CN108127523A - 一种用于抛修精锻叶片叶身型面的数控砂带磨削方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于抛修精锻叶片叶身型面的数控砂带磨削方法，使用数控砂带磨床进行磨削，首先生成由多条磨削路径组成的单层磨削轨迹，对各磨削路径根据磨削量和砂带单层磨削力确定各刀触点的磨削层数并将该点的磨削量均分到各层，针对选用的砂带，根据刀触点的每一层的磨削量、曲率半径，通过插值计算各刀触点处的磨削压力，在每条磨削路径上分别进行重新规划，在磨削量大的高点处实现往复磨削，完成叶身型面局部尺寸高点的精确定量磨削加工。本发明通过对各磨削路径分别进行重新规划，在磨削量较大的高点处实现往复磨削，在一个程序中完成叶身型面局部尺寸高点的精确定量磨削加工，减少编程及调试时间，提高磨削精度。

Description

一种用于抛修精锻叶片叶身型面的数控砂带磨削方法

技术领域

本发明属于航空发动机叶片制造技术领域，具体涉及一种用于抛修精锻叶片叶身型面的数控砂带磨削方法。

背景技术

精锻叶片终锻之后，叶身型面存在局部尺寸高点或者表面锻造缺陷，需要使用数控砂带磨床抛修去除。因砂带磨削能力的限制，磨削量较大的高点处无法一次磨削完成，需编制多个程序进行磨削。

现有方法存在以下问题：高点处磨削量较大时需编制的程序数量较多，需通过多个程序的磨削效果的叠加来去除高点处的磨削量，并且需要对多个程序的磨削区域之间的衔接处的工艺参数及磨削区域边界多次调试以防止衔接处出现台阶、不光顺等问题，编程和调试工作量很大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于抛修精锻叶片叶身型面的数控砂带磨削方法，通过对各磨削路径分别进行重新规划，在磨削量较大的高点处实现往复磨削，在一个程序中完成叶身型面局部尺寸高点的精确定量磨削加工，减少编程及调试时间，提高磨削精度。

本发明采用以下技术方案：

一种用于抛修精锻叶片叶身型面的数控砂带磨削方法，使用数控砂带磨床进行磨削，首先生成由多条磨削路径组成的单层磨削轨迹，对各磨削路径根据磨削量和砂带单层磨削力确定各刀触点的磨削层数并将该点的磨削量均分到各层，针对选用的砂带，根据刀触点的每一层的磨削量、曲率半径，通过插值计算各刀触点处的磨削压力，在每条磨削路径上分别进行重新规划，在磨削量大的高点处实现往复磨削，完成叶身型面局部尺寸高点的精确定量磨削加工。

具体的，包括以下步骤：

S1、给定砂带的进给速度、砂带转速、接触轮的尺寸及硬度参数，针对选用的各型号砂带进行磨削试验，得到各型号砂带的压力、曲率半径时的磨削量，并制作磨削数据表，以便在重新规划磨削路径后，针对选用的砂带，根据刀触点的磨削量、曲率半径，通过插值计算各刀触点处的磨削压力；

S2、生成单层磨削路径并计算各刀触点的几何参数；

S3、根据各磨削控制点处的磨削量插值计算整个磨削区域各刀触点的磨削量，根据磨削量的大小和砂带的单层磨削能力确定各刀触点的磨削层数并将该点的磨削量均分到各层；

S4、根据步骤S3各刀触点的单层磨削量、曲率半径及磨削数据表，计算各点的磨削压力；

S5、重新规划各条磨削路径的磨削轨迹。

具体的，步骤S2中，用等参数法在磨削区域内生成若干条单层磨削路径，并在各单层磨削路径上用等参数法确定各刀触点，计算各刀触点的几何参数及磨削该点时接触轮的几何参数，刀触点的几何参数包括刀触点在型面上的U、V值，接触轮的几何参数包括接触轮中心的X、Y、Z，接触轮相对于X、Y、Z三坐标轴的旋转角度。

具体的，步骤S3中，根据磨削量的大小和砂带的单层磨削能力确定各刀触点的磨削层数并将该点的磨削量均分到各层，层数为奇数，用于保证在后续的磨削轨迹中，在单条磨削路径上的磨削轨迹从单条磨削路径的起始点开始，从单条磨削路径的终点处结束。

