CN114654355B - 一种动叶叶尖焊后数控打磨专机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种动叶叶尖焊后数控打磨专机，包括机架、旋转工作台、旋转工作台座、压板、立柱、砂带驱动主轴箱及砂带、数控系统操作箱；旋转工作台座、旋转工作台和立柱安装在机架上，旋转工作台座及旋转工作台安装在立柱的左侧，旋转工作台上通过压板固定工件，旋转工作台通过安装在旋转工作台座上的旋转驱动电机带动旋转，实现动叶被加工时的转动；立柱通过丝杆螺母附，在伺服电机驱动下实现上下、左右、前后的移动，以实现磨削用砂带的移动控制。本发明通过数控系统协调驱动各伺服电机联动以及气动部件，对燃气轮机动叶维修过程中叶尖焊后进行打磨，极大提高产品质量，缩短加工时间，实现了一人多机和自动加工，降低了加工成本和废品率。

Description

一种动叶叶尖焊后数控打磨专机

技术领域

本发明涉及一种动叶叶尖焊后数控打磨专机，属于燃气轮机动叶加工设备技术领域。

背景技术

燃气轮机动叶是燃气轮机组中的易损件，动叶的损坏主要是由于高温烧蚀，使得叶尖损坏和变形，损坏了的动叶极大地影响了燃气轮机组的工作效率和使用寿命，所以需要定期维护。维护的主要工作是去除掉损坏的叶尖，重新焊接上同材质的材料，而后将其打磨成与维修前原始动叶具有同样形状的叶尖。由于叶尖截面形状为非线性曲线，整个动叶型面也为非线性曲面，因此，目前打磨工序的加工方式主要为人工操作，凭借操作工人丰富的实践经验，力图打磨出与原始动叶外形极致一样的外形。这种加工方式极度依赖于操作工人的经验积累，效率低，用工多，耗时耗力，成本高。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种动叶叶尖焊后数控打磨专机，从而解决上述技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种动叶叶尖焊后数控打磨专机，包括机架、旋转工作台座、旋转工作台、压板、立柱、砂带驱动主轴箱以及数控系统操作箱；所述机架上安装有旋转工作台座；所述旋转工作台座上安装有旋转工作台；所述旋转工作台上设置有压板；所述压板用来夹持固定动叶的叶根；所述旋转工作台通过安装在旋转工作台座上的旋转驱动电机带动旋转，进而实现动叶被加工时的转动；所述砂带驱动主轴箱通过升降丝杆螺母机构连接在立柱的一侧；

所述立柱的下方设置有左右移动丝杆螺母机构和前后移动丝杆螺母机构；所述升降丝杆螺母机构包括升降丝杆以及连接在升降丝杆上的上下移动伺服电机；所述左右移动丝杆螺母机构包括左右移动丝杆以及连接在左右移动丝杆一侧的左右移动伺服电机；所述前后移动丝杆螺母机构包括前后移动丝杆以及连接在前后移动伺服电机；

所述砂带驱动主轴箱包括1号砂带、2号砂带、砂带旋转伺服电机，砂带旋转电机齿轮，花键轴齿轮，花键轴滑移齿轮组，1号砂带传动轴齿轮，1号砂带轴同步带轮，2号砂带传动轴齿轮，2号砂带轴同步带轮，拨叉机构、拨叉机构旋转气缸，旋转气缸连接座，砂带切换伺服电机以及花键轴；

所述1号砂带、2号砂带位于主轴箱两端；所述砂带旋转伺服电机的电机轴端连接砂带旋转电机齿轮；所述砂带旋转电机齿轮与花键轴齿轮啮合；所述花键轴齿轮带动花键轴滑移齿轮组转动；所述花键轴滑移齿轮组包含上部齿轮和下部齿轮；所述花键轴滑移齿轮组的下部齿轮可带动1号砂带传动轴齿轮转动，再经过同轴的1号砂带轴同步带轮带动1号砂带运动；所述花键轴滑移齿轮组的上部齿轮可带动2号砂带传动轴齿轮转动，再经过同轴的2号砂带轴同步带轮带动2号砂带运动；

