CN110497318A - 一种重型燃气轮机加工用滚轮及其设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃气轮机静叶加工技术领域，公开了一种重型燃气轮机加工用滚轮，包括滚轮本体，滚轮本体的外缘型线与待加工工件所有待加工型面的型线一一对应；同时本发明公开了滚轮具体的设计方法。本发明所涉及的滚轮，在实际加工静叶时，利用该滚轮可实现加工静叶所有待加工的型面，避免在加工过程中频繁更换滚轮，降低人工的劳动强度，提高了实际加工时的加工效率；同时本发明涉及的设计方法简单，能够快速确定滚轮的实际型线，以便于后续根据滚轮的型线图制作出滚轮，实用性强，易于推广使用。

Description

一种重型燃气轮机加工用滚轮及其设计方法

技术领域

本发明涉及燃气轮机静叶加工技术领域，具体而言，涉及一种重型燃气轮机加工用滚轮及其设计方法。

背景技术

重型燃气轮机用涡轮静叶是重型燃油机的重要热端零件，它的制造核心技术使用方法一直处于国外绝对的技术封锁状态，其具有尺寸大、结构复杂、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，燃气轮机涡轮静叶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。现有的燃气轮机静叶在实际加工时，往往先将待加工的静叶毛坯件放置于加工机床的工作台上，随后在加工机床上装配上与成型静叶的型面相适配的滚轮，再在滚轮与静叶毛坯件之间安装砂轮，通过滚轮不断修正砂轮，从而利用砂轮将静叶毛坯件加工成需要的形状。然而在实际加工时，针对同一待加工工件不同的型面往往需要使用不同形状的滚轮进行加工，因此，加工一个工件需要不断的更换滚轮，这就大大在增加了人工的劳动强度，且整个更换滚轮的过程繁琐，延长了加工时间，降低了加工效率。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种重型燃气轮机加工用滚轮，采用该滚轮进行静叶加工时能够避免反复更换滚轮，降低人工劳动强度，提高加工效率。

本发明的第二个目的在于提供一种重型燃气轮机加工用滚轮的设计方法，其能够快速确定滚轮的实际型线，并可根据得到的滚轮型线制作出相应的滚轮。

本发明的实施例是这样实现的：

其一，本发明提供一种重型燃气轮机加工用滚轮，包括滚轮本体，所述滚轮本体的外缘型线与待加工工件所有待加工型面的型线一一对应。

进一步地，所述滚轮本体采用耐磨材料制得。

其二，本发明提供一种上述滚轮的设计方法，包括以下步骤：

S1.确定待加工工件的型线；

S2.确定待加工工件实际加工任一型面时的安放角α，并截取与所述型面对应的型线；

S3.重复步骤S2，直至截取待加工工件所有待加工型面的型线；

S4.将截取所得的型线排列优化，以作为滚轮的实际型线。

进一步地，所述步骤S2中的安放角α为待加工工件与加工机床工作台水平面之间的夹角，安放角α范围为0°～115°。

进一步地，所述步骤S2中的安放角α需满足：

r*cos(90°-α)>R，

其中，r为待加工工件任一内圆弧形型面的半径，α为安放角，R为实际加工时所用砂轮的半径。

进一步地，所述加工机床为五轴磨削机床。

本发明的有益效果是：

1.本发明所涉及的滚轮，在实际加工静叶时，利用该滚轮可实现加工静叶所有待加工的型面，避免在加工过程中频繁更换滚轮，降低人工的劳动强度，提高了实际加工时的加工效率。

2.本发明涉及的滚轮设计方法简单，能够快速确定滚轮的实际型线，以便于后续根据滚轮的型线图制作出滚轮，实用性强，易于推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例1提供的滚轮加工某一型面时的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的滚轮本体的剖视图。

图标：1-滚轮本体，2-砂轮，3-静叶。

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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

实施例1

如图1，本实施例提供一种重型燃气轮机加工用滚轮，包括滚轮本体1，为了延长滚轮本体1的使用寿命，该滚轮本体1由耐磨材料制成，其中耐磨材料可选用刚玉砂、碳化硅砂、石英砂或钢砂等现有技术中常规的耐磨材料，在此不做过多赘述；同时，该滚轮本体的外缘型线与待加工工件所有待加工型面的型线一一对应，从而实现利用一个滚轮本体1即可对待加工工件的所有待加工型面进行加工。

本实施例中所涉及的待加工工件为重型燃气轮机的静叶。

实施例2

本实施例提供一种实施例1所述的滚轮的设计方法，包括以下步骤：

S1.确定待加工工件的型线，本实施例中即确定燃气轮机静叶的型线；

S2.根据步骤S1中确定的燃气轮机静叶的型线图，确定燃气轮机静叶在实际加工任一型面时的安放角α，并截取与该型面所对应的型线，这样做能够避免最终设计出来的滚轮本体1在使用时，与该滚轮本体1配合的砂轮2与静叶3之间发生干涉，同时避免高低落差大，导致最终静叶3加工失败；