具体的，步骤S4中，利用步骤S1制作的磨削数据表，针对选用的砂带，根据刀触点的每一层的磨削量、曲率半径，通过插值计算各刀触点处的磨削压力。

具体的，步骤S5中，在每条磨削路径上建立新的磨削轨迹，实现往复磨削，具体如下：

判断当前刀触点的磨削层数；如果当前刀触点的磨削层数大于1且该条磨削路径没有刀触点带返回标记，则记下当前刀触点，并做返回标记；如果当前刀触点的磨削层数大于1，将当前刀触点的磨削层数减1，新建立磨削轨迹点，将当前刀触点的位置参数及压力传递给磨削轨迹点；如果当前刀触点是单条路径的终点，则结束，如果不是，将当前刀触点指向下一个刀触点，重新开始第一步判断当前刀触点的磨削层数；

如果当前刀触点的磨削层数不大于1，且没有返回标记，将当前刀触点的磨削层数减1，新建立磨削轨迹点，将当前刀触点的位置参数及压力传递给磨削轨迹点，如果当前刀触点是单条路径的终点，则结束，如果不是，将当前刀触点指向下一个刀触点，重新开始第一步判断当前刀触点的磨削层数。

进一步的，如果当前刀触点的磨削层数不大于1，且有返回标记，将当前刀触点指向上一个刀触点。从当前刀触点到有返回标记处的刀触点，依次建立磨削轨迹点，将各刀触点的磨削层数减1，并将各刀触点的位置参数及压力依次传递给磨削轨迹点。

进一步的，当前刀触点已指向有返回标记处的刀触点，去掉当前刀触点的返回标记，重新开始第一步判断当前刀触点的磨削层数。

进一步的，如果当前刀触点没有带返回标记，则将当前刀触点的磨削层数减1，然后新建磨削轨迹点，将当前刀触点的位置参数及压力传递给磨削轨迹点，将当前刀触点指向下一个刀触点，返回重新判断是否为带有返回标记的刀触点。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明一种用于抛修精锻叶片叶身型面的数控砂带磨削方法使用数控砂带磨床进行磨削，首先生成由多条磨削路径组成的单层磨削轨迹，对各磨削路径分别进行重新规划，在磨削量大的高点处实现往复磨削，完成叶身型面局部尺寸高点的精确定量磨削加工，能够在磨削量较大的高点处进行分层，在单条路径上能够对磨削量较大的高点进行往复磨削，在一个程序中即可完成叶身型面局部尺寸高点的精确定量磨削加工，大幅减少编程及调试时间，并且能够有效地避免因使用多个程序进行磨削在各程序的磨削区域之间的衔接处出现台阶、不光顺等问题，使型面轮廓及表面质量得到大幅提高，解决各程序的磨削区域的衔接处容易出现台阶、不光顺等问题。

进一步的，在一个程序中即可完成叶身型面局部尺寸高点的精确定量磨削加工，大幅减少编程及调试时间，并且能够有效地避免因使用多个程序进行磨削在各程序的磨削区域之间的衔接处出现台阶、不光顺等问题。

进一步的，计算刀触点几何参数用于确定磨削轨迹中各刀触点处的接触轮中心的几何位置及接触轮相对于X、Y、Z三坐标轴的角度位置。

进一步的，步骤S3中插值计算出整个磨削区域各刀触点的磨削量后，根据磨削量的大小和砂带的单层磨削能力确定各刀触点的磨削层数并将该点的磨削量均分到各层，其目的是为了解决磨削区域中部分刀触点的磨削量较大，导致无法一次去除磨削量的问题。如果刀触点的磨削量较大，可根据磨削量的大小和砂带的单层磨削能力确定各刀触点的磨削层数并将该点的磨削量均分到各层，一趟磨削去除一层的磨削量，反复磨削几趟即可将各层的磨削量完全去除。好处是编制一次程序中即可完成任意磨削量的去除，不用编制多个程序来逐步去除磨削量，省却编制多个程序及调试的时间

进一步的，根据步骤S3各刀触点的单层磨削量、曲率半径及磨削数据表，计算各点的磨削压力，目的是通过控制磨削压力来达到控制磨削量的目的，以便精确去除磨削量。

进一步的，在每条磨削路径上建立新的磨削轨迹，实现往复磨削如在某条磨削路径上部分刀触点的磨削量较大，根据S3中的办法确定各刀触点的磨削层数并将该点的磨削量均分到各层。在单条磨削路径上重新规划磨削轨迹的目的在于：在磨削层数较多的刀触点处往复多磨削几趟，好处是在一条磨削路径上将磨削量完全去除后再转到下一条磨削路径，在各条磨削路径均走完后即可去除整个磨削区域的磨削量。

综上所述，本发明通过对各磨削路径分别进行重新规划，在磨削量较大的高点处实现往复磨削，在一个程序中完成叶身型面局部尺寸高点的精确定量磨削加工，减少编程及调试时间，提高磨削精度。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为单条路径的磨削量分层及相应的磨削轨迹图；

