專利名稱：發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子整體葉盤葉尖曲面加工裝置及方法
發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子整體葉盤葉尖曲面加工裝置及方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于航空技術(shù)領(lǐng)域中冷加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子整體葉盤葉尖曲面加工裝置及方法。
背景技術(shù)：
目前我國壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉片葉尖都為直面或斜面，用現(xiàn)有的設(shè)備及現(xiàn)行的加工工藝方法難以實(shí)現(xiàn)對壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖曲面的加工要求，為能夠?qū)崿F(xiàn)整體葉盤葉尖曲面加工，必須研究使用新設(shè)備或?qū)ΜF(xiàn)有設(shè)備改造并研究出新的加工工藝方法、測量方法來滿足葉尖曲面加工要求。
壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子是發(fā)動機(jī)的核心部件，整體葉盤結(jié)構(gòu)(即輪盤與葉片整體)中，葉片的葉尖需加工成為曲面結(jié)構(gòu)，因此葉片外徑加工具有很大困難，又因?yàn)檗D(zhuǎn)子葉片葉尖與機(jī)匣配合間隙對發(fā)動機(jī)的性能、安全性等影響較大，因此轉(zhuǎn)子葉片外徑加工的質(zhì)量是必須要解決的關(guān)鍵問題。發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子整體葉盤葉尖曲面加工裝置及方法，以達(dá)到降低成本、提高加工精度、有效控制電主軸和砂輪的加工溫度的目的。
一種發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子整體葉盤葉尖曲面加工裝置，包括數(shù)控立式車床，還包括電主軸磨頭裝置、冷卻裝置、變頻器和夾具，其中，
所述的電主軸磨頭裝置包括電主軸和砂輪，上述砂輪設(shè)置于電主軸上，所述的電主軸安裝于數(shù)控立式車床的刀架上；所述的冷卻裝置包括冷水箱和水泵，所述的冷水箱設(shè)置于數(shù)控立式車床的內(nèi)部，冷水箱的上端設(shè)置有水泵，水泵的輸出端設(shè)置有用于為電主軸磨頭裝置冷卻的出水管；所述的變頻器設(shè)置于數(shù)控立式車床的外部，變頻器的輸出端連接電主軸磨頭裝置的電主軸內(nèi)電動機(jī)的輸入端；所述的夾具包括軸套、第一基準(zhǔn)臺、第二基準(zhǔn)臺、芯軸、壓蓋和底座，上述底座設(shè)置于數(shù)控立式車床工作臺上，所述的第一基準(zhǔn)臺、第二基準(zhǔn)臺分別設(shè)置于底座兩端，所述的軸套設(shè)置于底座上，芯軸固定于底座上，芯軸的上端設(shè)置有壓蓋。
所述的水泵選用不銹鋼自吸噴射泵。
所述的軸套通過膨脹釘固定壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子組件。
所述的底座通過螺紋或套齒連接芯軸。
所述的電主軸上設(shè)置有熱電偶，用于監(jiān)控電主軸的溫度。
采用發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子整體葉盤葉尖曲面加工裝置進(jìn)行加工的方法，包括以下步驟
步驟I :將變頻器、冷水箱和水泵安裝到數(shù)控立式車床的相應(yīng)位置；
步驟2 :將電主軸安裝到數(shù)控立式車的移動刀架上并固緊；將砂輪安裝到電主軸上并固緊；
步驟3 :根據(jù)被加工壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子組件葉片葉尖曲面要求，并根據(jù)點(diǎn)式磨加工特征繪制砂輪走刀路徑；
步驟4:對試驗(yàn)件即單級整體葉盤葉片進(jìn)行曲面實(shí)驗(yàn)?zāi)ハ鳎鶕?jù)被加工零件的材料、加工余量、砂輪的材料確定加工參數(shù)，包括砂輪轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量、切深和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，然后將試驗(yàn)件從夾具上拆卸下來；
步驟5 :將壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子組件安裝到夾具上并固緊；并采用吊具將裝夾有壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子組件的夾具吊裝到數(shù)控立式車床的工作臺上并固緊找正；
步驟6 :啟動數(shù)控立式車床，并對砂輪進(jìn)行校對；
步驟7 :磨削第一級整體葉盤，逐步磨削第一級整體葉盤的全部葉片的葉尖；
步驟8 :根據(jù)步驟7依次磨削第二至六級整體葉盤，直至達(dá)到葉尖的合格尺寸；
