CN115157122B - 一种用于燃气涡轮二级导向叶片扇形件上橼板磨削的夹具的磨削方法 - Google Patents

一种用于燃气涡轮二级导向叶片扇形件上橼板磨削的夹具的磨削方法 Download PDF

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Abstract

一种用于燃气涡轮二级导向叶片扇形件上橼板磨削的夹具及磨削方法，本发明属于机械加工领域，具体涉及用于一种燃气涡轮二级导向叶片扇形件(简称二导叶片)上橼板磨削的夹具及使用此夹具磨削二导叶片上橼板的方法。本发明指出通过使用磨削工艺代替车削工艺的方法来解决传统导向叶片切削加工中刀具磨损快、废品率高、表面完整性差以及加工成本高等问题。夹具包括二导叶片定位件、砂轮定位件以及各连接支撑部件。方法：一、安装二导叶片定位部件，再将二导叶片固定到夹具上；二、调整二导叶片相对于机床坐标系的位置。三、通过夹具的砂轮定位部件确定砂轮的最佳磨削位置；四、控制砂轮磨削参数，对叶片进行往复磨削加工。五、根据加工需求换用不同类型砂轮进行加工。本发明能够保证二导叶片的高精度加工，极大地提高磨削效率。

Description

一种用于燃气涡轮二级导向叶片扇形件上橼板磨削的夹具的 磨削方法
技术领域
本发明属于机械加工领域，具体涉及用于燃气涡轮二级导向叶片扇形件上橼板磨削的夹具及使用此夹具磨削燃气涡轮二级导向叶片扇形件上橼板的方法。
背景技术
现有在普通车床上车削燃气涡轮二级导向叶片扇形件上橼板，是通过将二导叶片组装成整盘，再进行车削加工，该方法存在以下三个主要问题：一、二导叶片使用的材料为典型难加工材料，且表面存在大量非连续面，应用现有的车削加工方法来加工叶片表面，通常切削力大，切削温度高，使得工件表面易出现严重质量缺陷，对工件表面完整性影响很大；二、现有的车削加工也存在加工中刀具磨损快、加工成本高、零件尺寸易超差等一系列问题，不适用于叶片的高精度加工；三、易因单个零件加工超差而导致整盘零件报废，废品率高。
针对上述问题，研发出一种针对燃气涡轮二级导向叶片扇形件上橼板磨削的磨削夹具以及使用此夹具磨削的磨削方法。
发明内容
本发明的目的在于为了解决上述问题而提供一种用于燃气涡轮二级导向叶片扇形件上橼板磨削的磨削夹具及磨削方法。
一种用于燃气涡轮二级导向叶片扇形件上橼板磨削的夹具，包括：待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件、固定压块、V型块、方形底板、压板支撑、左右加强筋板、左V型定位块、右V型压块、平行定位块、安装板、压板、定位块、安装板背板、小底板、压紧螺栓、螺母、第一螺钉M6、第二螺钉M6、螺钉M8、销钉。
待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件的固定主要由以下4个部件实现：左V型定位块、右V型压块、定位块和压板。
砂轮的定位主要由以下3个部件实现：安装板、平行定位块和V型块。
用于燃气涡轮二级导向叶片扇形件上橼板磨削的夹具的磨削方法，包括如下步骤：
一、利用螺钉与安装板背板将左V型定位块、定位块、固定压块以及压板支撑固定于安装板上；将待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件内侧弧面与左端面分别与定位块垂直方向上的弧面、左V型定位块V型端面相切，然后插入右V型压块并固定，最后在待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件后端面插入压板，防止叶片处于悬空状态，完成叶片固定。
二、调整待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件相对机床坐标系的位置：将安装板安装在小底板上，然后使用千分表测量、调整安装板与机床坐标系的水平、垂直相对位置；在调整完后，扇形件夹具与小底板之间采用销钉定位，用于提高夹具水平方向重复安装精度，扇形件夹具两侧安装加强筋板并插入销钉，提高垂直方向的安装精度。
