一種數控拋光成型圓弧葉片進/排氣邊的方法
2023-11-08 20:38:17 1
專利名稱：一種數控拋光成型圓弧葉片進/排氣邊的方法
技術領域：
本發明涉及發動機葉片的機械加工領域，具體為一種數控拋光成型圓弧葉片進/ 排氣邊的方法。
背景技術：
葉片的加工質量對燃氣渦輪發動機等航空發動機的可靠性有重要的影響，其中葉片進氣邊和排氣邊的形狀對整個葉片的氣動性能具有非常重要的意義，其表面質量直接影響到葉片的氣動性能，進而影響到航空發動機的性能。傳統的葉片進/排氣邊拋光方法主要為人工拋光，通過把砂紙或者砂帶彎折，使彎折處貼合到葉片的進排氣邊，用人工夾持沿葉片的進排氣邊進行往復運動實現拋光，這種方法去除量不均勻，進/排氣邊的形狀精度難以控制，加工的一致性差，對工人的技術和經驗要求高，效率低，經常影響整個葉片的製造周期。隨著數控技術在發動機葉片加工領域的廣泛使用，對葉片進/排氣邊進行數控拋光也成為了機械加工領域的研究重點，但是由於葉片進/排氣邊具有薄、圓弧圓心角大等特點，現有的砂帶拋光方法難以控制拋光精度，經常會出現過拋和欠拋的情況，也容易造成葉片進/排氣邊的損傷，影響葉片或者整體葉盤葉片的氣動性。
發明內容
要解決的技術問題為解決現有技術中的問題，本發明提出一種數控拋光成型圓弧葉片進/排氣邊的方法，通過控制葉片擺動和砂帶輪的移動，實現採用砂帶拋光裝置對成型圓弧葉片進行數控拋光。技術方案本發明的技術方案為所述一種數控拋光成型圓弧葉片進/排氣邊的方法，其特徵在於所述方法包括以下步驟步驟1 將成型圓弧葉片固定安裝在數控工具機上，其中安裝軸為成型圓弧葉片的發動機積疊軸，使成型圓弧葉片可受控繞發動機積疊軸擺動；將砂帶拋光機構安裝在數控工具機上，其中砂帶拋光機構包括接觸輪、導輪和砂帶，砂帶套在接觸輪和導輪上，接觸輪與外部驅動電機連接；發動機積疊軸垂直於砂帶的運動平面；步驟2 啟動外部驅動電機，接觸輪帶動砂帶運動；移動砂帶拋光機構使砂帶與成型圓弧葉片待拋光的進氣邊或排氣邊輪廓線的一端接觸；以砂帶的運動平面作為數控工具機工件坐標系的H平面，在H平面中，接觸輪的中心初始坐標為( , Atl),導輪的中心初始坐標為(Y2tl，ZJ，成型圓弧葉片待拋光的進氣邊或排氣邊的圓弧中心初始坐標為(Yltl， Z10)；步驟3 成型圓弧葉片受控繞發動機積疊軸勻速單方向擺動，擺動角度為β β = α -90° -COS—1 [(R+r)/L1]+sin—1 (L3Zl1)+cos—1 [(R1+!")/L2]-Sin-1OVL2)
其中，α為成型圓弧葉片進氣邊或排氣邊的圓弧對應的圓心角，R為接觸輪半徑，R1為導輪半徑，r為成型圓弧葉片進氣邊或排氣邊的圓弧半徑，
= yj(Y\o ~Υοο +(Z10 ~Ζ00)2，L2 = yj(Y2o ~Υ\ο +(Z20 -Z10)2 ,L3 — IZ10-Z001，L4 — | Z20-Z101 ； 且砂帶拋光機構中接觸輪與導輪也同步運動，運動過程中接觸輪的中心坐標(Y' 00'Z' 00) 為 Y' OO = Y' 10" (Yio-Yoo)'Z' 00 = Z' 1Q-L3，其中(Y' 10,Z' 1Q)為成型圓弧葉片擺動過程中，實時測得的進氣邊或排氣邊圓弧中心坐標；步驟4 將砂帶拋光機構沿進氣邊或排氣邊輪廓線向輪廓線的另一端移動砂帶寬度的距離，而後成型圓弧葉片繞發動機積疊軸勻速回擺β角度，同時接觸輪與導輪也同步運動，運動過程中接觸輪的中心坐標(Y' 00' Z' J為V 00 = Y' 10-(Y10-Y00), Z' 00 = V 10-L3 ；再將砂帶拋光機構沿進氣邊或排氣邊輪廓線移動砂帶寬度的距離，重複步驟3和步驟4，直至完成對成型圓弧葉片進氣邊或排氣邊的拋光。