CN108311962A - 一种用于整体叶盘叶片的往复式振动抛光装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于整体叶盘叶片的往复式振动抛光装置，包括抛光头，抛光头连接有伸缩机构，伸缩机构用于驱动抛光头相对伸缩机构进行往复运动，以对整体叶盘叶片进行抛光；抛光头包括片状支撑体，沿片状支撑体长度方向的一端设置有辊轮，片状支撑体和辊轮上缠绕有砂带，辊轮用于沿其轴心转动，以带动砂带沿片状支撑体长度方向转动；通过设计薄而长的用于安装砂带的片状支撑体，并选用合适参数的砂带，能够实现对于整体叶盘的抛光，该装置还可以通过连接件固定安装在机器人上，通过数控编程，实现机器人自动抛光，提高叶片表面质量和生产效率。

Description

一种用于整体叶盘叶片的往复式振动抛光装置及方法

【技术领域】

本发明属于曲面零件的机械加工技术领域，具体涉及一种用于整体叶盘叶片的往复式振动抛光装置及方法。

【背景技术】

整体叶盘是新一代航空发动机的核心部件，它的应用是提高发动机性能、简化结构、降低重量、减少故障率、提高耐久性与可靠性的重要举措。航空发动机整体叶盘精度要求高，抛光加工工艺作为叶片成型的最终工艺，对叶片的表面质量和型面精度起着关键性的作用。对于整体叶盘结构而言，由于其叶片互相遮掩，用现有数控抛光机进行抛光加工时，砂带和砂轮容易发生干涉，无法实现自动化抛光。目前主要采用手工抛光方法，由于手工抛光过程的随意性大，导致叶片型面、进排气边轮廓度等一致性差，表面质量不稳定，导致叶片波纹度大，严重影响其表面质量；表面易出现烧伤，难以满足精度和质量要求，而且劳动强度非常大，导致整体叶盘生产周期长，效率低下。因此，目前亟需设计一种抛光装置，以便提高整体叶盘类零件的抛光效率和抛光质量。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种用于整体叶盘叶片的往复式振动抛光装置及方法，以解决手工抛光效率低、一致性差的问题。

本发明采用以下技术方案：一种用于整体叶盘叶片的往复式振动抛光装置，包括用于为整体叶盘叶片抛光的抛光头，抛光头连接有伸缩机构，伸缩机构用于驱动抛光头相对伸缩机构进行往复运动，以对整体叶盘叶片进行抛光；

抛光头包括片状支撑体，沿片状支撑体长度方向的一端设置有辊轮，片状支撑体和辊轮上缠绕有砂带，辊轮用于沿其轴心转动，以带动砂带沿片状支撑体长度方向转动。

进一步地，辊轮外部设置有保护壳，保护壳靠近片状支撑体的一端分别设置有两个定位部，两个定位部互相平行，且分别位于片状支撑体两个缠绕面的外侧，每个定位部均用于压紧片状支撑体对应面上的砂带。

进一步地，片状支撑体的厚度为3～5mm，片状支撑体远离辊轮的端部设置有用于砂带穿过的固定槽。

进一步地，辊轮和保护壳的轴心均通过同一螺纹轴相连接，螺纹轴的一端穿出保护壳，螺纹轴的穿出端可拆卸连接有转动工具，转动工具用于在非工作状态下转动螺纹轴使辊轮转动，以带动砂带沿片状支撑体转动。

进一步地，保护壳远离片状支撑体的一端设置有突起部，突起部通过紧固轴连接至伸缩机构，紧固轴用于依次穿过突起部、保护壳并抵紧环绕在辊轮上的砂带，以防止砂带在抛光过程中滑动或跑偏。