S3.重复步骤S2，在确定了加工燃气轮机每一个不同的型面时的安放角α基础上，截取燃气轮机静叶所有待加工型面在对应安放角α时的型线；

S4.将截取所得的所有型线排列优化，以作为滚轮本体(1)的实际型线，并根据得到实际型线即可制作出相应的滚轮本体1。

参照图2，需要说明的是，上述所说的排列优化过程中应该遵循：在滚轮本体1的最大直径b一定的情况下，需要保证滚轮本体1的型线离滚轮本体1轴心线最近的一点与滚轮本体1的轴心线的距离a不能太短，避免滚轮本体1的整体结构强度太低；同时考虑到实际的加工成本，滚轮本体1的整体长度也不能太长。这样排列优化后得到的滚轮本体1使用效果更好，制作成本也更低。

本实施例中，上述步骤S2中的安放角α为燃气轮机静叶与加工机床工作台水平面之间的夹角，安放角α范围为0°～115°，该加工机床为五轴磨削机床。

本实施例中，上述步骤S2中的安放角α在确定时需满足：

r*cos(90°-α)>R，

其中，r为待加工工件任一内圆弧形型面的半径，α为安放角，R为实际加工时所用砂轮2的半径；值得说明的是，在加工时所用的砂轮2的半径一定的情况下，只有待加工工件的待加工型面为内圆弧形型面时必须满足上述公式，而如果是外圆弧形型面则不受上述公式约束，同时针对不同的加工机床，在加工机床的行程允许范围内且不存在干涉的情况下，可任意调整安放角α。

采用上述方法设计出来的滚轮，在实际使用时，先将滚轮本体1安装在加工机床的输出轴上，随后将待加工的重型燃气轮机的静叶3安放在加工机床的工作台面上，并在确定好加工哪一个型面后，以加工该型面所需要的安放角度固定好静叶3，最后在滚轮本体1与静叶3之间安装加工静叶3的砂轮2，使得砂轮2的上端与加工该型面所需要的型线的位置相对应，启动加工机床，通过滚轮本体1不断的修正砂轮2，从而利用砂轮2在静叶3上加工出所需要的型面，待这一型面加工完后，调节静叶3的安放角度以及砂轮2与滚轮本体1的接触位置，即可实现利用一个滚轮本体1即可加工完静叶3所有待加工的型面。

值得说明的是，本设计方法并不仅仅只局限于用于加工静叶的滚轮设计，同样适用于具有多个加工型面的待加工工件的滚轮设计，实用性强，易于推广使用。

综上，本发明所涉及的滚轮可实现在加工重型燃气轮机静叶3时，无需人工频繁更换滚轮，利用一个滚轮即可实现加工静叶3所有的待加工型面，大大降低了人工的劳动强度，提高了加工效率，同时本设计方法简单，能够快速确定滚轮的实际型线，以便于后续根据滚轮的型线图制作出滚轮，实用性强，易于推广使用。

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 (6)

1.一种重型燃气轮机加工用滚轮，包括滚轮本体(1)，其特征是：所述滚轮本体(1)的外缘型线与待加工工件所有待加工型面的型线一一对应。

2.根据权利要求1所述的重型燃气轮机加工用滚轮，其特征是：所述滚轮本体(1)采用耐磨材料制成。

3.一种如权利要求1或2所述的重型燃气轮机加工用滚轮的设计方法，其特征是：包括以下步骤：

S1.确定待加工工件的型线；

S2.确定实际加工待加工工件任一型面时的安放角α，并截取与所述型面对应的型线；

S3.重复步骤S2，直至截取待加工工件所有待加工型面的型线；

S4.将截取所得的型线排列优化，以作为所述滚轮本体(1)的实际型线。

4.根据权利要求3所述的重型燃气轮机加工用滚轮的设计方法，其特征是：所述步骤S2中的安放角α为待加工工件与加工机床工作台水平面之间的夹角，安放角α范围为0°～115°。

5.根据权利要求3所述的重型燃气轮机加工用滚轮的设计方法，其特征是：所述步骤S2中的安放角α需满足：

r*cos(90°-α)>R，

其中，r为待加工工件任一内圆弧形型面的半径，α为安放角，R为实际加工时所用砂轮(2)的半径。

6.根据权利要求4所述的重型燃气轮机加工用滚轮的设计方法，其特征是：所述加工机床为五轴磨削机床。