三、将夹具安装在高速磨床上，建立工件坐标系，通过精确调整砂轮底部与安装板左侧凸台的相对位置，确定工件坐标系y轴原点的位置；将V型块装配在夹具上，调整砂轮位置，使砂轮的圆心位于V型块的中央，使用塞尺测量砂轮圆周与V型块倾斜面的相对距离，使砂轮中心处于V型块的中心线上，确定工件坐标系X轴原点的位置。
四、控制砂轮线速度为35m/s，对待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件上橼板指定加工位置一、指定加工位置二、指定加工位置三这三处进行高速往复磨削，磨削步骤如下：
① 将砂轮中心移动至扇形件圆弧圆心所在的垂直面，使得砂轮中心处于圆弧圆心正上方；
② 降低砂轮高度，当砂轮与工件相切后，继续降低砂轮高度至一个切削深度后，砂轮沿逆时针方向做圆周运动，运动半径为砂轮中心与圆弧圆心的距离，切削角度为θ 1；
③ 砂轮沿顺时针方向做圆周运动，运动半径为砂轮中心与圆弧圆心的距离，切削角度为θ 2；
④ 使砂轮沿逆时针方向做圆周运动，运动半径为砂轮中心与圆弧圆心的距离，切削角度为θ 3，其中θ 1+θ 3=θ 2，因而砂轮中心又回到了圆弧圆心的正上方。
五、根据加工需求按上述方法更换不同类型与大小的砂轮，完成待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件上橼板的磨削。
与现有车削加工技术相比，本发明的有益效果是：（一）此磨削方法可对二级导向叶片的指定加工部位进行高精度的磨削加工，避免出现加工后叶片表面出现严重质量问题或者表面摩擦系数不同等问题；（二）二级导向叶片的固定以及砂轮的定位更为方便简洁且易操作；（三）此磨削方法解决了传统导向叶片切削加工中刀具磨损快、废品率高以及加工成本高等一系列问题。
附图说明
图1是燃气涡轮二级导向叶片扇形件磨削夹具（安装叶片扇形件）的整体示意图
图2是燃气涡轮二级导向叶片扇形件磨削夹具（未安装叶片扇形件）的整体示意图
图3是燃气涡轮二级导向叶片扇形件磨削夹具（未安装叶片扇形件）的主视图
图4是燃气涡轮二级导向叶片扇形件磨削夹具（未安装叶片扇形件）的侧视图
图5是燃气涡轮二级导向叶片扇形件磨削夹具（未安装叶片扇形件）的俯视图
图6是燃气涡轮二级导向叶片扇形件磨削夹具（未安装叶片扇形件）的向视图
图7是燃气涡轮二级导向叶片扇形件磨削夹具在A-A处的剖视图
图8是待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件 的整体示意图
图中：1、待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件；2、压板支撑；3、压板；4、定位块；5、左右加强筋板；6、左V型定位块；7、固定压块；8、右V型压块；9、V型块；10、底板；11、安装板背板；12、安装板；13、压紧螺栓；14、螺母；15、平行定位块；16、小底板；101、螺钉M8；102、销钉；103、第一螺钉M6；104、第二螺钉M6。
具体实施方式
下面结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
具体实施方式一：用于燃气涡轮二级导向叶片扇形件磨削的磨削夹具具体包括：待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件1、固定压块7、V型块9、方形底板10、压板支撑2、左右加强筋板5、左V型定位块6、右V型压块8、平行定位块15、安装板12、压板3、定位块4、安装板背板11、小底板16、压紧螺栓13、螺母14、第一螺钉M6103、第二螺钉M6104与螺钉M8101、销钉102。
