本發(fā)明屬于砂帶磨削技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種適用于整體葉盤及葉片的砂帶磨削中心的氣體懸浮冷卻式砂帶磨頭接觸輪裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國科技發(fā)展，航空航天等高精尖領(lǐng)域?qū)恿ρb置性能要求甚嚴(yán)。作為能源轉(zhuǎn)換裝置核心部件的葉片和整體葉盤，其生產(chǎn)效率和加工精度對整機性能都有著重要的影響。拋光工藝作為航發(fā)葉片及整體葉盤加工的最后一道工序，直接影響其表面質(zhì)量和氣動性。砂帶磨削作為一種“萬能”和“冷態(tài)”磨削方法被廣泛的應(yīng)用于葉片的拋光，且在近年來砂帶磨削方法集成數(shù)控加工技術(shù)的數(shù)控砂帶磨削技術(shù)被成功應(yīng)用到葉片精密加工中，并正在逐步取代人工拋光成為航發(fā)葉片拋光的主流方法。隨著砂帶磨削和裝置技術(shù)的快速發(fā)展，砂帶研磨拋光機床已經(jīng)發(fā)展為一種加工效率高、適應(yīng)性強、應(yīng)用范圍廣、使用成本低、操作安全方便的精加工設(shè)備。目前，數(shù)控砂帶磨床已成功實現(xiàn)了對汽輪機葉片、航空發(fā)動機葉片等一些復(fù)雜曲面零件的拋磨工作。

為保證航空發(fā)動機葉片的磨削質(zhì)量，要求葉片數(shù)控砂帶磨削中心的接觸輪半徑要小于葉片曲面的最小曲率半徑。且由于航發(fā)葉片具有型面復(fù)雜、曲率半徑變化大且曲率半徑較小的特點，則要求用于小曲率半徑的航發(fā)葉片砂帶磨削中心的接觸輪半徑必須較小。航空發(fā)動機整體葉盤與傳統(tǒng)的航空發(fā)動機葉片相比，它的應(yīng)用有利于航空發(fā)動機性能的提高、機構(gòu)的簡化、質(zhì)量的減輕、可靠性與耐久度的提高。但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，空間狹小，且同樣葉盤的葉根等部位曲率半徑極小，故要求整體葉盤砂帶磨削中心使用小半徑接觸輪。

小半徑接觸輪的直徑大約只有普通接觸輪的1/5至1/10，其在尺寸上滿足了小曲率半徑葉片和整體葉盤砂帶磨削的要求。由于尺寸的限制，小接觸輪只能采用軸代替?zhèn)鹘y(tǒng)軸承。在高速磨削情況下，小接觸輪的轉(zhuǎn)速可達幾萬到幾十萬轉(zhuǎn)。傳統(tǒng)砂帶磨削采用的冷卻液冷卻潤滑方法對超高轉(zhuǎn)速條件下的接觸輪冷卻效果并不明顯，且其具有冷卻液飛濺和清潔性較差等缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種氣體懸浮冷卻式砂帶磨頭接觸輪裝置。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：一種氣體懸浮冷卻式砂帶磨頭接觸輪裝置，包括接觸桿、支撐桿、安裝座和接觸輪，支撐桿的上端固定于安裝座上，支撐桿的下端與接觸桿的上端相固定，其特征在于：所述接觸桿的下端一體形成有兩個吊臂，在兩個吊臂之間設(shè)置接觸輪，該接觸輪套裝于接觸輪軸上，接觸輪與接觸輪軸之間小間隙配合；在所述接觸輪軸上沿其軸心線開設(shè)有第一氣流通道，接觸輪軸位于接觸輪內(nèi)的軸身上分布氣體排出孔，氣體排出孔從接觸輪軸的圓周面貫通至第一氣流通道的內(nèi)壁；所述第一氣流通道通過接觸桿上的第二氣流通道與支撐桿上的第三氣流通道連通，在支撐桿上設(shè)有供氣體進入第三氣流通道的氣體入口。

本發(fā)明針對航空發(fā)動機葉片和整體葉盤砂帶磨削中心的接觸輪冷卻潤滑問題，特別是小半徑接觸輪的冷卻潤滑問題，設(shè)計了一種采用低溫氣體進行氣浮、冷卻潤滑的接觸輪裝置。經(jīng)壓縮后的低溫冷卻氣體從支撐桿上的氣體入口進去，通過支撐桿上的第三氣流通道進入接觸桿上的第二氣流通道，然后進入接觸輪軸上的第一氣流通道，最后由接觸輪軸上的氣體排出孔溢出，并充滿接觸輪軸和接觸輪之間的間隙，使二者呈現(xiàn)氣浮的狀態(tài)，從而減少磨損；低溫氣體通過熱交換帶走接觸輪上的磨削熱，提高了接觸輪提高壽命。

