CN110497250B - 一种小型燃机涡轮导向叶片圆弧及端面的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及磨削加工领域，具体是一种小型燃机涡轮导向叶片圆弧及端面的加工方法，本发明采用滚轮及砂轮配合的方式对磨削中的砂轮进行修整，解决了小型燃机涡轮导向叶片内、外圆及端面的精密磨削加工难题，实现了小型燃机涡轮导向叶片圆弧及端面的集成加工，改进了圆弧加工的测具及夹具，提高了内、外圆及端面的加工效率，为以后其他类似叶片的内、外圆及端面的精密磨削集成加工提供了合理的方法及经验。

Description

一种小型燃机涡轮导向叶片圆弧及端面的加工方法
技术领域
本发明涉及磨削加工领域，具体是指一种小型燃机涡轮导向叶片圆弧及端面的加工方法。
背景技术
小燃气轮机用涡轮导向叶片具有尺寸小、结构复杂(复杂空心)、使用寿命长、多燃料适用性等特点，总寿命远高于航空发动机叶片，燃气轮机涡轮导向叶片的高温材料应具备优异的组织和性能稳定性、抗氧化性和抗热腐蚀性能。目前，小型燃机小尺寸空心涡轮导向叶片只有国外少数公司掌握，且对我国进行技术封锁，但是近年来，国内针对小型燃机小尺寸涡轮导向叶片的研制开展了相关的工作，已成功制备了样件，但是还是处于实验室研发水平，仍有大量的工程化应用技术问题需要解决，如内、外圆及端面的精密磨削集成加工等核心关键技术。
由于圆弧半径极小，加工圆弧过程存在砂轮过切、干涉等问题，且最小壁厚不足1毫米存在加工变形及烧伤问题，另外还存在圆弧尺寸公差小，加工难度大、尺寸不易保证，加工效率低等问题。如何解决上述技术问题成为本领域技术人员努力的方向。
发明内容
基于以上问题，本发明提供了一种小型燃机涡轮导向叶片圆弧及端面的加工方法。本发明解决了内、外圆及端面的精密磨削加工难题，实现了小型燃机涡轮导向叶片圆弧及端面的集成加工，改进了圆弧加工的测具及夹具，提高了内、外圆及端面的加工效率，为以后其他类似叶片的内、外圆及端面的精密磨削集成加工提供了合理的方法及经验。
为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种小型燃机涡轮导向叶片圆弧及端面的加工方法，包括以下步骤：
S01：在五轴加工中心上安装好涡轮导向叶片、砂轮及表面附着有用于磨削砂轮颗粒的滚轮；
S02：将砂轮与滚轮接触，保证砂轮磨削面与滚轮修整面充分接触；
S03：使砂轮及滚轮一并运动并使砂轮表面与涡轮导向叶片磨削表面接触，转动砂轮对工件磨削面进行磨削，由于砂轮及滚轮一直保持接触，滚轮在砂轮磨削的同时对砂轮进行修整；
S04：单个涡轮导向叶片磨削表面加工完成后分离砂轮及涡轮导向叶片，调整涡轮导向叶片放置朝向并切换至另外一磨削加工平面，切换与磨削加工平面相配的砂轮及滚轮；
S05：重复步骤S02～S04直至涡轮导向叶片各个磨削加工表面加工完成。
作为一种优选的方式，滚轮外表面由多部分组成，各部分与涡轮导向叶片磨削面相匹配。
作为一种优选的方式，砂轮与滚轮外表面相配，磨削工作时至少有两部分同时对工件进行加工。
作为一种优选的方式，砂轮与滚轮外表面相配，磨削工作仅有部分对工件进行加工，其他部分用于在工件其他加工工步中。
作为一种优选的方式，滚轮表面用于磨削砂轮的颗粒为金刚石、刚玉、碳化硅、立方氮化硼中的一种。
作为一种优选的方式，五轴加工中心的型号为美盖勒MFP50。