本实施方式中叶片的定位部件包括左V型定位块6、右V型压块8、压板3以及定位块4；定位块4采用慢走丝电火花线切割加工而成，其垂直方向上的弧面与待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件1的内侧弧面相切，二者圆弧直径均为205.2mm；左V型定位块6与右V型压块8的V型端面各与待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件1的左右圆周上的斜面角度一致，左V型定位块6的夹角经过特殊设计，使用慢走丝电火花线切割加工而成，尺寸精度高。
本实施方案中砂轮的定位部件包括安装板12、V型块9以及平行定位块15；对于安装板12，加工时先使用磨削方式磨削两个端面，并以其中一面为定位，使用慢走丝电火花线切割方法切割形状，并对其进行钻孔，保证孔的位置与大小精度；对于V型块9，同样采用慢走丝电火花线切割加工工艺加工，V型块9左右对称，精度高；对于平行定位块15，在定位砂轮前配合销钉102用于帮助V型块9快速定位，使得V型块9处于水平状态。
具体实施方式二：本实施方式用于待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件的固定具体按以下步骤实施：
一、先将左V型定位块6与定位块4插入安装板12左端与上端的孔，精确定位二者位置，再利用螺钉与安装板背板11将左V型定位块6、定位块4、固定压块7、压紧螺栓13以及压板支撑2固定于安装板12上，在压紧螺栓后安装螺母14固定。
二、将待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件1内侧弧面与左端面分别与定位块4垂直方向上的弧面、左V型定位块6V型端面相切，然后插入右V型压块8并固定，最后在待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件1后端面插入压板3，防止叶片处于悬空状态，完成叶片固定。
三、调整待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件1相对机床坐标系的位置：将安装板12安装在小底板16上，然后使用千分表测量、调整安装板12与机床坐标系的水平、垂直相对位置；在调整完后，扇形件夹具与小底板16之间采用销钉102定位，用于提高夹具水平方向重复安装精度，扇形件夹具两侧安装加强筋板并插入销钉102，提高垂直方向的安装精度。
具体实施方式三：本实施方式用于砂轮的定位具体按以下步骤实施：
将夹具安装在高速磨床上，建立工件坐标系，通过精确调整砂轮底部与安装板12左侧凸台的相对位置，确定工件坐标系y轴原点的位置；将V型块9装配在夹具上，调整砂轮位置，使砂轮的圆心位于V型块9的中央，使用塞尺测量砂轮圆周与V型块9倾斜面的相对距离，使砂轮中心处于V型块9的中心线上，确定工件坐标系X轴原点的位置。
具体实施方式四：本实施方式用于燃气涡轮二级导向叶片扇形件的磨削方法具体按以下步骤实施：
一、控制砂轮线速度为35m/s，对待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件1上橼板指定加工位置一201、指定加工位置二202、指定加工位置三203三处进行高速往复磨削，磨削步骤如下：
① 将砂轮中心移动至扇形件圆弧圆心所在的垂直面，使得砂轮中心处于圆弧圆心正上方；
② 降低砂轮高度，当砂轮与工件相切后，继续降低砂轮高度至一个切削深度后，砂轮沿逆时针方向做圆周运动，运动半径为砂轮中心与圆弧圆心的距离，切削角度为θ 1；
③ 砂轮沿顺时针方向做圆周运动，运动半径为砂轮中心与圆弧圆心的距离，切削角度为θ 2；
④ 使砂轮沿逆时针方向做圆周运动，运动半径为砂轮中心与圆弧圆心的距离，切削角度为θ 3，其中θ 1+θ 3=θ 2，因而砂轮中心又回到了圆弧圆心的正上方。
二、根据加工需求按实施方式二与实施方式三更换不同类型与大小的砂轮，完成待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件上橼板的磨削。