进一步地，伸缩机构安装在L型基板的一个板面上，L型基板的另一板面通过连接件与固定件相连接。

进一步地，连接件为中空圆柱状，且其远离基板的一端设置为花瓣状，每两个花瓣之间形成用于螺栓通过的间隙。

进一步地，连接件与机器人连接。

本发明的另一种技术方案：一种整体叶盘的抛光方法，使用上述的抛光装置，包括以下步骤：

步骤一、根据待抛光整体叶盘叶片的抛光需求选择片状支撑体和砂带；

步骤二、组装并调试抛光装置；

步骤三、启动抛光装置对整体叶盘叶片进行抛光；

步骤四、暂停抛光装置，通过转动工具转动辊轮，以转动砂带变换砂带抛光部，继续启动抛光装置对整体叶盘进行抛光；

步骤五、重复执行步骤四，直至完成对整体叶盘叶片的抛光。

进一步地，步骤二具体通过以下方法实现：

步骤2.1、将砂带依次穿过固定槽、绕过辊轮，沿片状支撑体和辊轮围成一圈并首尾固定连接；

步骤2.2、将紧固轴穿过突起部、保护壳并抵紧安装在辊轮上的砂带，并将其另一端安装至伸缩机构上；

步骤2.4、将伸缩机构固定安装到L型基板上，并通过连接件将L型基板安装在机器人上，将伸缩机构和空气压缩机相连接；

步骤2.5、将抛光装置的运行轨迹程序、安全区域程序导入机器人，启动机器人进行抛光调试，直至机器人动作准确。

本发明的有益效果是：通过设计薄而长的用于安装砂带的片状支撑体，并选用合适参数的砂带，能够实现对于整体叶盘的抛光，该装置还可以通过连接件固定安装在机器人上，通过数控编程，实现机器人自动抛光，提高叶片表面质量和生产效率。

【附图说明】

图1为本发明一种用于整体叶盘叶片的往复式振动抛光装置的结构示意图；

图2为本发明中抛光头的结构示意图；

图3为本发明中连接件的局部放大图；

图4为本发明中定位部的局部放大图；

图5为本发明中螺纹轴的结构示意图；

图6为本发明一种用于整体叶盘叶片的往复式振动抛光装置的使用状态参考图。

其中：1.片状支撑体；2.辊轮；3.紧固轴；4.伸缩机构；5.基板；6.连接件；7.突起部；8.保护壳；9.转动工具，10.定位部。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明公开了一种用于整体叶盘叶片的往复式振动抛光装置，如图1所示，包括用于为整体叶盘叶片抛光的抛光头，抛光头连接有伸缩机构4，伸缩机构4用于驱动抛光头相对伸缩机构4进行往复运动，以对整体叶盘叶片进行抛光；

如图2所示，抛光头包括片状支撑体1，沿片状支撑体1长度方向的一端设置有辊轮2，辊轮2的转动方向与片状支撑体1的长度方向相一致，片状支撑体1和辊轮2上缠绕有砂带，辊轮2用于沿其轴心转动，以带动所述砂带沿片状支撑体(1)长度方向转动。

如图4所示，辊轮2外部设置有保护壳8，保护壳8靠近片状支撑体1的一端分别设置有两个定位部10，两个定位部10互相平行，且分别位于片状支撑体1两个缠绕面的外侧，每个定位部10均用于压紧片状支撑体1对应面上的砂带。片状支撑体1可以和保护壳8优选的焊接在一起，形成一整体，增加牢固性。

辊轮2优选采用圆柱形结构，通过轴孔配合安装在保护壳8内部，以支撑和转动砂带；优选的，片状支撑体1优选为片状薄板，作为砂带的片状支撑体，薄板设计的薄而长，避免了加工时的干涉，通过安装合适参数的砂带，可用于整体叶盘的抛光，选用薄板作为片状支撑体1，一是保证与整体叶盘叶片充分接触，二是由于是往复式的运动形式，如果弯曲，则发生干涉的概率增大。另外，片状支撑体1远离保护壳8的一端为弧面，且其厚度的尺寸根据加工叶片的尺寸和形状可以调整，一般为3～5mm。

辊轮2用于在其转动的同时，带动砂带沿片状支撑体1转动。辊轮2和保护壳8的轴心均通过同一螺纹轴相连接，优选的，保护壳8的两侧轴心部均开设有孔，辊轮2的轴心部也开设有螺纹孔，通过螺纹轴依次穿过保护壳8的一侧、辊轮2、保护壳8的另一侧并穿出，扭紧螺纹从而将辊轮2固定安装在保护壳8内。

螺纹轴的穿出端可拆卸连接有转动工具9，转动工具9用于在非工作状态下转动螺纹轴，带动砂带沿片状支撑体1转动，如图5所示，将螺纹轴的一端设置为外六方，将转动工具9上设置有内六方，通过外六方与内六方配合，方便使螺纹轴转动。