氣體優(yōu)選為超臨界二氧化碳，經(jīng)壓縮后的低溫超臨界二氧化碳能抵抗接觸輪重力、磨削壓力和砂帶張力等，保證接觸輪軸和接觸輪之間存在有效間隙，達到氣浮的效果，減少磨損；采用低溫超臨界二氧化碳代替?zhèn)鹘y(tǒng)冷卻液進行冷卻，具有冷卻介質(zhì)來源廣、清潔環(huán)保、安全等優(yōu)點。

接觸桿與接觸輪軸氣流通道的工藝孔用焊錫密封，支撐桿氣流通道的工藝孔用螺釘密封。這樣大尺寸的工藝孔采用螺釘密封經(jīng)濟有效；焊錫可以解決小尺寸工藝孔的密封，不但經(jīng)濟，而且美觀實用。

為了簡化結(jié)構(gòu)，方便加工制作，降低生產(chǎn)成本，確保磨削效果，所述接觸輪由軸套和橡膠圈構(gòu)成，橡膠圈通過硫化固定于軸套上，該橡膠圈為空心圓柱結(jié)構(gòu)，橡膠圈的兩端與軸套的對應(yīng)端面平齊。

所述接觸輪軸由硬質(zhì)合金鋼制成，氣體排出孔在接觸輪軸上均勻分布，且氣體排出孔垂直于接觸輪軸的軸心線。以上結(jié)構(gòu)接觸輪軸具有較好的耐磨特性，能提高系統(tǒng)壽命；氣體排出孔便于加工，并且可以使氣體均勻充滿接觸輪與接觸輪軸的間隙，達到良好的氣浮和冷卻效果。

為了便于接觸輪軸裝配，使接觸輪軸安裝牢靠，所述接觸輪軸的端部伸入對應(yīng)的吊臂中，接觸輪軸通過粘合劑與吊臂相固定。

所述接觸桿的上端一體形成有小柱，該小柱由支撐桿下端的適配孔套入，在接觸桿與支撐桿接合處的外側(cè)對稱設(shè)置壓板，該壓板通過螺釘與支撐桿連接，使支撐桿和接觸桿固定在一起。以上結(jié)構(gòu)一方面牢固可靠，另一方面，接觸桿和支撐桿通過壓板連接便于拆卸與替換，在加工中可以根據(jù)需要通過更換接觸桿與接觸輪組件隨時變換接觸輪規(guī)格，在接觸輪損壞后只需更換接觸輪與接觸桿組件即可，減少了更換零件時間。

為了增強氣密性，防止接觸桿與支撐桿的連接處發(fā)生泄漏，在所述小柱上的環(huán)槽中套裝O型密封圈，該O型密封圈的外緣嵌入支撐桿下端適配孔孔壁的淺槽中。

所述接觸桿上的第二氣流通道為總分式結(jié)構(gòu)，由主流孔和分流孔組成，所述分流孔為平頂“∩”形，該分流孔的兩豎段分別位于兩個吊臂中，并分別與第一氣流通道的兩頭連通，分流孔的橫段的中部與主流孔的下端連通，主流孔的上端貫通至小柱的頂面。以上結(jié)構(gòu)第二氣流通道中的壓縮氣體分流后從接觸輪軸兩端均勻進去，保證了壓縮氣體的氣浮效果。

為了方便加工，并有利于與氣源連接，所述支撐桿上的第三氣流通道為“┒”形，由橫孔和豎孔組成，橫孔的孔口處擴孔形成氣體入口，該氣體入口為管螺紋孔。

所述支撐桿的橫截面為“工”字形，在支撐桿上形成兩條對稱的導(dǎo)槽，該導(dǎo)槽的深度從上往下逐漸增大，使兩個導(dǎo)槽的共壁呈上寬下窄的楔形。以上結(jié)構(gòu)不僅支撐桿的強度好，不易發(fā)生變形或損壞，而且通過導(dǎo)槽可以對砂帶起導(dǎo)向作用，防止跑帶。

所述安裝座為兩段式圓柱結(jié)構(gòu)，在安裝座大直徑段的端面上開設(shè)矩形導(dǎo)向槽，支撐桿的上端位于該矩形導(dǎo)向槽中，支撐桿與安裝座小間隙配合，并通過螺釘固定。以上結(jié)構(gòu)安裝座與機床連接容易；支撐桿和安裝座通過安裝座上的矩形導(dǎo)向槽連接，可以保證整個裝置在豎直方向上的精度要求。

有益效果：本發(fā)明采用一種能實現(xiàn)軸與軸套無機械接觸的氣浮式結(jié)構(gòu)，能抵抗接觸輪重力、磨削壓力和砂帶張力等，保證接觸輪軸和軸套之間存在有效間隙，達到氣浮的效果，從而減少了磨損；低溫氣體通過熱交換帶走接觸輪上的磨削熱，有效提高了接觸輪的提高壽命。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一具體實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的側(cè)視圖。