作为一种优选的方式，滚轮与砂轮同向转动。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明解决了内、外圆及端面的精密磨削加工难题，实现了小型燃机涡轮导向叶片圆弧及端面的集成加工，改进了圆弧加工的测具及夹具，提高了内、外圆及端面的加工效率，为以后其他类似叶片的内、外圆及端面的精密磨削集成加工提供了合理的方法及经验。
附图说明
图1为本发明的加工工步一示意图。
图2为本发明的加工工步二示意图。
图3为本发明的加工工步三示意图。
图4为本发明的加工工步四示意图。
图5为本发明的加工工步五示意图。
图6为本发明的加工工步六示意图。
图7为本发明的加工工步七示意图。
图8为本发明的加工工步八示意图。
图9为本发明的加工工步九示意图。
其中，1滚轮，2砂轮，3工件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明。本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例1：
一种小型燃机涡轮导向叶片圆弧及端面的加工方法，包括以下步骤：
S01：在五轴加工中心上安装好涡轮导向叶片、砂轮2及表面附着有用于磨削砂轮2颗粒的滚轮1；
S02：将砂轮2与滚轮1接触，保证砂轮2磨削面与滚轮1修整面充分接触；
S03：使砂轮2及滚轮1一并运动并使砂轮2表面与涡轮导向叶片磨削表面接触，转动砂轮2对工件磨削面进行磨削，由于砂轮2及滚轮1一直保持接触，滚轮1在砂轮2磨削的同时对滚轮1进行修整；
S04：单个涡轮导向叶片磨削表面加工完成后分离砂轮2及涡轮导向叶片，调整涡轮导向叶片放置朝向并切换至另外一磨削加工平面，切换与磨削加工平面相配的砂轮2及滚轮1；
S05：重复步骤S02～S04直至涡轮导向叶片各个磨削加工表面加工完成。
参见图1～9，先对工件3标准平面进行磨削加工，然后五轴加工中心调整工件3摆放朝向对工件3其他加工平面进行磨削加工，在进行磨削加工时，由于砂轮2在磨削的同时另一侧与滚轮1接触，滚轮1表面的磨削砂轮2的颗粒对砂轮2进行修整，避免砂轮2过切、干涉及对工件3表面产生烫伤的问题。
实施例2：
本实施例与实施例1的区别在于为了减少滚轮1及砂轮2的数量，降低加工工具的更换次数，提高加工速度而对砂轮2机滚轮1进一步设计。
一种小型燃机涡轮导向叶片圆弧及端面的加工方法，包括以下步骤：
S01：在五轴加工中心上安装好涡轮导向叶片、砂轮2及表面附着有用于磨削砂轮2颗粒的滚轮1；
S02：将砂轮2与滚轮1接触，保证砂轮2磨削面与滚轮1修整面充分接触；
S03：使砂轮2及滚轮1一并运动使砂轮2表面与涡轮导向叶片磨削表面接触，转动砂轮2对工件磨削面进行磨削，由于砂轮2及滚轮1一直保持接触，滚轮1在砂轮2磨削的同时对滚轮1进行修整；
S04：单个涡轮导向叶片磨削表面加工完成后分离砂轮2及涡轮导向叶片，调整涡轮导向叶片放置朝向并切换至另外一磨削加工平面，切换与磨削加工平面相配的砂轮2及滚轮1；
S05：重复步骤S02～S04直至涡轮导向叶片各个磨削加工表面加工完成。
其中，滚轮1表面用于磨削砂轮2的颗粒可以用金刚石、刚玉、碳化硅、立方氮化硼颗粒，当然也可以采用其他非常规的磨削材料。五轴加工中心的型号为美盖勒MFP50，该机器仅为为了实施本实施例所采用的的设备，其他五轴加工中心或依照此方法采用非五轴加工中心的其他设备均应当纳入本发明的保护范围。滚轮1与砂轮2可以同向转动，也可以反向转动，为了避免滚轮1反向转动给砂轮2带来过大的修整量及震动，本实施例滚轮1砂轮2为同向转动。