Claims (1)

1.一种用于燃气涡轮二级导向叶片扇形件上橼板磨削的夹具的磨削方法，其特征在于，所述用于燃气涡轮二级导向叶片扇形件上橼板磨削的夹具包括：
待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件（1）、叶片定位部件、砂轮定位部件以及支撑连接部件；
所述叶片定位部件包括：压板（3）、定位块（4）、左V型定位块（6）、右V型压块（8）；
所述砂轮定位部件包括：V型块（9）、安装板（12）、平行定位块（15）；
所述支撑连接部件包括：压板支撑（2）、左右加强筋板（5）、固定压块（7）、底板（10）、安装板背板（11）、压紧螺栓（13）、螺母（14）、小底板（16）、螺钉M8（101）、销钉（102）、第一螺钉M6（103）以及第二螺钉M6（104）；
所述安装板（12）加工时先使用磨削方式磨削两个端面，并以其中一个端面为定位面，采用慢走丝电火花线切割方法对所述安装板（12）进行加工，安装左右加强筋板（5），并调整其定位精度后，对其进行钻孔、扩孔及铰孔，保证孔的位置精度与大小精度；采用慢走丝电火花线切割方法加工V型块（9），所述V型块（9）的形状左右对称；
所述定位块（4）采用慢走丝电火花线切割方法加工而成，其垂直方向上的弧面与待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件（1）的内侧弧面相切，二者圆弧直径均为205.2mm，保证待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件（1）的定位精度；
所述左V型定位块（6）与所述右V型压块（8）的V型端面分别与所述待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件（1）的左右圆周上的斜面角度一致，左V型定位块（6）使用慢走丝电火花线切割方法加工而成，尺寸精度高，保证待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件（1）的定位精度；
利用慢走丝电火花线切割方法在安装板（12）上加工出两个高精度定位孔，左V型定位块（6）与定位块（4）的安装部位与所述安装板（12）上的定位孔尺寸已知，并且为过盈配合；
所述磨削方法包括如下步骤：
一、利用螺钉和安装板背板（11）将左V型定位块（6）、定位块（4）、固定压块（7）以及压板支撑（2）固定于安装板（12）上；将待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件（1）内侧弧面与左端面分别与定位块（4）垂直方向上的弧面和左V型定位块（6）的V型端面相切，然后插入右V型压块（8）并固定，最后在待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件（1）后端面插入压板（3），完成所述待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件（1）的固定；
二、调整待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件（1）相对机床坐标系的位置：将安装板（12）安装在小底板（16）上，然后使用千分表测量、调整安装板（12）与机床坐标系的水平、垂直相对位置；在调整完后，用于燃气涡轮二级导向叶片扇形件上橼板磨削的夹具的两侧安装左右加强筋板（5）并插入销钉（102）；
三、将所述用于燃气涡轮二级导向叶片扇形件上橼板磨削的夹具安装在高速磨床上，建立工件坐标系，通过精确调整砂轮底部与安装板（12）左侧凸台的相对位置，确定工件坐标系y轴原点的位置；将V型块（9）装配在用于燃气涡轮二级导向叶片扇形件上橼板磨削的夹具上，调整砂轮位置，使砂轮的圆心位于V型块（9）的中央，使用塞尺测量砂轮圆周与V型块（9）倾斜面的相对距离，使砂轮中心处于V型块（9）的中心线上，确定工件坐标系X轴原点的位置；
四、控制砂轮线速度为35m/s，对待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件（1）上橼板的指定加工位置一（201）、指定加工位置二（202）和指定加工位置三（203）三处进行高速往复磨削，磨削步骤如下：
① 将砂轮中心移动至扇形件圆弧圆心所在的垂直面，使得砂轮中心处于圆弧圆心正上方；
② 降低砂轮高度，当砂轮与工件相切后，继续降低砂轮高度至一个切削深度后，砂轮沿逆时针方向做圆周运动，运动半径为砂轮中心与圆弧圆心的距离，切削角度为θ 1；
③ 砂轮沿顺时针方向做圆周运动，运动半径为砂轮中心与圆弧圆心的距离，切削角度为θ2；
④ 使砂轮沿逆时针方向做圆周运动，运动半径为砂轮中心与圆弧圆心的距离，切削角度为θ 3，其中θ 1+θ 3=θ 2，因而砂轮中心又回到了圆弧圆心的正上方；
五、根据加工需求按上述方法更换不同型号的砂轮，完成待加工燃气涡轮二级导向叶片扇形件（1）上橼板的磨削加工。
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