一種用於葉片型面砂帶柔性拋光機構的製作方法

2023-04-24 10:12:51

專利名稱：一種用於葉片型面砂帶柔性拋光機構的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種柔性拋光機構，特別是一種用於葉片型面砂帶柔性拋光機構。屬於機械設計與製造技術領域，適用於航空發動機葉片複雜曲面的拋光加工工藝。
背景技術：
葉片作為發動機的心臟，受到發動機大涵道比、高推重比及長壽命等要求的影響， 葉片形狀趨於複雜，幾何尺寸漸進增大，對其關鍵製造技術提出了更高的要求。發動機葉片表面是典型的高自由度複雜曲面，表面質量、型面精度要求非常高，拋光加工工藝作為葉片成型的最終工藝，起著致關重要的關鍵性作用。由於葉片形狀複雜非常薄，扭曲度大、葉展長的特點，使得葉片在拋光過程中受力容易產生變形，尤其是對於型面尺寸精度要求很高的葉片進排氣邊，拋光力度導致其變形的情況時有發生，影響型面尺寸精度，甚至損壞葉片。同時，葉片銑削工藝產生的表面波紋使得拋光過程中容易產生刀具和葉片的雙重振動，影響拋光質量。此外，目前普遍的拋光方法是操作人員手工夾持葉片進行表面拋光加工，其拋光工藝質量及工作效率較低都制約著航空發動機的批量生產和應用需求。中國專利200820045975. 6中公開了一種砂光機，是用於平面打磨、拋光的機械裝置，它包括安裝驅動砂帶運動的砂帶機構，砂帶機構安裝在可上下移動的立柱機構上，其特點在於安裝砂布帶的砂帶機構、固定工件的工作檯機構位置可根據需要進行調節，通過數控電路控制，全自動化操作，拋光效率較高。在專利200610155853. 8中描述了一種五坐標自適應葉片拋光機，被拋光葉片安裝在所述拋光機中的葉片夾具上，同時，被拋光的葉片葉身在與其相吻合的軟體模具中在一定壓力夾持下並加入一定的拋修介質進行機械拋光作業，特點是所述拋光機進行葉片自動機械拋光過程是在空間直角坐標系中，被拋光的葉片在拋光機的控制下沿上下(Z軸)、前後(X軸)、左右(Y軸)運動，同時還能分別繞Z、X軸向旋轉運動。該五坐標自適應葉片拋光機可廣泛應用於航空發動機、燃氣輪機等透平機械葉片的自適應拋光工藝操作中。專利02824300. 5中提出了一種用於拋光燃氣輪機葉片表面的方法和設備，它的特點是一金屬的防腐層藉助一乾冰射流來拋光，由此避免了表面沾染雜質並獲得成本方面的優點。現有公開的文獻「自由曲面六軸聯動砂帶磨削工具機試驗」(《重慶大學學報》2008， 31(6) =598-602.)中介紹了一種用於自由曲面表面磨削用砂帶工具機，其中提出了一種雙擺動砂帶磨頭，由磨頭支撐板、主軸驅動電機、恆壓浮動機構、砂帶張緊機構、砂帶驅動輪、過渡輪等組成，並經過磨削試驗取得了較好的葉片表面質量。在公開的文獻「Research on The Double-sided Grinding and Poli shing Machine Tool System，，(2010 :1968-197L ) 中提出一種雙向的砂帶拋光機構，可以對葉片兩面進行同時拋光加工，極大的提高了葉片表面拋光效率。但是，上述提及的專利和公開的文獻中介紹的砂帶拋光機構可以對葉片表面進行拋光，只是從葉片表面拋光的可行性方面進行了研究，實現了葉片拋光定型，還無法滿足葉片表面定性要求，對於葉片表面形態及表面波紋等狀況無法做到適應，拋光後葉片表面會由于波紋的影響產生顫紋等，拋光後葉片表面質量不能夠完全滿足要求。目前較為普遍的還是採用人工操作拋光方法進行葉片拋光加工，工作強度大，質量不穩定等都影響著葉片使用性能。

發明內容