在本发明用于整体叶盘的往复式振动抛光装置处于工作状态时，辊轮2固定不动；在用于整体叶盘叶片的往复式拟人抛光装置处于非工作状态时，可以将转动工具9安装到螺纹轴上，并转动螺纹轴，螺纹轴带动辊轮转动，辊轮带动砂带转动，使砂带的不同部分都可以参与抛光作业，可以有效地提高砂带的利用率，节省资源；另外，转动工具9还可以用于拆卸辊轮2，以便于更换或维护。

保护壳8远离片状支撑体1的位置处设置有突起部7，突起部7通过紧固轴3连接至伸缩机构4，优选的，伸缩机构4选择为气动工具类，如伸缩式往复气动锉刀，可以利用压缩空气带动马达为抛光头提供动力，驱动抛光头往复运动，以进行抛光。

紧固轴3用于依次穿过突起部7、保护壳8并抵紧环绕在辊轮2上的砂带，以防止砂带在抛光过程中滑动或跑偏，紧固轴3可以通过螺纹安装并穿过突起部，拧紧螺纹并与辊轮2配合，抵紧砂带。

伸缩机构4安装在L型基板5上的一个板面上，优选的可以通过金属框用螺纹固定，且其L型基板5另一板面用于连接连接件6，连接件6用于与固定件相连接。选用L型基板5，一方面，L型有两个不同方向的平面，可以兼顾与基板机器人的连接和伸缩机构4的连接，另一方面，L型基板5可以留出空间，便于安装伸缩机构4，而且L型基板5还能满足强度要求、节省材料。

连接件6为中空圆柱状，其远离基板5的一端设置为花瓣状，且每两个花瓣之间形成用于螺栓通过的间隙。连接件6一端通过螺栓安装到机器人上，可实现自动化抛光，另一端通过焊接使其与L型基板5成为一体。

本发明还包括一种整体叶盘的抛光方法，如图6所示，使用上述的抛光装置，包括以下步骤：

步骤一、根据待抛光整体叶盘叶片的抛光需求选择合适的片状支撑体1和砂带，主要为根据整体叶盘叶片的尺寸来选择片状支撑体1的长宽尺寸，以及砂带的规格型号；

步骤二、组装并调试抛光装置；

步骤2.1、将砂带依次穿过固定槽、绕过辊轮2，沿片状支撑体1和辊轮2围成一圈并首尾固定连接，可以采用胶粘的方式。

步骤2.2、将紧固轴3的螺纹端穿过突起部7、保护壳8并抵紧安装在辊轮2上的砂带，并将其另一端通过内六方安装至伸缩机构4上；

步骤2.4、将伸缩机构4固定安装到L型基板5上，卡住伸缩机构的开关，因为压住伸缩机构的开关它就进行往复振动，松开开关就停止振动，在此处让开关处于开启状态，当在后面的步骤中连接空气压缩机并开启总开关时伸缩机构就可以持续往复振动，所以使伸缩机构的开关处于开启状态，通过连接件6将L型基板5安装在机器人上，即先将连接件6与L型基板5通过螺钉固定，再将连接件6的另一端通过螺钉固定安装在机器人上，打开机器人开关，连接伸缩机构和空气压缩机。闭合机器人的开关，并将伸缩机构的气动导管连接到空气压缩机。

步骤2.5、将抛光装置的运行轨迹程序、安全区域程序导入机器人，启动机器人进行抛光调试：

将运行轨迹程序导入机器人，并对其进行调试，直至抛光工具的运行轨迹满足要求，且查看机器人带动工作时，抛光装置是否超出所设置的安全区域，若超出，则关闭充气阀，停止机器人运动，再次进行安全区域的调试，直至满足机器人在运行时，抛光装置处于安全区域内部，即直至机器人动作准确。

步骤三、完成上述步骤后，启动抛光装置对整体叶盘叶片进行抛光。

步骤四、运行一段时间后，暂停抛光装置，并将抛光装置移出安全区域，通过转动工具9套在辊轮2的中心轴上，转动工具带动辊轮2转动，以转动砂带位置，使砂带的不同区域都能得到充分利用，同时提高抛光质量，继续启动抛光装置对整体叶盘进行抛光；

步骤五、重复执行步骤四，直至完成对整体叶盘的抛光。

如图6所示，当抛光装置工作时，片状支撑体1带领砂带伸入叶盘通道，通过往复式振动，砂带表面与叶片摩擦进行抛光，其中由机器人编程进行轨迹控制，设置安全区域以保证抛光工作的安全进行。