图2为单条路径的磨削轨迹生成方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图2，本发明一种用于抛修精锻叶片叶身型面的数控砂带磨削方法，生成的单层磨削轨迹由多条磨削路径组成，通过对各磨削路径分别进行重新规划，在磨削量较大的高点处实现往复磨削，在一个程序中完成叶身型面局部尺寸高点的精确定量磨削加工，具体包括以下步骤：

S1、给定进给速度、砂带转速、接触轮的尺寸及硬度等参数，针对选用的各型号砂带通过在不同的程序中设置不同的磨削压力进行磨削试验，在磨削实验后测得不同的磨削压力下不同曲率半径处的磨削量，得到各型号砂带的磨削数据，即不同压力、不同曲率半径时砂带的磨削量，并制作成磨削数据表；

磨削数据表用于在重新规划磨削路径时，针对选用的特定型号的砂带，根据刀触点的磨削量、曲率半径，通过插值计算各刀触点处的磨削压力。

砂带的走带速度为～m/s；磨头的进给量为～mm，磨头移动速度为～mm/min；

S2、生成单层磨削路径并计算各刀触点的几何参数；

用等参数法在磨削区域内均匀生成若干条单层磨削路径，并在各单层磨削路径上用等参数法确定各刀触点。计算各刀触点的几何参数及磨削该点时接触轮的几何参数，刀触点的几何参数包括刀触点在型面上的U、V值，接触轮的几何参数包括接触轮中心的X、Y、Z，接触轮相对于X、Y、Z三坐标轴的旋转角度。

S3、根据各磨削控制点处的磨削量插值计算整个磨削区域各刀触点的磨削量；

根据磨削量的大小和砂带的单层磨削能力确定各刀触点的磨削层数并将该点的磨削量均分到各层，且层数必须是奇数，以保证在后续的磨削轨迹中，在单条磨削路径上的磨削轨迹能从单条磨削路径的起始点开始，在单条磨削路径的终点处结束，如图1所示，横坐标表示在单条磨削路径上依次排列的各刀触点，纵坐标表示刀触点处的磨削量，相应刀触点处的黑实线表示磨削量分层，黑实线的条数即为分层的层数，带箭头的虚线表示重新规划后的磨削轨迹。

S4、根据各刀触点的单层磨削量、曲率半径及磨削数据表，计算各点的磨削压力；

利用步骤S1制作的磨削数据表，针对选用的特定型号的砂带CK748X，根据刀触点的每一层的磨削量、曲率半径，通过插值计算各刀触点处的磨削压力。

S5、重新规划各条磨削路径的磨削轨迹。

为去除磨削量较大的点的磨削量，需在每条磨削路径上建立新的磨削轨迹，实现往复磨削。磨削趟数根据各磨削路径的各刀触点的层数确定且各磨削路径不一定相同。

单条路径的磨削轨迹生成方法如图2所示，首先判断当前刀触点的磨削层数；如果当前刀触点的磨削层数大于1则记下当前刀触点，并做返回标记，将当前刀触点的磨削层数减1，新建立磨削轨迹点，将当前刀触点的位置参数及压力传递给磨削轨迹点，如果当前刀触点是单条路径的终点，则结束，如果不是，将当前刀触点指向下一个刀触点，重新开始第一步判断当前刀触点的磨削层数；

如果当前刀触点的磨削层数不大于1，且没有返回标记，将当前刀触点的磨削层数减1，新建立磨削轨迹点，将当前刀触点的位置参数及压力传递给磨削轨迹点，如果当前刀触点是单条路径的终点，则结束，如果不是，将当前刀触点指向下一个刀触点，重新开始第一步判断当前刀触点的磨削层数；

如果当前刀触点的磨削层数不大于1，且有返回标记，将当前刀触点退回至上一个刀触点，再次判断当前刀触点是否为有返回标记的刀触点；

如果当前刀触点为带有返回标记的刀触点，新建磨削轨迹点，将当前刀触点的位置参数及压力传递给磨削轨迹点，将当前刀触点退回上一个刀触点，重新开始第一步判断当前刀触点的磨削层数；

如果当前刀触点没有带返回标记，则将当前刀触点的磨削层数减1，然后新建磨削轨迹点，将当前刀触点的位置参数及压力传递给磨削轨迹点，将当前刀触点指向下一个刀触点，返回重新判断是否为带有返回标记的刀触点。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于抛修精锻叶片叶身型面的数控砂带磨削方法，其特征在于，使用数控砂带磨床进行磨削，首先生成由多条磨削路径组成的单层磨削轨迹，对各磨削路径根据磨削量和砂带单层磨削力确定各刀触点的磨削层数并将该点的磨削量均分到各层，针对选用的砂带，根据刀触点的每一层的磨削量、曲率半径，通过插值计算各刀触点处的磨削压力，在每条磨削路径上分别进行重新规划，在磨削量大的高点处实现往复磨削，完成叶身型面局部尺寸高点的精确定量磨削加工。