本發明要解決的技術問題是為了克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種用於葉片型面砂帶柔性拋光機構，其目的在於使砂帶拋光輪可以適應葉片表面曲率及銑削後表面波紋，避免剛性衝擊產生的變形，同時以自動化數控拋光工藝代替手工拋光方法，提高了葉片表面拋光質量，同時也提高了拋光加工工作效率。為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是該砂帶柔性拋光機構包括基板、 柔性機構、輥輪、糾偏機構、張緊氣缸、驅動輪、安裝架；柔性機構還包括導軌、移動體、拋光輪、氣缸、活塞架、輥輪固定架；所述基板上分布設置有數個螺紋孔，用於安裝砂帶柔性機構的各部分；柔性機構驅使拋光輪沿其固定軸方向動作，控制拋光力度的大小，避免剛性衝擊；輥輪安裝在基板上支撐砂帶，驅動輪帶動砂帶在輥輪上進行高速旋轉，張緊氣缸使砂帶在輥輪上產生預緊力，避免打滑現象的發生，糾偏機構調整砂帶運行過程中的跑偏現象；電機帶動驅動輪為砂帶高速旋轉提供動力。所述的基板為兩面對稱薄板，縱向截面為六邊形，其前部分置有鏤空的長方形槽孔，槽孔內壁分布有兩個長度相同等直徑的通孔，用於安裝柔性機構；基板頂部置有一凹槽，用於安裝糾偏機構，基板中心位置設有驅動輪定位孔，與槽孔同在基板的軸線上。所述的導軌為圓柱形結構，其安裝固定於基板之上槽孔內壁的兩個通孔內，作為柔性機構的滑動軌道。所述移動體由三個部分組成，分別為與圓柱形導軌配合做直線移動的長方體滑動基體、進行拋光輪固定和調節的固定體、輥輪固定架，其中滑動基體呈長方體結構，在其長度方向內部上下對稱分布有兩個通孔，與導軌之間軸孔配合；固定體為長方體，長度方向上分布有一個通孔，用於固定拋光輪；輥輪固定架為厚度均勻凸臺結構，上分布有輥輪固定軸；拋光輪由軸承及軸承外套組成，外套為橡膠材料，減小拋光時的剛性接觸；氣缸使整個移動體沿著導軌方向上作直線移動，產生機構柔性動作。活塞架連接氣缸與移動體，從而推動活塞架帶動移動體動作。所述的輥輪為圓柱形結構，通過軸孔配合，安裝於基體上支撐砂帶。所述糾偏機構包括旋鈕、擺動軸、支撐體；旋鈕為兩個直徑不等的圓柱相連接，小直徑圓柱的一端置有螺紋安裝在支撐體上；擺動軸一端為圓柱形與輥輪配合，其上有一通孔插入軸構成擺動副，擺動副使輥輪上下微擺動調整砂帶跑偏現象；支撐體為兩個大小不同的長方體連接而成，底部為大表面長方體，其上有螺紋孔與旋鈕連接，上部為小長方體， 其上通孔通過軸與擺動軸上的通孔連接固定，安裝於大長方體中心部位。所述的張緊氣缸為長方體結構，固定於基板上，用於為砂帶提供預緊力。所述的驅動輪為圓柱輪結構，通過電機帶動其高速轉動，為砂帶轉動提供動力。所述安裝架通過螺釘固定於基板上，另一端為有錐度的圓柱體與數控工具機連接。本發明一種用於葉片型面砂帶柔性拋光機構，該砂帶柔性拋光機構由安裝架固安在數控工具機上，通過數控編程，選用合適參數的砂帶對葉片表面進行拋光。在砂帶柔性拋光機構工作過程中，驅動輪帶動砂帶在輥輪上進行高速旋轉，對柔性機構中的氣缸進行控制，使得拋光輪可進行軸向的位移動作，即拋光過程中的柔性讓刀動作，避免了由於剛性衝擊引起的葉片型面變形及損壞。拋光過程中產生的砂帶跑偏現象通過糾偏機構進行調整。 本發明結構簡單，操作方便，實現了葉片型面自動化拋光工藝，不僅提高了葉片型面拋光效率，同時也提高了葉片表面質量，降低其報廢率。


下面結合附圖和實施方式對本發明一種用於葉片型面砂帶柔性拋光機構作進一步詳細說明。圖1為本發明葉片型面砂帶柔性拋光機構的示意圖。圖2為本發明的基板示意圖。圖3為本發明的柔性機構示意圖。圖4為本發明的糾偏機構立體圖。圖5為本發明葉片型面砂帶柔性拋光機構拋光葉片時示意圖。圖中1.基板2.柔性機構3.輥輪4.糾偏機構5.張緊氣缸6.驅動輪7.安裝架8.導軌9.移動體 10.拋光輪 11.氣缸 12.活塞架13.滑動基體 14.固定體 15.輥輪固定架16.旋鈕17.擺動軸18.支撐體19.數控轉臺20.葉片夾具21.葉片22.砂帶23.砂帶拋光機構