所述一種數控拋光成型圓弧葉片進/排氣邊的方法，其特徵在於成型圓弧葉片受控繞發動機積疊軸的初始擺動方向為當L1 > L2時，向接觸輪方向擺動，當L1 < L2時， 嚮導輪方向擺動。有益效果本發明提出了一種採用砂帶拋光機構對成型圓弧葉片進/排氣邊進行數控拋光的方法，通過在拋光過程中控制成型圓弧葉片繞發動機積疊軸擺動，並且砂帶拋光機構也同步的運動，使得成型圓弧葉片進/排氣邊的整個圓弧邊都能被拋光加工到，解決了現有技術中數控拋光容易出現過拋和欠拋的問題。而且採用本發明，不需要製作專門的拋光輪， 因此加工成本也較低廉。
圖1:本發明的原理圖；其中1、接觸輪；2、砂帶；3、成型圓弧葉片；4、導輪。
具體實施例方式下面結合具體實施例描述本發明。本實施例是對某型航空發動機成型圓弧葉片的進氣邊進行拋光加工。步驟1 將成型圓弧葉片固定安裝在數控工具機上，其中安裝軸為成型圓弧葉片的發動機積疊軸，使成型圓弧葉片可受控繞發動機積疊軸擺動；將砂帶拋光機構安裝在數控工具機上，其中砂帶拋光機構包括接觸輪1、導輪4和砂帶2，砂帶2套在接觸輪1和導輪4上， 接觸輪1與外部驅動電機連接；發動機積疊軸垂直於砂帶的運動平面。步驟2 啟動外部驅動電機，驅動接觸輪1帶動砂帶2運動；移動砂帶拋光機構使砂帶2與成型圓弧葉片3待拋光進氣邊的輪廓線一端接觸。為了進行下一步驟控制葉片的擺動，這裡以砂帶2的運動平面作為數控工具機工件坐標系的TL平面，如圖1所示，在H平面中，接觸輪中心0點的初始坐標為(ΥΜ，Z00)，導輪中心&點的初始坐標為(Y2tl，Atl)，成型圓弧葉片待拋光進氣邊圓弧中心O1點的初始坐標為(Yltl，Z10)。步驟3 成型圓弧葉片3受控繞發動機積疊軸勻速單方向擺動，擺動角度為β β = α -90° -cos—1 [ (R+r)/L1]+sin—1 (L3Zl1)+cos—1 [(禮+r)/L2]-sin—1 (L4/L2)
其中，α為成型圓弧葉片3進氣邊圓弧對應的圓心角，R為接觸輪1半徑，R1 為導輪4半徑，r為成型圓弧葉片3進氣邊的圓弧半徑，Z1 二乂！；。-；^)2+^^-^)2， L2=^j(Y20-Y10)2+(Z20-Z10)2，L3= Z10-Z00I, L4= Z20-Z10 ；且砂帶拋光機構中接觸輪與
導輪也同步運動，運動過程中接觸輪的中心坐標(Y' 00'Z' J為Y' OO = Y' !O-(Y1C-Yoo)' V 00 = Z' 1(i-L3，其中(Y' 10,Z' 1(|)為成型圓弧葉片擺動過程中，實時測得的進氣邊圓弧中心坐標，從而保證進氣邊圓弧中心與接觸輪中心距離不變。其中成型圓弧葉片受控繞發動機積疊軸的初始擺動方向為當L1 > L2時，向接觸輪方向擺動，當L1 < L2時，嚮導輪方向擺動。如此，成型圓弧葉片3單方向擺動β角度後，完成對砂帶寬度距離的一段進氣邊的拋光。步驟4:將砂帶拋光機構沿進氣邊輪廓線向輪廓線的另一端移動砂帶寬度的距離，而後成型圓弧葉片繞發動機積疊軸勻速回擺β角度，同時接觸輪與導輪也同步運動， 運動過程中接觸輪的中心坐標(Y' 00'Z' J為V 00 = Y' 10-(Y10-Yoo)'Z' OO = Z' 10-L3, 保證進氣邊圓弧中心與接觸輪中心距離不變，如此完成對下一段砂帶寬度距離進氣邊的拋光。再將砂帶拋光機構沿進氣邊輪廓線移動砂帶寬度的距離，重複步驟3和步驟4，如此循環往復，直至完成對成型圓弧葉片進氣邊的拋光。