圖3是圖2的俯視圖。

圖4是圖1的A部放大圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明：

如圖1、圖2所示，本發(fā)明通過安裝座4與機床連接固定。安裝座4為兩段式圓柱結(jié)構(gòu)，安裝座4與機床連接部分為小直徑段，該小直徑段尺寸與機床上對應(yīng)安裝孔呈小間隙配合關(guān)系，安裝座4上均勻分布有4個用于與機床固定的螺釘孔。

如圖1、圖2、圖3所示，支撐桿2的橫截面為“工”字形，在支撐桿2上形成兩條對稱的導(dǎo)槽23，該導(dǎo)槽23的深度從上往下逐漸增大，使兩個導(dǎo)槽23的共壁呈上寬下窄的楔形。在安裝座4大直徑段的端面上開設(shè)矩形導(dǎo)向槽，支撐桿2的上端位于該矩形導(dǎo)向槽中，支撐桿2與安裝座4小間隙配合，并通過螺釘固定。

如圖1、圖2所示，接觸桿1的上端一體形成有小柱13，該小柱13由支撐桿2下端的適配孔套入，兩者小間隙配合。在接觸桿1與支撐桿2接合處的左右兩側(cè)對稱設(shè)置壓板3，壓板3呈“L”形，支撐桿2與壓板3通過螺釘連接，該螺釘連接部分設(shè)置在壓板3“L”形的豎直邊上，壓板3“L”形的橫邊的長度采用正公差，保證壓板能從左右兩邊施力將接觸桿1壓緊，使支撐桿2和接觸桿1固定在一起。在小柱13上的環(huán)槽中套裝O型密封圈5，該O型密封圈5的外緣嵌入支撐桿2下端適配孔孔壁的淺槽中，以防止接觸桿1與支撐桿2的接合處發(fā)生氣體泄漏。

如圖1、圖4所示，接觸桿1的下端豎直向下一體延伸，形成有兩個吊臂11，這兩個吊臂11相對稱。在兩個吊臂11之間設(shè)置接觸輪，接觸輪由軸套7和橡膠圈8構(gòu)成，橡膠圈8通過硫化固定于軸套7上，該橡膠圈8為空心圓柱結(jié)構(gòu)，橡膠圈8的兩端與軸套7的對應(yīng)端面平齊。接觸輪套裝于接觸輪軸6上，接觸輪軸6由硬質(zhì)合金鋼制成，接觸輪與接觸輪軸6之間小間隙配合，間隙的具體大小根據(jù)實際需要確定。接觸輪軸6的端部伸入對應(yīng)的吊臂11中，接觸輪軸6通過粘合劑與吊臂11相固定。

如圖1、圖4所示，在接觸輪軸6上沿其軸心線開設(shè)有第一氣流通道61，接觸輪軸6位于接觸輪內(nèi)的軸身上均勻分布氣體排出孔62，氣體排出孔62垂直于接觸輪軸6的軸心線，氣體排出孔62從接觸輪軸6的圓周面貫通至第一氣流通道61的內(nèi)壁。在接觸桿1上開設(shè)第二氣流通道12，接觸桿1上的第二氣流通道12為總分式結(jié)構(gòu)，由主流孔和分流孔組成，其中，分流孔為平頂“∩”形，該分流孔的兩豎段分別位于兩個吊臂11中，并分別通過接觸輪軸6上的過渡氣道與第一氣流通道61的兩頭連通，分流孔的橫段的中部與主流孔的下端連通，主流孔的上端貫通至小柱13的頂面。在支撐桿2的下段開設(shè)第三氣流通道21，第三氣流通道21為“┒”形，由橫孔和豎孔組成，第三氣流通道21橫孔的進氣孔口處擴孔形成氣體入口22，該氣體入口22為管螺紋孔。第三氣流通道21的豎孔貫通至支撐桿2下端的適配孔，并與接觸桿1上的第二氣流通道12連通。

本發(fā)明的工作原理如下

氣體入口22通過管路與氣源連接，經(jīng)壓縮后的低溫冷卻氣體(優(yōu)選二氧化碳)從支撐桿2上的氣體入口22進去，通過支撐桿2上的第三氣流通道21進入接觸桿1上的第二氣流通道12，分流后從兩端進入接觸輪軸6上的第一氣流通道61，最后由接觸輪軸6上的氣體排出孔62溢出，并充滿接觸輪軸6和軸套7之間的間隙，使接觸輪軸6和接觸輪呈現(xiàn)氣浮的狀態(tài)，從而減少磨損；低溫氣體通過熱交換帶走接觸輪上的磨削熱，提高了接觸輪提高壽命。

以上詳細描述了本發(fā)明的較佳具體實施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化，如改變接觸輪的結(jié)構(gòu)，或者改變接觸桿與支撐桿之間的連接方式等等。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護范圍內(nèi)。