具體實施例方式本實施例是一種用於葉片型面砂帶柔性拋光機構，包括由基板1、柔性機構2、輥輪3、糾偏機構4、張緊氣缸5、驅動輪6、安裝架7構成。參見圖1、圖2，基板1為整個砂帶柔性機構提供支撐，用於柔性機構2、輥輪3、糾偏機構4、張緊氣缸5、驅動輪6、安裝架7和柔性機構的各部分的安裝固定；柔性機構2使得拋光輪10沿其固定軸方向動作，使拋光過程實現柔性，且控制拋光力度的大小，避免剛性衝擊，柔性機構2通過導軌8安裝在基板1之上；輥輪3為砂帶提供支撐，其內部為軸承結構，繞其軸線進行轉動，從而使砂帶進行高速旋轉；糾偏機構4實現了砂帶運行過程中的糾偏功能；張緊氣缸5使砂帶在輥輪上產生預緊力；驅動輪6固定在基板1上，通過電機帶動提供砂帶旋轉的動力；安裝架7通過螺釘固定在基板1上，另一端設置有錐度的圓柱體與數控工具機連接。基板1為兩面對稱薄板，縱向截面為六邊形，其前部分置有鏤空的長方形槽孔，槽孔內壁上分布有兩個長度相同等直徑通孔，用於安裝柔性機構2的導軌8 ；基板1上分布有數個螺紋孔，用於安裝固定輥輪3、糾偏機構4、張緊氣缸5、驅動輪6、安裝架7，在基板1頂部的斜邊處設置有一凹槽，，使糾偏機構4與基板1進行固定，基板中心位置設有驅動輪定位孔，與槽孔同在基板的軸線上。基板1在柔性砂帶機構中起到支架基體作用。通過基板1安裝各零部件之間的連接配合，組成具有柔性功能的砂帶拋光機構， 安裝於數控工具機上，選用砂帶拋光工具，便可對葉片型面進行自動拋光，拋光過程中，柔性機構使得拋光輪可進行適應葉片型面曲率，減小拋光加工產生的變形，實現自動化拋光。如圖3所示，柔性機構2包括導軌8、移動體9、拋光輪10、氣缸11、活塞架12、滑動基體13、固定體14、輥輪固定架15 ；導軌8為圓柱結構，安裝在基板1上槽孔內壁的兩個通孔內，並進行軸向固定，為柔性移動體移動起到滑軌作用；移動體9由三部分組成，分別為與導軌8配合做直線移動的滑動基體13、進行拋光輪10固定和調節的固定體14、輥輪固定架15，其中滑動基體13呈長方體結構，在其長度方向內部上下對稱分布有兩個通孔，用於與導軌8之間的配合，固定體14為長方體結構，長度方向上分布有一個通孔，用於固定拋光輪10，輥輪固定架15為凸臺上下對稱結構，分布有輥輪 固定軸，兩個輥輪隨柔性機構2進行直線移動，可以很好的避免拋光過程由於砂帶張緊力影響拋光力的情況，固定體14與輥輪固定架15通過螺釘連接安裝於移動體9的正面；拋光輪10由軸承及軸承外套組成，外套為橡膠材料，減小拋光時的剛性接觸，拋光輪10通過圓柱形支架與固定體14孔進行配合且軸向固定；氣缸11推動整個移動體9沿著導軌8方向上作直線移動，產生機構柔性動作。 活塞架12為氣缸11與移動體9之間的連接提供支撐固定，活塞架12通過螺釘安裝於移動體9的背面。如圖4所示，糾偏機構4包括旋鈕16、擺動軸17、支撐體18 ；旋鈕16為兩個直徑不等的圓柱相連接，小直徑圓柱的一端置有螺紋安裝在支撐體18上；擺動軸17由兩個直徑不等的圓柱構成，直徑小的一端用來安裝軸承與輥輪3進行配合，大直徑圓柱上置有一個通孔，其上有一通孔插入軸構成擺動副，旋鈕16轉動帶動擺動軸17進行上下擺動，使輥輪 3進行上下微擺動，調整砂帶跑偏現象；支撐體18為兩個大小不同的長方體連接而成，底端為一個大表面長方體，其上有螺紋孔與旋鈕16小徑端行螺紋連接，上部為小長方體，其上分布有一個通孔通過軸與擺動軸17的通孔連接固定，安裝於大長方體中心部位。