2.根据权利要求1所述的一种用于抛修精锻叶片叶身型面的数控砂带磨削方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、给定砂带的进给速度、砂带转速、接触轮的尺寸及硬度参数，针对选用的各型号砂带进行磨削试验，得到各型号砂带的压力、曲率半径时的磨削量，并制作磨削数据表，以便在重新规划磨削路径后，针对选用的砂带，根据刀触点的磨削量、曲率半径，通过插值计算各刀触点处的磨削压力；

S2、生成单层磨削路径并计算各刀触点的几何参数；

S3、根据各磨削控制点处的磨削量插值计算整个磨削区域各刀触点的磨削量，根据磨削量的大小和砂带的单层磨削能力确定各刀触点的磨削层数并将该点的磨削量均分到各层；

S4、根据步骤S3各刀触点的单层磨削量、曲率半径及磨削数据表，计算各点的磨削压力；

S5、重新规划各条磨削路径的磨削轨迹。

3.根据权利要求2所述的一种用于抛修精锻叶片叶身型面的数控砂带磨削方法，其特征在于，步骤S2中，用等参数法在磨削区域内生成若干条单层磨削路径，并在各单层磨削路径上用等参数法确定各刀触点，计算各刀触点的几何参数及磨削该点时接触轮的几何参数，刀触点的几何参数包括刀触点在型面上的U、V值，接触轮的几何参数包括接触轮中心的X、Y、Z，接触轮相对于X、Y、Z三坐标轴的旋转角度。

4.根据权利要求2所述的一种用于抛修精锻叶片叶身型面的数控砂带磨削方法，其特征在于，步骤S3中，根据磨削量的大小和砂带的单层磨削能力确定各刀触点的磨削层数并将该点的磨削量均分到各层，层数为奇数，用于保证在后续的磨削轨迹中，在单条磨削路径上的磨削轨迹从单条磨削路径的起始点开始，从单条磨削路径的终点处结束。

5.根据权利要求2所述的一种用于抛修精锻叶片叶身型面的数控砂带磨削方法，其特征在于，步骤S4中，利用步骤S1制作的磨削数据表，针对选用的砂带，根据刀触点的每一层的磨削量、曲率半径，通过插值计算各刀触点处的磨削压力。

6.根据权利要求2所述的一种用于抛修精锻叶片叶身型面的数控砂带磨削方法，其特征在于，步骤S5中，在每条磨削路径上建立新的磨削轨迹，实现往复磨削，具体如下：

判断当前刀触点的磨削层数；如果当前刀触点的磨削层数大于1且该条磨削路径没有刀触点带返回标记，则记下当前刀触点，并做返回标记；如果当前刀触点的磨削层数大于1，将当前刀触点的磨削层数减1，新建立磨削轨迹点，将当前刀触点的位置参数及压力传递给磨削轨迹点；如果当前刀触点是单条路径的终点，则结束，如果不是，将当前刀触点指向下一个刀触点，重新开始第一步判断当前刀触点的磨削层数；

如果当前刀触点的磨削层数不大于1，且没有返回标记，将当前刀触点的磨削层数减1，新建立磨削轨迹点，将当前刀触点的位置参数及压力传递给磨削轨迹点，如果当前刀触点是单条路径的终点，则结束，如果不是，将当前刀触点指向下一个刀触点，重新开始第一步判断当前刀触点的磨削层数。

7.根据权利要求6所述的一种用于抛修精锻叶片叶身型面的数控砂带磨削方法，其特征在于，如果当前刀触点的磨削层数不大于1，且有返回标记，将当前刀触点指向上一个刀触点，从当前刀触点到有返回标记处的刀触点，依次建立磨削轨迹点，将各刀触点的磨削层数减1，并将各刀触点的位置参数及压力依次传递给磨削轨迹点。

8.根据权利要求7所述的一种用于抛修精锻叶片叶身型面的数控砂带磨削方法，其特征在于，当前刀触点已指向有返回标记处的刀触点，去掉当前刀触点的返回标记，重新开始第一步判断当前刀触点的磨削层数。

9.根据权利要求7所述的一种用于抛修精锻叶片叶身型面的数控砂带磨削方法，其特征在于，如果当前刀触点没有带返回标记，则将当前刀触点的磨削层数减1，然后新建磨削轨迹点，将当前刀触点的位置参数及压力传递给磨削轨迹点，将当前刀触点指向下一个刀触点，返回重新判断是否为带有返回标记的刀触点。