CN105479341A - 航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具及修整方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具及修整方法。航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具，包括用于在磨床的外磨导轨面上找正并安装在外磨导轨面上的底座、固接于底座上用于悬挂结构的悬臂梁以及转动连接在悬臂梁的悬臂与底座之间用于调整对砂轮的修整角度并对磨床上的砂轮进行修整的修整机构；修整机构的转动轴沿竖直方向布置，修整机构绕转动轴进行水平转动以对磨床上的砂轮进行修整；悬臂梁布设于修整机构的转动轨迹外。能够保证在砂轮待修整面的修整形态以及保证砂轮的修整精度。适用于各种航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮的修整。

Description

航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具及修整方法

技术领域

本发明涉及航空发动机疲劳试样加工技术领域，特别地，涉及一种航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具。此外，本发明还涉及一种包括上述航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具的航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮的修整方法。

背景技术

航空发动机领在疲劳试样的普通磨削加工中，圆弧形面的磨削是一个技术难点，而砂轮的修整对磨削精度起着重要作用。传统的砂轮修整是通过砂轮修整笔进行手工修整，或者采用成型修整器(如滚轮)进行修整。但这两种方法修整后的砂轮都会产生圆弧形状误差，影响加工后试样的形状精度。影响砂轮修整精度的原因有两方面：一是修整器本身的精度；二是操作不当。如在使用砂轮修整笔手工修整砂轮时，若人为操作不当，使修整器与过砂轮中心线的水平面偏离，由此造成砂轮修整的形状误差。

发明内容

本发明提供了一种航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具及修整方法，以解决现有的航空发动机疲劳试样磨削砂轮修整方法，由于修整器本身的精度差异以及操作不到，容易影响到砂轮的修整精度以及修整形状的误差，并且这种误差难以控制的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具，包括用于在磨床的外磨导轨面上找正并安装在外磨导轨面上的底座、固接于底座上用于悬挂结构的悬臂梁以及转动连接在悬臂梁的悬臂与底座之间用于调整对砂轮的修整角度并对磨床上的砂轮进行修整的修整机构；修整机构的转动轴沿竖直方向布置，修整机构绕转动轴进行水平转动以对磨床上的砂轮进行修整；悬臂梁布设于修整机构的转动轨迹外。

进一步地，修整机构包括用于安装修整笔的安装段、转动连接于悬臂梁的悬臂上并用于避让砂轮的第一弧形段以及转动连接于底座上并用于避让砂轮的第二弧形段；安装段上装配有用于安装修整笔并可沿轴向移动调节的套管，套管与安装段之间还设有用于套管沿套管轴向调节后的定位的定位件。

进一步地，第一弧形段与第二弧形段的弧度相同；第一弧形段与第二弧形段的竖向高度相同或者不同。

进一步地，套管设于安装段的中部；第一弧形段和第二弧形段采用相同的结构，第一弧形段与第二弧形段沿套管的中心线对称布置。

进一步地，第一弧形段通过竖向布置的第一轴位螺钉转动连接于悬臂上；第二弧形段通过竖向布置的第二轴位螺钉转动连接于底座上。

进一步地，悬臂梁通过用于防止悬臂梁与底座发生相对转动的内六角螺钉进行连接固定。

进一步地，底座上开设有用于在磨床的外磨导轨面上找正并与磨床的外磨导轨面进行固接的定位连接孔。

进一步地，底座的水平截面形状为T形；内六角螺钉和/或定位连接孔均处于T形的底座的中轴线上。

进一步地，底座或者修整机构设有用于精确控制修整弧度的刻度标识。

根据本发明的另一方面，还提供了一种航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮的修整方法，采用上述航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具，包括以下步骤：将修整工具的底座通过定位连接孔在磨床的工作台上找正并通过螺栓安装在磨床的工作台上，确定修整工具的高度，使修整笔的笔尖与砂轮的中心同高；修整砂轮外圆弧时，修整笔沿套管的轴向向砂轮的待修整面进行调整，砂轮修整圆弧的半径取决于修整笔的笔尖与修整机构转动轴轴线的相对移动距离；调整好修整笔笔尖与修整机构转动轴轴线的相对移动距离后，固定套管以修整机构转动轴轴线旋转修整机构，打出砂轮上的修整圆弧。

本发明具有以下有益效果：

航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具，通过底座实现整个修整工具在磨床上的找正和结构定位，通过找正确定修整工具的修整基础；通过转动连接于悬臂与底座之间的修整机构进行修整角度的调整，从而克服修整工具本身存在的结构误差；悬臂梁布设于修整机构的转动轨迹外，以防止悬臂梁对修整机构转动的运动阻碍；通过修整机构沿转动轴的往复转动，以实现对砂轮待修整部位的弧形角度修整。从而保证在砂轮待修整面的修整形态以及保证砂轮的修整精度。适用于各种航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮的修整。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的底座的结构示意图；