所述花键轴滑移齿轮组一侧连接有拨叉机构；所述拨叉机构安装在旋转气缸连接座一侧，所述旋转气缸连接座上连接有拨叉机构旋转气缸；所述拨叉机构通过拨叉机构旋转气缸带动进行拨叉动作；

所述拨叉机构的拨叉前端安装有滚轮；所述滚轮随着拨叉摆动在花键轴滑移齿轮组外圆槽内上下运动，滑移齿轮内孔为花键，与花键轴外圆花键配合，完成上下运动并传递转矩；

所述砂带切换伺服电机通过减速机构与砂带驱动主轴箱箱体轴承座连接；

所述数控系统箱内安装有数控装置，其用于整体加工逻辑模块编程控制和叶面曲面加工程序模块编程；所述整体加工逻辑模块用于当前磨削的砂带的选择，通过砂带杆旋转伺服电机实现，砂带驱动主轴箱内气动部件的控制，实现砂带转动动力电机对相应砂带的驱动；砂带上下位置的控制，以磨削不同的叶面段；所述叶面曲面加工程序模块用于根据曲面数据，设计用小直线段代替曲线的数控加工方法从而逼近真实曲面；根据曲面曲率，控制切换不同的砂带。

进一步得，所述1号砂带上的砂带杆的磨削端滚轮直径大于2号砂带上的砂带杆的磨削端滚轮直径；直径大的1号砂带相应磨削面大，可用于较大面积，较平直段的磨削，直径小的2号砂带可用于较小面积，曲率较小段的磨削。

进一步的，所述压板设置有两个，其分别压紧在工件的两端，压板通过螺钉固定在旋转工作台上。

本发明的有益效果是：

(1)采用本发明的动叶叶尖焊后数控打磨专机，在机架上设置了夹持工件的旋转工作台，以及可三轴运动的磨削砂带，在数控系统的支持下，实现了动叶叶尖的焊后打磨，保证维修产品的质量的一致性，减轻了工人劳动强度，深受操作工人的欢迎。

(2)立柱上设置的砂带驱动主轴箱，可以驱动两条砂带，在砂带杆旋转伺服电机以及砂带驱动主轴箱内气动部件的操纵下，实现了磨削过程中砂带的自由切换，保证了不同曲率曲面下叶尖磨削的自动完成。

(3)床身上增加电气操作箱，控制整个机床的所有动作，操作调整方便，实现一人多机，确保自动连续正常加工，降低了劳动强度，极大提高了生产效率，提高了产品质量，深受操作者的青睐。

(3)通过数控系统协调控制气压系统和驱动多轴伺服电机联动，可适应多种型号的动叶叶尖焊后磨削，精度高，效率高，产品一致性好；提高了产品质量，缩短了加工时间，节省了工人的劳动强度，降低了加工成本。

附图说明

图1为本发明的动叶叶尖焊后数控打磨专机实施例的结构示意主视图；

图2为本发明的动叶叶尖焊后数控打磨专机实施例的结构示意侧视图；

图3为本发明的砂带驱动主轴箱立体结构示意图；

图4为本发明的砂带驱动主轴箱结构示意主视图；

图5为本发明的砂带驱动主轴箱结构示意俯视图；

图6为本发明的拨叉机构拨向下方工作状态示意图一；

图7为本发明的拨叉机构拨向上方工作状态示意图二。

图中：1、机架，2、旋转工作台座，3、旋转工作台，4、压板，5、立柱，6、砂带驱动主轴箱，61、1号砂带，611、1号砂带传动轴齿轮，612、1号砂带轴同步带轮，62、2号砂带，621、2号砂带传动轴齿轮，622、2号砂带轴同步带轮，63、砂带旋转伺服电机，64、砂带旋转电机齿轮，65、花键轴齿轮，651、花键轴，66、花键轴滑移齿轮组，67、拨叉机构，671、拨叉机构旋转气缸，672、旋转气缸连接座，68、砂带切换伺服电机，7、动叶，8、升降丝杆螺母机构，81、升降丝杆，82、上下移动伺服电机，9、左右移动丝杆螺母机构，91、左右移动丝杆，92、左右移动伺服电机，10、前后移动丝杆螺母机构，101、前后移动丝杆，102、连接在前后移动伺服电机。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术术语和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