步驟9 :將磨削合格的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子組件從數(shù)控立式車床上吊離；
步驟10 :將壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子組件及砂輪從數(shù)控立式車床移動刀架上分離。
本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明一種發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子整體葉盤葉尖曲面加工裝置及方法，本發(fā)明在不改變數(shù)控立車自身功能的前提下，增加了電主軸磨頭裝置和冷卻裝置，實(shí)現(xiàn)有效控制電主軸和砂輪的加工溫度，并使數(shù)控立式車床不但可實(shí)現(xiàn)車削加工，也可實(shí)現(xiàn)曲面磨削加工，節(jié)約成本。 本發(fā)明采用點(diǎn)式磨削方法，使復(fù)雜曲面的磨削更加精準(zhǔn)、可靠，本發(fā)明砂輪制造成本低，修正方法簡單可靠。


圖I為本發(fā)明一種實(shí)施例發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子整體葉盤葉尖曲面加工整體結(jié)構(gòu)其中，I-數(shù)控立式車床；2_電主軸磨頭裝置；3-冷卻裝置；4_變頻器；5_夾具；
圖2為本發(fā)明一種實(shí)施例發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子整體葉盤葉尖曲面加工結(jié)構(gòu)6-電主軸；7-砂輪；8_冷水箱；9_水泵；10_軸套；11-第一基準(zhǔn)臺；12-第二基準(zhǔn)臺；13-芯軸；14-壓蓋；15-底座；
圖3為本發(fā)明一種實(shí)施例發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子整體葉盤葉尖曲面加工方法流程圖4為本發(fā)明一種實(shí)施例砂輪走刀路徑示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明一種實(shí)施例做進(jìn)一步說明。
為滿足葉尖的曲面加工要求，經(jīng)過對此結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)技術(shù)條件進(jìn)行分析、研究，本發(fā)明實(shí)施例選用了磨削方式對葉尖曲面進(jìn)行加工，并對數(shù)控立式車床進(jìn)行改造。
如圖I所示，一種發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子整體葉盤葉尖曲面加工裝置，包括數(shù)控立式車床1， 還包括電主軸磨頭裝置2、冷卻裝置3、變頻器4和夾具5，本發(fā)明實(shí)施例中變頻器4選用歐姆龍7. 5KW變頻器，其中，
如圖2所示，所述的電主軸磨頭裝置2包括電主軸6和砂輪7，上述砂輪7設(shè)置于電主軸6上，所述的電主軸6安裝于數(shù)控立式車床I的刀架上；所述的冷卻裝置3包括冷水箱8和水泵9，本發(fā)明實(shí)施例中水泵9選用不銹鋼自吸噴射泵；所述的冷水箱8設(shè)置于數(shù)控立式車床I的內(nèi)部，冷水箱8的上端設(shè)置有水泵9，水泵9的輸出端設(shè)置有用于為電主軸磨頭裝置2冷卻的出水管；所述的變頻器4設(shè)置于數(shù)控立式車床I的外部，變頻器4的輸出端連接電主軸磨頭裝置2的電主軸6內(nèi)電動機(jī)的輸入端；所述的夾具5包括軸套10、第一基準(zhǔn)臺11、第二基準(zhǔn)臺12、芯軸13、壓蓋14和底座15，上述底座15通過螺栓固定于數(shù)控立式車床工作臺上，所述的第一基準(zhǔn)臺11、第二基準(zhǔn)臺12通過螺栓固定于底座15兩端，所述的軸套10所述的設(shè)置于底座15上，軸套10通過膨脹釘固定壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子組件，芯軸13通過螺紋或套齒固定于底座15上，芯軸13的上端設(shè)置有壓蓋14，壓蓋14通過螺母固定被加工壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子組件。
由數(shù)控立式車床I的可編程控制器進(jìn)行調(diào)頻控制，變頻器4輸出頻率信號至電主軸6內(nèi)的電動機(jī)以控制電主軸轉(zhuǎn)速，電主軸6上設(shè)置有熱電偶，結(jié)合由數(shù)控立式車床I的可編程控制器監(jiān)控電主軸6的溫度。
現(xiàn)有的磨削方式一般有點(diǎn)式磨和成型磨兩種形式，本發(fā)明實(shí)施例中采用點(diǎn)式磨方式。
點(diǎn)式磨的特點(diǎn)是磨削時接觸面小，切削抗力小，產(chǎn)生的切削熱也少，適宜于加工剛性差、易變形的零件，或易產(chǎn)生過燒的零件，因轉(zhuǎn)子葉片屬于外伸狀態(tài)，剛性差，采用點(diǎn)式磨方式可有效地減小切削抗力，減少零件變形等特點(diǎn)。
壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子組件裝夾到立式車床I上后，電主軸6的尺寸保證砂輪7能夠切削到每級轉(zhuǎn)子葉片，電主軸6結(jié)構(gòu)及剛性應(yīng)滿足每級加工時主軸不產(chǎn)生變形，此高頻電主軸主要特點(diǎn)精度高，轉(zhuǎn)速高，工作平穩(wěn)。
通過對主軸的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算機(jī)驗(yàn)證，確定了主軸的額定功率、最大電流、額定轉(zhuǎn)速、跳動量等參數(shù)。
為了方便測量與加工，采用的加工狀態(tài)為立式磨削，測量方式和測具也同樣采用立式，這樣利用底座與夾具連接方式測量每個高度和直徑尺寸。
本發(fā)明實(shí)施例采用專用的NC數(shù)控程序模塊，完成工件型面的加工，采用曲面點(diǎn)式磨削方式，由于砂輪與工件是點(diǎn)接觸，砂輪磨損較快，且砂輪的小圓角不規(guī)則，在磨損處形成小直線段，不易發(fā)現(xiàn)，需要多次精確測量，對加工過程進(jìn)行軸向、徑向補(bǔ)償。
點(diǎn)式磨削方式可有效地減小切削抗力，減小零件變形等特點(diǎn)，本發(fā)明實(shí)施例中，車床改磨床加工后沒有砂輪自動修正器，需使用手工進(jìn)行修正砂輪，待修正成需要的形狀，用開發(fā)的工件曲線點(diǎn)式磨削程序模塊方式加工工件。
如圖3所示，采用發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子整體葉盤葉尖曲面加工裝置進(jìn)行加工的方法，包括以下步驟
步驟I :將變頻器、冷水箱和水泵安裝到數(shù)控立式車床的相應(yīng)位置；
步驟2 :將電主軸安裝到數(shù)控立式車的移動刀架上并固緊；將砂輪安裝到電主軸上并固緊；
步驟3 :根據(jù)被加工壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子組件葉片葉尖曲面要求，并根據(jù)點(diǎn)式磨加工特征繪制砂輪走刀路徑，如圖4所示；
步驟4:對試驗(yàn)件即單級整體葉盤葉片進(jìn)行曲面實(shí)驗(yàn)?zāi)ハ?，根?jù)被加工零件的材料、加工余量、砂輪的材料確定加工參數(shù)，包括砂輪轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量、切深和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，然后將試驗(yàn)件從夾具上拆卸下來；
本發(fā)明實(shí)施例中，零件加工余量為O. 7 I. 2mm，砂輪轉(zhuǎn)速800 1000r/min，進(jìn)給量約為O. 15 O. 2mm/r,切深O. 05 O. Imm,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速30 35r/min。
步驟5 :將壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子組件安裝到夾具上并固緊；并采用吊具將裝夾有壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子組件的夾具吊裝到數(shù)控立式車床的工作臺上并固緊找正；
步驟6 :啟動數(shù)控立式車床，并對砂輪進(jìn)行校對；
步驟7 :磨削第一級整體葉盤，逐步磨削第一級整體葉盤的全部葉片的葉尖，并采用專用測具及標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行測量；
步驟8 :根據(jù)步驟7依次磨削第二至六級整體葉盤，直至達(dá)到葉尖的合格尺寸；
步驟9 :將磨削合格的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子組件從數(shù)控立式車床上吊離；
步驟10 :將壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子組件及砂輪從數(shù)控立式車床移動刀架上分離。
本發(fā)明成功的實(shí)現(xiàn)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子葉尖曲面磨削，該技術(shù)的使用和發(fā)展前景廣闊，對未來國內(nèi)各類新研制發(fā)動機(jī)復(fù)雜型面的磨削加工工具有開創(chuàng)性和指導(dǎo)性的意義。