CN109249237A - 一种叶片高效加工夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种叶片高效加工夹具，包括设置在连接基座(5)一个端面上的叶片榫头夹头(2)、叶背支撑块(3)和叶盆压紧机构(4)；所述连接基座(5)的一个侧端面与工作台转接座(1)的一个端面连接，所述工作台转接座(1)为一圆盘件，沿着圆盘件的外周向开有四个槽口。本发明简单实用，定位可靠，可实现使用大尺寸圆壁立铣刀在四轴数控铣床上加工，将叶片叶尖削边减薄区置于第四轴回转工作台上，回转轴与主轴垂直，使叶尖削边减薄区加工进给方向与回转轴线平行，采用刀具侧刃驱动的加工方式。

Description

一种叶片高效加工夹具
技术领域
本发明属于数控加工技术领域，涉及叶片叶尖特定结构的加工夹具。
背景技术
叶片叶尖减薄结构，在航空发动机、燃气轮机转子叶片上应用较为广泛，对压气机性能有较大影响。由于叶片本身曲面结构复杂，在叶型曲面上添加的减薄结构，也具有复杂的几何曲面，严格的位置精度要求，因此加工难度较高。叶尖削边处曲面，通常要求保证与叶背曲面的距离，波动公差小于0.2mm。，表面要求粗糙度Ra1.6。因此，叶尖削边处曲面，直接采用叶背曲面片体增厚得到，其几何特性与叶背曲面相同。但是由于叶背曲面本身允许0.08mm的轮廓波动，同时允许的位置波动以及±12分的扭转公差带，因此实际叶背曲面相对理论位置的波动，可超过叶尖削边处曲面理论距离公差0.2mm的要求。原来的加工方法受叶尖削边减薄区结构限制，只能采用球头立铣刀在三轴数控铣床上沿叶尖削边减薄曲面的u向或v向密集走刀加工。由于刀具尺寸小，切削能力有限，导致刀具成本高，同时由于加工表面要求达到粗糙度Ra1.6，只能沿叶尖削边减薄曲面的u向或v向密集走刀，加工时间长，并且由于叶背允许较大的波动公差，实际加工中几乎无法直接通过数控加工，获得满足公差要求的叶尖减薄曲面。
发明内容
本发明旨在提供一种叶片高效加工夹具，简单实用，定位可靠，可实现使用大尺寸圆壁立铣刀在四轴数控铣床上加工，将叶片叶尖削边减薄区置于第四轴回转工作台上，回转轴与主轴垂直，使叶尖削边减薄区加工进给方向与回转轴线平行，采用刀具侧刃驱动的加工方式。
具体来说，本发明的技术方案如下：
一种叶片高效加工夹具，包括设置在连接基座一个端面上的叶片榫头夹头、叶背支撑块和叶盆压紧机构；
所述连接基座的一个侧端面与工作台转接座的一个端面连接，所述工作台转接座为一圆盘件，沿着圆盘件的外周向开有四个槽口。
所述叶片榫头夹头为一立方体块，立方体块的一个端面上沿着对角线位置开有用于夹持叶片榫头的槽口。
优选的，所述叶背支撑块为一立方体块，立方体块的一个端面为曲面，曲面的形状与叶片叶背型面相匹配。
优选的，所述叶盆压紧机构包括立柱、压臂、压头和固定杆，所述立柱的一端与连接基座固定连接，另一端与压臂的一端可转动连接，压臂的侧端面上固定连接有压头，压臂的另一端与固定杆可拆卸连接，固定杆的一端与连接基座固定连接。
优选的，所述立柱和固定杆分居叶背支撑块两侧，立柱与压臂铰接，压臂与固定杆连接端开有槽口，固定杆包括铰接座和固定臂，铰接座和固定臂铰接，固定臂包括一外径小于压臂上槽口的圆柱段，圆柱段末端与螺母螺纹连接。
与传统方法相比，本发明可将叶片叶尖削边减薄区置于第四轴回转工作台上，回转轴与主轴垂直，使叶尖削边减薄区加工进给方向与回转轴线平行，实现刀具侧刃驱动的加工方式。使刀具成本大幅下降，加工时间缩短到原来的10％，并且加工后仅需进行一次余量补偿，就能使叶尖削边减薄区厚度可控制在0.15mm的范围内，完全满足要求。
附图说明
图1为本发明的叶尖削边减薄加工夹具示意图；
图2～图4为图1的三视图；
图5～图7为叶片与叶盆压紧机构的三视图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明，但所要求的保护范围并不局限于所述。
传统的叶尖削边减薄加工夹具的作用是将叶片固定在三轴立式数控机床X-Y平面工作台或三轴卧式数控机床X-Z平面工作台上。该结构无法实现将叶片叶尖削边减薄区置于第四轴回转工作台上，回转轴与主轴垂直，使叶尖削边减薄区加工进给方向与回转轴线平行，实现刀具侧刃驱动的加工方式。
如图1～图7所示，本发明的叶尖削边减薄加工夹具包括设置在楔形连接基座5一个端面上的叶片榫头夹头2、叶背支撑块3和叶盆压紧机构4；连接基座5的一个侧端面与工作台转接座1的一个端面连接，工作台转接座1为一圆盘件，沿着圆盘件的外周向开有四个带圆弧面的槽口，四个带圆弧面的槽口分别位于圆盘件的两条相交直径线的末端。
具体来说，叶片榫头夹头2为一立方体块，立方体块的一个端面上沿着对角线位置开有用于夹持叶片榫头的槽口。叶背支撑块3为一立方体块，立方体块的一个端面为曲面，曲面的形状与叶片叶背型面相匹配。叶盆压紧机构4包括立柱、压臂、压头和固定杆，立柱的一端与连接基座5固定连接，另一端与压臂的一端可转动连接，压臂的侧端面上固定连接有压头，压臂的另一端与固定杆可拆卸连接，固定杆的一端与连接基座5固定连接。立柱和固定杆分居叶背支撑块3两侧，立柱与压臂铰接，压臂与固定杆连接端开有槽口，固定杆包括铰接座和固定臂，铰接座和固定臂铰接，固定臂包括一外径小于压臂上槽口的圆柱段和与圆柱段连接的分叉，分叉的两个叉臂与铰接座铰接，圆柱段末端与一螺母螺纹连接。需要压紧叶片6时，将压臂绕其与立柱的铰接点旋转，确保压头压住叶片6后，将固定臂的圆柱段插入压臂的另一端槽口内，旋转螺母(进一步可以在螺母与压臂之间增设垫圈)，压紧压臂，从而实现压紧叶片6的功能。
本发明的圆形回转工作台转接座1与叶片榫头夹头2、叶背支撑块3和叶盆压紧机构4相互配合，实现了将叶片叶尖削边减薄区置于第四轴回转工作台上，回转轴绕立式机床的X轴平行，使叶尖削边减薄区加工进给方向与回转轴线平行，实现刀具侧刃驱动的加工方式。通过使用圆壁立铣刀侧刃加工，使刀具成本大幅下降，同时加工时间缩短到原来的10％，并且加工后仅需进行一次余量补偿，就能使叶尖削边减薄区厚度可控制在0.15mm的范围内，完全满足要求。