如图1、图2所示，一种动叶叶尖焊后数控打磨专机，包括机架1、旋转工作台座2、旋转工作台3、压板4、立柱5、砂带驱动主轴箱6以及数控系统操作箱；所述机架1上安装有旋转工作台座2；所述旋转工作台座2上安装有旋转工作台3；所述旋转工作台3上设置有压板4；所述压板4用来夹持固定动叶7的叶根；所述旋转工作台3通过安装在旋转工作台座2上的旋转驱动电机带动旋转，进而实现动叶被加工时的转动；所述砂带驱动主轴箱6通过升降丝杆螺母机构8连接在立柱5的一侧；

立柱5的下方设置有左右移动丝杆螺母机构9和前后移动丝杆螺母机构10；所述升降丝杆螺母机构8包括升降丝杆81以及连接在升降丝杆81上的上下移动伺服电机82；所述左右移动丝杆螺母机构9包括左右移动丝杆91以及连接在左右移动丝杆91一侧的左右移动伺服电机92；所述前后移动丝杆螺母机构10包括前后移动丝杆101以及连接在前后移动伺服电机102；

如图3、图4和图5所示的砂带驱动主轴箱6包括1号砂带61、2号砂带61、砂带旋转伺服电机63，砂带旋转电机齿轮64，花键轴齿轮65，花键轴滑移齿轮组66，1号砂带传动轴齿轮611，1号砂带轴同步带轮612，2号砂带传动轴齿轮621，2号砂带轴同步带轮622，拨叉机构67、拨叉机构旋转气缸671，旋转气缸连接座672，砂带切换伺服电机68以及花键轴651；

1号砂带61、2号砂带62位于主轴箱两端；所述砂带旋转伺服电机63的电机轴端连接砂带旋转电机齿轮64；所述砂带旋转电机齿轮64与花键轴齿轮65啮合；所述花键轴齿轮65带动花键轴滑移齿轮组66转动；所述花键轴滑移齿轮组66包含上部齿轮和下部齿轮；所述花键轴滑移齿轮组66的下部齿轮可带动1号砂带传动轴齿轮611转动，再经过同轴的1号砂带轴同步带轮612带动1号砂带611运动；所述花键轴滑移齿轮组66的上部齿轮可带动2号砂带传动轴齿轮621转动，再经过同轴的2号砂带轴同步带轮622带动2号砂带62运动；

花键轴滑移齿轮组66一侧连接有拨叉机构67；所述拨叉机构67安装在旋转气缸连接座672一侧，所述旋转气缸连接座672上连接有拨叉机构旋转气缸671；所述拨叉机构67通过拨叉机构旋转气缸671带动进行拨叉动作；

拨叉机构67的拨叉前端安装有滚轮；所述滚轮随着拨叉摆动在花键轴滑移齿轮组66外圆槽内上下运动，滑移齿轮内孔为花键，与花键轴651外圆花键配合，完成上下运动并传递转矩；

砂带切换伺服电机68通过减速机构与砂带驱动主轴箱箱体轴承座连接；

数控系统箱内安装有数控装置，其用于整体加工逻辑模块编程控制和叶面曲面加工程序模块编程；所述整体加工逻辑模块用于当前磨削的砂带的选择，通过砂带杆旋转伺服电机实现，砂带驱动主轴箱内气动部件的控制，实现砂带转动动力电机对相应砂带的驱动；砂带上下位置的控制，以磨削不同的叶面段；所述叶面曲面加工程序模块用于根据曲面数据，设计用小直线段代替曲线的数控加工方法从而逼近真实曲面；根据曲面曲率，控制切换不同的砂带。曲面数据可以应对测得的实物叶片的截面坐标点数据，采用自由曲线插值法和小波分解的光顺法，重构叶片截面几何模型，再根据模型生成曲面数据。在编制加工程序前应离线对曲面数据进行分析，通过计算曲面曲率，确定采用不同砂带的曲面段。