图3是本发明优选实施例的砂轮的结构示意图。

图例说明：

1、底座；2、悬臂梁；201、悬臂；3、修整机构；301、安装段；302、第一弧形段；303、第二弧形段；4、修整笔；5、套管；6、内六角螺钉；7、定位连接孔；8、第一轴位螺钉；9、第二轴位螺钉。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具的结构示意图；图2是本发明优选实施例的底座的结构示意图；图3是本发明优选实施例的砂轮的结构示意图。

如图1所示，本实施例的航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具，包括用于在磨床的外磨导轨面上找正并安装在外磨导轨面上的底座1、固接于底座1上用于悬挂结构的悬臂梁2以及转动连接在悬臂梁2的悬臂201与底座1之间用于调整对砂轮的修整角度并对磨床上的砂轮进行修整的修整机构3；修整机构3的转动轴沿竖直方向布置，修整机构3绕转动轴进行水平转动以对磨床上的砂轮进行修整；悬臂梁2布设于修整机构3的转动轨迹外。航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具，通过底座实现整个修整工具在磨床上的找正和结构定位，通过找正确定修整工具的修整基础；通过转动连接于悬臂与底座之间的修整机构进行修整角度的调整，从而克服修整工具本身存在的结构误差；悬臂梁布设于修整机构的转动轨迹外，以防止悬臂梁对修整机构转动的运动阻碍；通过修整机构沿转动轴的往复转动，以实现对砂轮待修整部位的弧形角度修整。从而保证在砂轮待修整面的修整形态以及保证砂轮的修整精度。适用于各种航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮的修整。

如图1、图2和图3所示，本实施例中，修整机构3包括用于安装修整笔4的安装段301、转动连接于悬臂梁2的悬臂201上并用于避让砂轮的第一弧形段302以及转动连接于底座1上并用于避让砂轮的第二弧形段303。安装段301上装配有用于安装修整笔4并可沿轴向移动调节的套管5。套管5与安装段301之间还设有用于套管5沿套管5轴向调节后的定位的定位件。

如图1所示，本实施例中，第一弧形段302与第二弧形段303的弧度相同.第一弧形段302与第二弧形段303的竖向高度相同或者不同。

如图1所示，本实施例中，套管5设于安装段301的中部。第一弧形段302和第二弧形段303采用相同的结构。第一弧形段302与第二弧形段303沿套管5的中心线对称布置。

如图1和图2所示，本实施例中，第一弧形段302通过竖向布置的第一轴位螺钉8转动连接于悬臂201上。第二弧形段303通过竖向布置的第二轴位螺钉9转动连接于底座1上。

如图1和图2所示，本实施例中，悬臂梁2通过用于防止悬臂梁2与底座1发生相对转动的内六角螺钉6进行连接固定。

如图1和图2所示，本实施例中，底座1上开设有用于在磨床的外磨导轨面上找正并与磨床的外磨导轨面进行固接的定位连接孔7。

如图1和图2所示，本实施例中，底座1的水平截面形状为T形。内六角螺钉6和/或定位连接孔7均处于T形的底座1的中轴线上。

如图1和图2所示，本实施例中，底座1或者修整机构3设有用于精确控制修整弧度的刻度标识。

本实施例的航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮的修整方法，采用上述航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具，包括以下步骤：将修整工具的底座1通过定位连接孔7在磨床的工作台上找正并通过螺栓安装在磨床的工作台上，确定修整工具的高度，使修整笔4的笔尖与砂轮的中心同高；修整砂轮外圆弧时，修整笔4沿套管5的轴向向砂轮的待修整面进行调整，砂轮修整圆弧的半径取决于修整笔4的笔尖与修整机构3转动轴轴线的相对移动距离；调整好修整笔4笔尖与修整机构3转动轴轴线的相对移动距离后，固定套管5以修整机构3转动轴轴线旋转修整机构3，打出砂轮上的修整圆弧。

实施时，提供一种航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具，为立式砂轮修整工具，包括底座1、固定的悬臂梁2、弧形活动架(修整机构3)三大部分，修整砂轮时，修整工具通过底座1上的专用螺栓(设于定位连接孔7内)找正安装在外磨导轨面上，悬臂梁2通过焊接或两根M10螺钉(内六角螺钉)固定在底座1上，活动架(修整机构3)通过上下两根螺钉(第一轴位螺钉8和第二轴位螺钉9)安装在悬臂梁2与底座1之间，可旋转，需要很高的精度及刚性。