如圖5所示，將砂帶拋光機構23安裝於數控工具機上，通過驅動輪6帶動砂帶22在輥輪3上進行高速旋轉，葉片21、葉片夾具20安裝固定在數控轉臺19上，並且隨著數控轉臺19進行轉動，經過數控程序控制，實現砂帶拋光機構23對葉片21表面進行自動拋光加工。本發明砂帶柔性拋光機構安裝於數控工具機上，對葉片表面進行拋光加工；在其工作過程中，砂帶22通過拋光輪10對葉片21型面進行拋光，通過對柔性機構2中的氣缸11 進行控制，獲得柔性拋光力，使得拋光輪10進行軸向的位移動作，即拋光過程中的柔性讓刀動作，避免了剛性衝擊引起葉片變形及損傷。在砂帶旋轉過程中，產生的砂帶跑偏現象通過糾偏機構4進行調整。整個砂帶柔性拋光機構為葉片複雜曲面零件提供了自動化拋光工具，既提高了葉片表面拋光質量，又提高了拋光加工工作效率。
權利要求
1.一種用於葉片型面砂帶柔性拋光機構，包括基板、柔性機構、輥輪、糾偏機構、張緊氣缸、驅動輪、安裝架，其特徵在於柔性機構包括導軌、移動體、拋光輪、氣缸、活塞架、輥輪固定架；所述基板上分布設置數個螺紋孔，用於安裝砂帶柔性機構的各部分；柔性機構驅使拋光輪沿其固定軸方向動作，控制拋光力度的大小；輥輪安裝在基板上支撐砂帶，張緊氣缸使砂帶在輥輪上產生預緊力，驅動輪帶動砂帶在輥輪上進行高速旋轉，糾偏機構調整砂帶運行過程中的跑偏現象，電機帶動驅動輪為砂帶高速旋轉提供動力。
2.根據權利要求1所述的葉片型面砂帶柔性拋光機構，其特徵在於所述的基板為兩面對稱薄板，縱向截面為六邊形，其前部分置有鏤空的長方形槽孔，槽孔內壁上分布有兩個長度相同等直徑通孔，基板頂部斜邊處設置有一凹槽，基板中心位置設有驅動輪定位孔，與槽孔同在基板的軸線上。
3.根據權利要求1所述的葉片型面砂帶柔性拋光機構，其特徵在於所述導軌為圓柱形，安裝在基板上槽孔內壁的兩個通孔內；所述移動體由三個部分構成，其中滑動基體呈長方體狀，在長度方向內部上下對稱分布有兩個通孔，與圓柱形導軌配合做直線移動，固定體在長度方向上一端置有通孔固定安裝拋光輪，輥輪固定架為厚度均勻凸臺結構，其上分布有輥輪固定軸；活塞架連接氣缸與移動體，氣缸使移動體沿導軌方向上作直線移動。
4.根據權利要求1所述的葉片型面砂帶柔性拋光機構，其特徵在於所述糾偏機構包括旋鈕、擺動軸、支撐體；旋鈕為兩個直徑不等的圓柱相連接，小直徑圓柱的一端置有螺紋安裝在支撐體上；擺動軸一端與輥輪配合，其上有一通孔插入軸構成擺動副，擺動副使輥輪上下微擺動調整砂帶跑偏；支撐體為兩個大小不同的長方體連接而成，底部為大表面長方體，有螺紋孔與旋鈕連接，上部為小長方體，其上通孔通過軸與擺動軸上的通孔連接固定， 安裝於大長方體中心部位。
5.根據權利要求1所述的葉片型面砂帶柔性拋光機構，其特徵在於所述安裝架一端固定於基板上，另一端為有錐度的圓柱體與數控工具機連接。
全文摘要
本發明公開了一種用於葉片型面砂帶柔性拋光機構，該砂帶柔性拋光機構通過安裝架固安在數控工具機上；柔性機構驅使拋光輪沿其固定軸方向動作，控制拋光力度的大小；輥輪安裝在基板上支撐砂帶，張緊氣缸使砂帶在輥輪上產生預緊力，驅動輪帶動砂帶在輥輪上進行高速旋轉；對柔性機構中的氣缸進行控制，使得拋光輪可以進行軸向的位移動作，即拋光過程中的柔性讓刀動作，避免了由於剛性衝擊引起的葉片型面變形及損壞。拋光過程中產生的砂帶跑偏現象通過糾偏機構進行調整。本發明結構簡單，操作方便，實現了葉片型面自動化拋光工藝，不僅提高了葉片型面拋光質量，同時也提高了工作效率。
文檔編號B24B21/16GK102303275SQ20111023054
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月11日 優先權日2011年8月11日
發明者史耀耀, 張軍鋒, 李小彪, 段繼豪, 董婷 申請人:西北工業大學