本结构优选的，1号砂带61上的砂带杆的磨削端滚轮直径大于2号砂带62上的砂带杆的磨削端滚轮直径；直径大的1号砂带61相应磨削面大，可用于较大面积，较平直段的磨削，直径小的2号砂带62可用于较小面积，曲率较小段的磨削，因此砂带驱动主轴箱在数控系统控制下，可根据工件上磨削段的情况，选择不同的砂带完成加工。

其中是1号砂带61运动，还是2号砂带62运动，由拨叉机构67选定。花键轴滑移齿轮组66包括上部齿轮和下部齿轮2个齿轮，参照图6，拨叉机构67拨向下方，拨叉摆动带动花键轴滑移齿轮组66到下止点，滑移齿轮组的下部齿轮与1号砂带传动轴齿轮611啮合，从而带动1号砂带61运动；参照图7，拨叉机构67拨向上方，拨叉摆动带动花键轴滑移齿轮组66到上止点，滑移齿轮组的上部齿轮与2号砂带传动轴齿轮621啮合，从而带动2号砂带62运动。而拨叉机构67的动作则由拨叉机构旋转气缸671基于旋转气缸连接座672带动，拨叉前端安装一滚轮，滚轮随着拨叉摆动在花键轴滑移齿轮组66外圆槽内上下运动，滑移齿轮内孔为花键，与花键轴15的外圆花键配合，进而完成上下运动并传递转矩。

砂带切换伺服电机68通过减速机构与砂带驱动主轴箱箱体轴承座连接，当需要切换砂带时，启动砂带切换伺服电机68，带动主轴箱回旋，切换砂带，而且由于使用砂带切换伺服电机68，可以回旋到合适角度，使砂带与被加工面的切线方向尽量垂直接触，从而更有利于磨削加工。

上述使用过程由数控系统控制，当需要切换砂带时，数控程序控制砂带切换伺服电机68实现；同时控制主轴箱内拨叉机构旋转气缸671，切换砂带旋转伺服电机63对相应砂带的驱动。

本发明通过立柱前后和左右两个伺服电机，以及工作台旋转驱动伺服电机的三轴联动，进而实现曲面磨削加工。本发明的动叶叶尖焊后数控打磨专机，在机架上设置了夹持工件的旋转工作台，以及可三轴运动的磨削砂带，在数控系统的支持下，实现了动叶叶尖的焊后打磨，保证维修产品的质量的一致性，减轻了工人劳动强度，深受操作工人的欢迎；立柱5上设置的砂带驱动主轴箱，可以驱动两条砂带，在砂带杆旋转伺服电机以及砂带驱动主轴箱内气动部件的操纵下，实现了磨削过程中砂带的自由切换，保证了不同曲率曲面下叶尖磨削的自动完成；床身上增加数控系统操作箱，控制整个机床的所有动作，操作调整方便，实现一人多机，确保自动连续正常加工，降低了劳动强度，极大提高了生产效率，提高了产品质量，深受操作者的青睐；通过数控系统协调控制气压系统和驱动多轴伺服电机联动，可适应多种型号的动叶叶尖焊后磨削，精度高，效率高，产品一致性好；提高了产品质量，缩短了加工时间，节省了工人的劳动强度，降低了加工成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种动叶叶尖焊后数控打磨专机，其特征在于，包括机架（1）、旋转工作台座（2）、旋转工作台（3）、压板（4）、立柱（5）、砂带驱动主轴箱（6）以及数控系统操作箱；所述机架（1）上安装有旋转工作台座（2）；所述旋转工作台座（2）上安装有旋转工作台（3）；所述旋转工作台（3）上设置有压板（4）；所述压板（4）用来夹持固定动叶（7）的叶根；所述旋转工作台（3）通过安装在旋转工作台座（2）上的旋转驱动电机带动旋转，进而实现动叶被加工时的转动；所述砂带驱动主轴箱（6）通过升降丝杆螺母机构（8）连接在立柱（5）的一侧；