修整笔4通过活动的套管5及M6螺钉安装在活动架(修整机构3)的夹持孔中，前后移动套管5可调节砂轮待修整部位的修整弧形半径R大小，来回旋转及设备不断进给可打出砂轮修整弧形半径R。针对多种的疲劳试样。疲劳试样的待修整圆弧以R5mm～R25mm不等，要求连接圆滑，精度高，粗糙度值小，对砂轮修整工具的设计、制造要求较高，还要求能够适应不同R的修整。

修整笔4夹持位置高度：

为了保证修整砂轮整弧形半径R的精度，修整笔的位置高度很重要。使用的外磨设备是M1420，其砂轮中心高为125mm，故确定修整笔夹持高度距离导轨面为：H＝125mm。

夹持孔：

夹持孔的大小很关键，太大会产生震动，由于套管要能移动调节修整弧形半径R，所以也不能太紧。其大小通过套管5确定，而修整笔4也通过M6螺钉固定在套管5内。

修整笔4夹持部分：φ10mm；

套管5：10mm+6mm＝φ16mm；

夹持孔：16mm+0.2mm＝φ16.2mm。

活动架(修整机构3)：

活动架(修整机构3)是修整砂轮时的唯一活动部件，砂轮整弧形半径R的连接圆滑与否主要靠它。弧形活动架通过两根开槽无头轴位M8螺钉上下安装在悬臂梁2及底座1间，以螺钉为中心自由旋转，上下两根螺钉要在同一竖直线上，位置度要求很高。

M1420使用的砂轮外径是φ350mm，中心高为125mm，所以确定活动架弧形大小为：125≤R≤175mm，定为R＝150mm。

弧形活动架(修整机构3)中间为一段平面，便于通过M6螺钉安装套管。夹持孔为φ16.2mm，即：

平面高≥16.2mm；

活动架宽度≥16.2+6＝22.2定为：22mm；

活动架厚度6+6＝12mm。

底座1：

底座1的主要作用是通过专用螺栓安装在导轨上，导轨上有一条倾斜30°的方形槽，把螺栓带台阶的一头安进去，底座1安装时必须保证悬臂梁2的高向及纵向垂直与导轨。

为了保证足够的强度及刚性，也为了工具不能太重，底座厚度定为：20mm。

悬臂梁2：

悬臂梁2连接活动架(修整机构3)，它通过焊接或二根内六角圆柱头M10螺钉固定在底座1上，是影响强度及刚性的关键部件，不能太高也不能太笨重，所以

高度：125×2＝250-20(底座)＝230mm；

宽度与活动架同宽：22mm；

厚度≥活动架12mm，为了增强刚性定为：20mm。

套管5：

套管5的主要作用是夹持修整笔4和前后移动调节R大小。

套管外径：10+6＝φ16mm；

套管内孔：10+0.2＝φ10.2mm；

套管长度≥25(R)+10(修整笔)+M6(螺钉)+12(厚)＝53mm，不宜太长，影响悬臂梁刚性，定为：60mm。

本发明航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具，采用锻件毛胚余料40CrNiMoA作为修整工具的制造材料，是一种优良的调质钢，具有很好的淬透性，调质状态下，能在大截面上获得均匀的配合良好的强度和韧性，有较高的疲劳强度和低的缺口敏感性。低温冲击韧性也很高，无明显的回火脆性。在淬火低温回火后也有较好的综合力学性能，可作超高强调质钢使用。该钢的切削加工性能中等，冷变形塑性和焊接性能较差，一般不作焊接件使用，主要在调质状态下使用，宜于制造截面较大的零件及其它受力构件。因此，悬臂梁于底座之间采用二根M10螺钉固定。

40CrNiMoA锻件经过热处理(850～860℃，油淬+580℃，水或空冷)后，屈服强度可达835MPa(85kgf/m㎡)，布氏硬度达到293～341(HBS)。完全能够承受打砂轮所带来的冲击力，也能通过进给量的多少来控制力的大小。

航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具，可以通过左右移动修整修整笔4的笔尖的位置来实现对砂轮不同截面圆弧半径的修整，提高了试样加工的效率及加工质量，减轻了工人的劳动强度。按以上设计方案已制造加工检测合格，交付使用，干出了合格的试样，提高了理化检测的准确性。