进一步的，为了实现一个滚轮1即可对一个工件3所有平面进行加工，本实施例滚轮1 外表面由多部分组成，各部分与涡轮导向叶片磨削面相匹配，参见图1，滚轮1外表面多部分包括平面、斜面、曲面及三者任意组合的多个构造，保证与工件3各个磨削加工面均能匹配上。
进一步的，为了提高加工效率，让工件3的多个磨削面能进行同时加工，砂轮2与滚轮 1外表面相配，磨削工作时至少有两部分同时对工件3进行加工，如参见图4、图5、图7、图8的工步图。
进一步的，为了降低砂轮2的更换频率，提供工件3的加工效率，砂轮2与滚轮1外表面相配，磨削工作仅有部分对工件3进行加工，其他部分用于在工件3其他加工工步中，如参见图6。
本发明解决了内、外圆及端面的精密磨削加工难题，实现了小型燃机涡轮导向叶片圆弧及端面的集成加工，改进了圆弧加工的测具及夹具，提高了内、外圆及端面的加工效率，为以后其他类似叶片的内、外圆及端面的精密磨削集成加工提供了合理的方法及经验。
如上即为本发明的实施例。上述实施例以及实施例中的具体参数仅是为了清楚表述发明人的发明验证过程，并非用以限制本发明的专利保护范围，本发明的专利保护范围仍然以其权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种小型燃机涡轮导向叶片圆弧及端面的加工方法，包括以下步骤：
S01：在五轴加工中心上安装好涡轮导向叶片、砂轮(2)及表面附着有用于磨削砂轮(2)颗粒的滚轮(1)；
S02：将砂轮(2)与滚轮(1)接触，保证砂轮(2)磨削面与滚轮(1)修整面充分接触；
S03：使砂轮(2)及滚轮(1)一并运动并使砂轮(2)表面与涡轮导向叶片磨削表面接触，转动砂轮(2)对工件磨削面进行磨削，由于砂轮(2)及滚轮(1)一直保持接触，滚轮(1)在砂轮(2)磨削的同时对砂轮(2)进行修整；
S04：单个涡轮导向叶片磨削表面加工完成后分离砂轮(2)及涡轮导向叶片，调整涡轮导向叶片放置朝向并切换至另外一磨削加工平面，切换与磨削加工平面相配的砂轮(2)及滚轮(1)；
S05：重复步骤S02～S04直至涡轮导向叶片各个磨削加工表面加工完成，
其中，所述滚轮(1)外表面由多部分组成，所述各部分与涡轮导向叶片磨削面相匹配。
2.根据权利要求1所述的一种小型燃机涡轮导向叶片圆弧及端面的加工方法，其特征在于：所述砂轮(2)与滚轮(1)外表面相配，磨削工作时至少有两部分同时对工件(3)进行加工。
3.根据权利要求1所述的一种小型燃机涡轮导向叶片圆弧及端面的加工方法，其特征在于：所述砂轮(2)与滚轮(1)外表面相配，磨削工作仅有部分对工件(3)进行加工，其他部分用于在工件(3)其他加工工步中。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种小型燃机涡轮导向叶片圆弧及端面的加工方法，其特征在于：所述滚轮(1)表面用于磨削砂轮(2)的颗粒为金刚石、刚玉、碳化硅、立方氮化硼中的一种。
5.根据权利要求1～3任一项所述的一种小型燃机涡轮导向叶片圆弧及端面的加工方法，其特征在于：所述五轴加工中心的型号为美盖勒MFP50。
6.根据权利要求1～3任一项所述的一种小型燃机涡轮导向叶片圆弧及端面的加工方法，其特征在于：所述滚轮(1)与砂轮(2)同向转动。
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