所述立柱（5）的下方设置有左右移动丝杆螺母机构（9）和前后移动丝杆螺母机构（10）；所述升降丝杆螺母机构（8）包括升降丝杆（81）以及连接在升降丝杆（81）上的上下移动伺服电机（82）；所述左右移动丝杆螺母机构（9）包括左右移动丝杆（91）以及连接在左右移动丝杆（91）一侧的左右移动伺服电机（92）；所述前后移动丝杆螺母机构（10）包括前后移动丝杆（101）以及连接在前后移动伺服电机（102）；

所述砂带驱动主轴箱（6）包括1号砂带（61）、2号砂带（62）、砂带旋转伺服电机（63），砂带旋转电机齿轮（64），花键轴齿轮（65），花键轴滑移齿轮组（66），1号砂带传动轴齿轮（611），1号砂带轴同步带轮（612），2号砂带传动轴齿轮（621），2号砂带轴同步带轮（622），拨叉机构（67）、拨叉机构旋转气缸（671），旋转气缸连接座（672），砂带切换伺服电机（68）以及花键轴（651）；

所述1号砂带（61）、2号砂带（62）位于主轴箱两端；所述砂带旋转伺服电机（63）的电机轴端连接砂带旋转电机齿轮（64）；所述砂带旋转电机齿轮（64）与花键轴齿轮（65）啮合；所述花键轴齿轮（65）带动花键轴滑移齿轮组（66）转动；所述花键轴滑移齿轮组（66）包含上部齿轮和下部齿轮；所述花键轴滑移齿轮组（66）的下部齿轮能够带动1号砂带传动轴齿轮（611）转动，再经过同轴的1号砂带轴同步带轮（612）带动1号砂带（61）运动；所述花键轴滑移齿轮组（66）的上部齿轮能够带动2号砂带传动轴齿轮（621）转动，再经过同轴的2号砂带轴同步带轮（622）带动2号砂带（62）运动；

所述花键轴滑移齿轮组（66）一侧连接有拨叉机构（67）；所述拨叉机构（67）安装在旋转气缸连接座（672）一侧，所述旋转气缸连接座（672）上连接有拨叉机构旋转气缸（671）；所述拨叉机构（67）通过拨叉机构旋转气缸（671）带动进行拨叉动作；

所述拨叉机构（67）的拨叉前端安装有滚轮；所述滚轮随着拨叉摆动在花键轴滑移齿轮组（66）外圆槽内上下运动，花键轴滑移齿轮组的内孔为花键槽，与花键轴（651）外圆花键配合，完成上下运动并传递转矩；

所述砂带切换伺服电机（68）通过减速机构与砂带驱动主轴箱箱体轴承座连接；

数控系统箱内安装有数控装置，其用于整体加工逻辑模块编程控制和叶面曲面加工程序模块编程；所述整体加工逻辑模块用于当前磨削的砂带的选择，通过控制砂带驱动主轴箱内的气动部件，实现砂带转动动力电机对相应砂带的驱动；砂带上下位置的控制，以磨削不同的叶面段；所述叶面曲面加工程序模块用于根据曲面数据，设计用小直线段代替曲线的数控加工方法从而逼近真实曲面；根据曲面曲率，控制切换不同的砂带。

2.根据权利要求1所述的一种动叶叶尖焊后数控打磨专机，其特征在于，所述1号砂带（61）上的砂带杆的磨削端滚轮直径大于2号砂带（62）上的砂带杆的磨削端滚轮直径；直径大的1号砂带（61）相应磨削面大，能够用于较大面积，较平直段的磨削，直径小的2号砂带（62）能够用于较小面积，曲率较小段的磨削。

3.根据权利要求1所述的一种动叶叶尖焊后数控打磨专机，其特征在于，所述压板（4）设置有两个，其分别压紧在工件的两端，压板（4）通过螺钉固定在旋转工作台（3）上。