航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具，工作时将该修整器通过螺栓安装在磨床的工作台上，确定其高度，使修整笔的笔尖与砂轮的中心同高。修整砂轮外圆弧时，调整砂轮笔向右移动，使笔尖向右超过转动轴轴线(即开槽无头轴位M8螺钉的轴线)，砂轮修整圆弧的半径取决于笔尖与该转动轴线的相对移动距离。调整好相对移动距离后，手握紧套管以螺钉为轴线旋转活动架，打出需要的砂轮R。

工作原理：

可调式砂轮修整器结构见装配图，工作时将修整工具通过螺栓安装在磨床的工作台上，确定其高度，使修整笔4的笔尖与砂轮的中心同高。修整砂轮外圆弧时，调整砂轮笔向右移动，使笔尖向右超过转动轴轴线(即开槽无头轴位M8螺钉的轴线)，砂轮修整圆弧的半径取决于笔尖与该转动轴线的相对移动距离。调整好相对移动距离后，握紧套管5以轴位螺钉(第一轴位螺钉8和第二轴位螺钉9)为轴线旋转活动架(修整机构3)，打出砂轮R。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具，其特征在于，

包括用于在磨床的外磨导轨面上找正并安装在外磨导轨面上的底座(1)、固接于所述底座(1)上用于悬挂结构的悬臂梁(2)以及转动连接在所述悬臂梁(2)的悬臂(201)与所述底座(1)之间用于调整对砂轮的修整角度并对磨床上的砂轮进行修整的修整机构(3)；

所述修整机构(3)的转动轴沿竖直方向布置，所述修整机构(3)绕转动轴进行水平转动以对磨床上的砂轮进行修整；

所述悬臂梁(2)布设于所述修整机构(3)的转动轨迹外。

2.根据权利要求1所述的航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具，其特征在于，

所述修整机构(3)包括用于安装修整笔(4)的安装段(301)、转动连接于所述悬臂梁(2)的悬臂(201)上并用于避让砂轮的第一弧形段(302)以及转动连接于所述底座(1)上并用于避让砂轮的第二弧形段(303)；

所述安装段(301)上装配有用于安装所述修整笔(4)并可沿轴向移动调节以调整对砂轮的修整角度的套管(5)，

所述套管(5)与所述安装段(301)之间还设有用于所述套管(5)沿所述套管(5)轴向调节后的定位的定位件。

3.根据权利要求2所述的航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具，其特征在于，

所述第一弧形段(302)与所述第二弧形段(303)的弧度相同；

所述第一弧形段(302)与所述第二弧形段(303)的竖向高度相同或者不同。

4.根据权利要求2所述的航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具，其特征在于，

所述套管(5)设于所述安装段(301)的中部；

所述第一弧形段(302)和所述第二弧形段(303)采用相同的结构，

所述第一弧形段(302)与所述第二弧形段(303)沿所述套管(5)的中心线对称布置。

5.根据权利要求2所述的航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具，其特征在于，

所述第一弧形段(302)通过竖向布置的第一轴位螺钉(8)转动连接于悬臂(201)上；

所述第二弧形段(303)通过竖向布置的第二轴位螺钉(9)转动连接于底座(1)上。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具，其特征在于，

所述悬臂梁(2)通过用于防止所述悬臂梁(2)与所述底座(1)发生相对转动的内六角螺钉(6)进行连接固定。

7.根据权利要求6所述的航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具，其特征在于，

所述底座(1)上开设有用于在磨床的外磨导轨面上找正并与磨床的外磨导轨面进行固接的定位连接孔(7)。

8.根据权利要求7所述的航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具，其特征在于，

所述底座(1)的水平截面形状为T型；

所述内六角螺钉(6)和/或所述定位连接孔(7)均处于T型的所述底座(1)的中轴线上。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具，其特征在于，

所述底座(1)或者所述修整机构(3)设有用于精确控制修整弧度的刻度标识。

10.一种航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮的修整方法，

采用权利要求1至9中任一项所述的航空发动机疲劳试样磨削加工砂轮用修整工具，

其特征在于，

包括以下步骤：

将修整工具的底座(1)通过定位连接孔(7)在磨床的工作台上找正并通过螺栓安装在磨床的工作台上，确定修整工具的高度，使修整笔(4)的笔尖与砂轮的中心同高；

修整砂轮外圆弧时，修整笔(4)沿套管(5)的轴向向砂轮的待修整面进行调整，砂轮修整圆弧的半径取决于修整笔(4)的笔尖与修整机构(3)转动轴轴线的相对移动距离；

调整好修整笔(4)笔尖与修整机构(3)转动轴轴线的相对移动距离后，固定套管(5)以修整机构(3)转动轴轴线旋转修整机构(3)，打出砂轮上的修整圆弧。