Claims (5)

1.一种叶片高效加工夹具，其特征在于：包括设置在连接基座(5)一个端面上的叶片榫头夹头(2)、叶背支撑块(3)和叶盆压紧机构(4)；
所述连接基座(5)的一个侧端面与工作台转接座(1)的一个端面连接，所述工作台转接座(1)为一圆盘件，沿着圆盘件的外周向开有四个槽口。
2.根据权利要求1所述的一种叶片高效加工夹具，其特征在于：所述叶片榫头夹头(2)为一立方体块，立方体块的一个端面上沿着对角线位置开有用于夹持叶片榫头的槽口。
3.根据权利要求1所述的一种叶片高效加工夹具，其特征在于：所述叶背支撑块(3)为一立方体块，立方体块的一个端面为曲面，曲面的形状与叶片叶背型面相匹配。
4.根据权利要求1所述的一种叶片高效加工夹具，其特征在于：所述叶盆压紧机构(4)包括立柱、压臂、压头和固定杆，所述立柱的一端与连接基座(5)固定连接，另一端与压臂的一端可转动连接，压臂的侧端面上固定连接有压头，压臂的另一端与固定杆可拆卸连接，固定杆的一端与连接基座(5)固定连接。
5.根据权利要求4所述的一种叶片高效加工夹具，其特征在于：所述立柱和固定杆分居叶背支撑块(3)两侧，立柱与压臂铰接，压臂与固定杆连接端开有槽口，固定杆包括铰接座和固定臂，铰接座和固定臂铰接，固定臂包括一外径小于压臂上槽口的圆柱段，圆柱段末端与螺母螺纹连接。
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