Claims (10)

1.一种用于整体叶盘叶片的往复式振动抛光装置，其特征在于，包括用于为整体叶盘叶片抛光的抛光头，所述抛光头连接有伸缩机构(4)，所述伸缩机构(4)用于驱动所述抛光头相对伸缩机构(4)进行往复运动，以对整体叶盘叶片进行抛光；

所述抛光头包括片状支撑体(1)，沿所述片状支撑体(1)长度方向的一端设置有辊轮(2)，所述片状支撑体(1)和辊轮(2)上缠绕有砂带，所述辊轮(2)用于沿其轴心转动，以带动所述砂带沿片状支撑体(1)长度方向转动。

2.如权利要求1所述的用于整体叶盘叶片的往复式振动抛光装置，其特征在于，所述辊轮(2)外部设置有保护壳(8)，所述片状支撑体(1)固定安装在所述保护壳(8)上，所述辊轮(2)通过螺纹轴连接有转动工具(9)，所述转动工具(9)用于在非工作状态下转动螺纹轴使所述辊轮(2)转动，以带动砂带沿片状支撑体(1)转动。

3.如权利要求2所述的用于整体叶盘叶片的往复式振动抛光装置，其特征在于，所述保护壳(8)远离所述片状支撑体(1)的一端设置有突起部(7)，所述突起部(7)通过紧固轴(3)连接至伸缩机构(4)，所述紧固轴(3)用于依次穿过突起部(7)、保护壳(8)并抵紧环绕在所述辊轮(2)上的砂带，以防止所述砂带在抛光过程中滑动或跑偏。

4.如权利要求1-3任一所述的用于整体叶盘叶片的往复式振动抛光装置，其特征在于，所述保护壳(8)靠近所述片状支撑体(1)的一端分别设置有两个定位部(10)，两个所述定位部(10)互相平行，且分别位于所述片状支撑体(1)两个缠绕面的外侧，每个所述定位部(10)均用于压紧所述片状支撑体(1)对应面上的砂带。

5.如权利要求4所述的用于整体叶盘叶片的往复式振动抛光装置，其特征在于，所述片状支撑体(1)的厚度为3～5mm，所述片状支撑体(1)的前端设置有用于砂带穿过的固定槽。

6.如权利要求5所述的用于整体叶盘叶片的往复式振动抛光装置，其特征在于，还包括一L基板(5)，所述伸缩机构(4)安装在L基板(5)的一个板面上，所述L型基板(5)的另一板面通过连接件(6)与固定件相连接。

7.如权利要求6所述的用于整体叶盘叶片的往复式振动抛光装置，其特征在于，所述连接件(6)为中空圆柱状，且其远离基板(5)的一端设置为花瓣状，每两个花瓣之间形成用于螺栓通过的间隙。

8.如权利要求6或7所述的用于整体叶盘叶片的往复式振动抛光装置，其特征在于，所述连接件(6)与机器人连接。

9.一种整体叶盘的抛光方法，使用如权利要求1-8任一项所述的抛光装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、根据待抛光整体叶盘叶片的抛光需求选择片状支撑体(1)和砂带；

步骤二、组装并调试抛光装置；

步骤三、启动抛光装置对整体叶盘叶片进行抛光；

步骤四、暂停抛光装置，通过转动工具(9)转动辊轮(2)，以转动砂带变换砂带抛光部，继续启动抛光装置对整体叶盘进行抛光；

步骤五、重复执行步骤四，直至完成对整体叶盘叶片的抛光。

10.如权利要求9所述的整体叶盘的抛光方法，其特征在于，步骤二具体通过以下方法实现：

步骤2.1、将砂带依次穿过固定槽、绕过辊轮(2)，沿片状支撑体(1)和辊轮(2)围成一圈并首尾固定连接；

步骤2.2、将紧固轴(3)穿过突起部(7)、保护壳(8)并抵紧安装在辊轮(2)上的砂带，并将其另一端安装至伸缩机构(4)上；

步骤2.4、将伸缩机构(4)固定安装到L型基板(5)上，并通过连接件(6)将L型基板(5)安装在机器人上，将伸缩机构(4)和空气压缩机相连接；

步骤2.5、将抛光装置的运行轨迹程序、安全区域程序导入机器人，启动机器人进行抛光调试，直至机器人动作准确。