末端旋转180°，实现整体叶盘叶片的另一面与转动料箱截面之间的角度为α±2°之间；
步骤10：将整体叶盘自转方向反转；
步骤11：将料箱自转方向反转；
步骤12：完成整体叶盘自动化复合运动光整加工。
本发明进一步公开了一种实现所述方法的光整装置，包括转动料箱1、磨料2、叶盘3、叶片4、关节臂机构5、固定装置6，叶片设置在叶盘内，叶盘在关节臂机构内的驱动机构作用下旋转，关节臂机构设置在固定装置上；叶盘盘体与回转料箱截面的角度为α±2°；α为整体叶盘叶片与盘体轴线之间的夹角。
本发明的优点如下：
1)取代手工抛光，实现了产品的自动化成形制造；2)提高产品的加工效率80％；3)保证各叶片最终状态的一致性，提高产品合格率75％；4)有效延长产品的使用周期，从而降低产品的综合成本。
附图说明
图1是复合运动光整俯视图；
图2是复合运动光整正视图；
图3是叶片与盘体的安装角示意图；
图4光整工装示意图；
图中，1转动料箱，2磨料，3叶盘，4叶片，5关节臂机构，6固定装置，7料箱转动机构，8连接销,9下安装板,10上安装板。
具体实施方式
下面结合附图具体说明本发明，
根据整体叶盘叶片精铣加工状态、各叶片之间的相互遮挡情况以及零件的材料状态。首先，确定光整工艺中磨料和辅助剂的类型、整体叶盘零件的摆放姿态以及料箱和零件独立运动参数；然后，通过叶片滞留区域的表面状态提高情况确定复合运动的相关参数；并通过对叶片开敞性优越区域进行性测量及补偿，最终实现整体叶盘叶片表面各区域的粗糙度等级提升及精确成形。具体步骤如下：
步骤1：根据整体叶盘叶片与盘体的安装角α，确定盘体与回转料箱截面的角度值，该角度要控制在α±2°之间，以确保磨料顺畅的流过两叶片之间；
步骤2：将光整工装与整体叶盘进行装配，通过连接销将安装板与整体叶盘连接，实现工装与零件的同步运动；光整工装要保证整体叶盘的盘体不受磨料影响；
步骤3：将整体叶盘与关节臂机构通过光整工装进行连接；同时，工装中心孔要与关节臂机构末端的伺服电机输出轴进行连接，实现叶盘的匀速自转；
步骤4：通过关节臂结构将整体叶盘与转动料箱截面之间的角度调整至α±2°之间；
步骤5：根据整体叶盘叶片的高度，调整料箱中的磨料，保证磨料将最低点的3～4片叶片全部浸没；
步骤6：设定整体叶盘的自转速度；
步骤7：设定料箱的自转速度；
步骤8：根据整体叶盘的结构特点设定光整时间，完成叶片的单面光整加工；
步骤9：通过关节臂末端旋转180°，实现整体叶盘叶片的另一面与转动料箱截面之间的角度为α±2°之间；
步骤10：将整体叶盘自转方向反转；
步骤11：将料箱自转方向反转；
步骤12：完成整体叶盘自动化复合运动光整加工。
本发明进一步公开了一种实现所述方法的光整装置，包括转动料箱1、磨料2、叶盘3、叶片4、关节臂机构5、固定装置6，叶片4设置在叶盘内3，叶盘在关节臂机构内的驱动机构作用下旋转，关节臂机构设置在固定装置上；叶盘盘体与回转料箱截面的角度为α±2°。

Claims (2)

1.一种整体叶盘叶片自动化复合运动光整方法，其特征在于步骤如下：
步骤1：根据整体叶盘叶片与盘体轴线之间的夹角α，确定盘体与回转料箱截面的角度值，该角度值要控制在α±2°之间，以确保磨料顺畅的流过两叶片之间；
步骤2：将光整工装与整体叶盘进行装配，通过连接销将安装板与整体叶盘连接，实现工装与零件的同步运动；光整工装要保证整体叶盘的盘体不受磨料影响；
步骤3：将整体叶盘与关节臂机构通过光整工装进行连接；同时，工装中心孔要与关节臂机构末端的伺服电机输出轴进行连接，实现叶盘的匀速自转；
步骤4：通过关节臂结构将整体叶盘与转动料箱截面之间的角度调整至α±2°之间；
步骤5：根据整体叶盘叶片的高度，调整料箱中的磨料，保证磨料将最低点的3～4片叶片全部浸没；
步骤6：设定整体叶盘的自转速度；
步骤7：设定料箱的自转速度；
步骤8：根据整体叶盘的结构特点设定光整时间，完成叶片的单面光整加工；
步骤9：通过关节臂末端旋转180°，实现整体叶盘叶片的另一面与转动料箱截面之间的角度为α±2°之间；
步骤10：将整体叶盘自转方向反转；
步骤11：将料箱自转方向反转；
步骤12：完成整体叶盘自动化复合运动光整加工。
2.一种实现权利要求1所述方法的光整装置，其特征在于：包括转动料箱、磨料、叶盘、叶片、关节臂机构、固定装置，叶片设置在叶盘内，叶盘在关节臂机构内的驱动机构作用下旋转，关节臂机构设置在固定装置上；叶盘盘体与回转料箱截面的角度为α±2°；α为整体叶盘叶片与盘体轴线之间的夹角。
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