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子整體葉盤葉尖曲面加工裝置，包括數(shù)控立式車床(I)，其特征在于 還包括電主軸磨頭裝置(2)、冷卻裝置(3)、變頻器(4)和夾具(5)，其中，所述的電主軸磨頭裝置(2)包括電主軸(6)和砂輪(7)，上述砂輪(7)設(shè)置于電主軸(6) 上，所述的電主軸(6)安裝于數(shù)控立式車床(I)的刀架上；所述的冷卻裝置(3)包括冷水箱(8)和水泵(9)，所述的冷水箱(8)設(shè)置于數(shù)控立式車床(I)的內(nèi)部，冷水箱(8)的上端設(shè)置有水泵(9)，水泵(9)的輸出端設(shè)置有用于為電主軸磨頭裝置(2)冷卻的出水管；所述的變頻器(4)設(shè)置于數(shù)控立式車床(I)的外部，變頻器(4)的輸出端連接電主軸磨頭裝置(2)的電主軸(6)內(nèi)電動機(jī)的輸入端；所述的夾具(5)包括軸套(10)、第一基準(zhǔn)臺(11)、第二基準(zhǔn)臺(12)、芯軸(13)、壓蓋(14)和底座(15)，上述底座(15)設(shè)置于數(shù)控立式車床工作臺上，所述的第一基準(zhǔn)臺(11)、第二基準(zhǔn)臺(12)分別設(shè)置于底座(15)兩端，所述的軸套(10)設(shè)置于底座(15 )上，芯軸(13)固定于底座(15 )上，芯軸(13)的上端設(shè)置有壓蓋(14 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子整體葉盤葉尖曲面加工裝置，其特征在于所述的水泵(9 )選用不銹鋼自吸噴射泵。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子整體葉盤葉尖曲面加工裝置，其特征在于所述的軸套(10)通過膨脹釘固定壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子組件。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子整體葉盤葉尖曲面加工裝置，其特征在于所述的底座(15)通過螺紋或套齒連接芯軸(13)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子整體葉盤葉尖曲面加工裝置，其特征在于所述的電主軸(6 )上設(shè)置有熱電偶，用于監(jiān)控電主軸(6 )的溫度。
6.采用權(quán)利要求I所述的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子整體葉盤葉尖曲面加工裝置進(jìn)行加工的方法，其特征在于包括以下步驟步驟I :將變頻器、冷水箱和水泵安裝到數(shù)控立式車床的相應(yīng)位置；步驟2 :將電主軸安裝到數(shù)控立式車的移動刀架上并固緊；將砂輪安裝到電主軸上并固緊；步驟3 :根據(jù)被加工壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子組件葉片葉尖曲面要求，并根據(jù)點(diǎn)式磨加工特征繪制砂輪走刀路徑；步驟4 :對試驗(yàn)件即單級整體葉盤葉片進(jìn)行曲面實(shí)驗(yàn)?zāi)ハ鳎鶕?jù)被加工零件的材料、加工余量、砂輪的材料確定加工參數(shù)，包括砂輪轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量、切深和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，然后將試驗(yàn)件從夾具上拆卸下來；步驟5 :將壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子組件安裝到夾具上并固緊；并采用吊具將裝夾有壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子組件的夾具吊裝到數(shù)控立式車床的工作臺上并固緊找正；步驟6 :啟動數(shù)控立式車床，并對砂輪進(jìn)行校對；步驟7 :磨削第一級整體葉盤，逐步磨削第一級整體葉盤的全部葉片的葉尖；步驟8 :根據(jù)步驟7依次磨削第二至六級整體葉盤，直至達(dá)到葉尖的合格尺寸；步驟9 :將磨削合格的壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子組件從數(shù)控立式車床上吊離；步驟10 :將壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子組件及砂輪從數(shù)控立式車床移動刀架上分離。
全文摘要
本發(fā)明一種發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)子整體葉盤葉尖曲面加工裝置及方法，屬于航空技術(shù)領(lǐng)域中冷加工技術(shù)領(lǐng)域；該裝置包括數(shù)控立式車床，還包括電主軸磨頭裝置、冷卻裝置、變頻器和夾具；本發(fā)明在不改變數(shù)控立車自身功能的前提下，增加了電主軸磨頭裝置和冷卻裝置，實(shí)現(xiàn)有效控制電主軸和砂輪的加工溫度，并使數(shù)控立式車床不但可實(shí)現(xiàn)車削加工，也可實(shí)現(xiàn)曲面磨削加工，節(jié)約成本。本發(fā)明采用點(diǎn)式磨削方法，使復(fù)雜曲面的磨削更加精準(zhǔn)、可靠，本發(fā)明砂輪制造成本低，修正方法簡單可靠。
文檔編號B24B55/02GK102935610SQ201210441840
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月7日
發(fā)明者余雪, 可成河, 鞏孟祥, 石玉梅, 唐雅伶 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司