權利要求
1.一種數控拋光成型圓弧葉片進/排氣邊的方法，其特徵在於所述方法包括以下步驟步驟1 將成型圓弧葉片固定安裝在數控工具機上，其中安裝軸為成型圓弧葉片的發動機積疊軸，使成型圓弧葉片可受控繞發動機積疊軸擺動；將砂帶拋光機構安裝在數控工具機上，其中砂帶拋光機構包括接觸輪、導輪和砂帶，砂帶套在接觸輪和導輪上，接觸輪與外部驅動電機連接；發動機積疊軸垂直於砂帶的運動平面；步驟2 啟動外部驅動電機，接觸輪帶動砂帶運動；移動砂帶拋光機構使砂帶與成型圓弧葉片待拋光的進氣邊或排氣邊輪廓線的一端接觸；以砂帶的運動平面作為數控工具機工件坐標系的H平面，在H平面中，接觸輪的中心初始坐標為(Yo。，ZcJ，導輪的中心初始坐標為(Y2tl，Ac1),成型圓弧葉片待拋光的進氣邊或排氣邊的圓弧中心初始坐標為(Yltl，Zltl)； 步驟3:成型圓弧葉片受控繞發動機積疊軸勻速單方向擺動，擺動角度為β β = α -90° -cos—1 [(R+r)/L1]+sin—1 (L3Zl1)+cos—1 [(禮+r)/L2]-Sin-1OVL2) 其中，α為成型圓弧葉片進氣邊或排氣邊的圓弧對應的圓心角，R為接觸輪半徑，R1為導輪半徑，r為成型圓弧葉片進氣邊或排氣邊的圓弧半徑，Z1 =^( - )2^ - )2，L2 =y/(Y20-Y10)2+(Z20-Z10)2，L3 = Z10-Z00I, L4= Z20-Z10 ；且砂帶拋光機構中接觸輪與導輪也同步運動，運動過程中接觸輪的中心坐標(Y' 00'Z' J為Y' OO = Y' !O-(Y1C-Yoo)'V00 = Z' 1(i-L3，其中(Y' 10,Z' 1(|)為成型圓弧葉片擺動過程中，實時測得的進氣邊或排氣邊圓弧中心坐標；步驟4:將砂帶拋光機構沿進氣邊或排氣邊輪廓線向輪廓線的另一端移動砂帶寬度的距離，而後成型圓弧葉片繞發動機積疊軸勻速回擺β角度，同時接觸輪與導輪也同步運動，運動過程中接觸輪的中心坐標(Y' 00' Z' J為V 00 = Y' 10-(Y10-Y00), Z' 00 =V10-L3 ；再將砂帶拋光機構沿進氣邊或排氣邊輪廓線移動砂帶寬度的距離，重複步驟3和步驟4，直至完成對成型圓弧葉片進氣邊或排氣邊的拋光。
2.根據權利要求1所述的一種數控拋光成型圓弧葉片進/排氣邊的方法，其特徵在於 成型圓弧葉片受控繞發動機積疊軸的初始擺動方向為當L1S L2時，向接觸輪方向擺動，當 L1 < L2時，嚮導輪方向擺動。
全文摘要
本發明提出一種數控拋光成型圓弧葉片進/排氣邊的方法，首先將成型圓弧葉片和砂帶拋光機構安裝固定在數控工具機上，其中成型圓弧葉片可受控繞發動機積疊軸擺動，其次移動砂帶拋光機構使砂帶與成型圓弧葉片待拋光的進氣邊或排氣邊輪廓線的一端接觸，葉片受控繞發動機積疊軸勻速單方向擺動，擺動角度為β＝α-90°-cos-1[(R+r)/L1]+sin-1(L3/L1)+cos-1[(R1+r)/L2]-sin-1(L4/L2)，然後將砂帶拋光機構沿輪廓線移動砂帶寬度的距離，葉片勻速回擺β角度，如此重複直至完成對成型圓弧葉片進氣邊或排氣邊的拋光。本發明通過在拋光過程中控制葉片擺動，且砂帶拋光機構同步運動，使進/排氣邊的整個圓弧邊都能被拋光加工到，解決了現有技術中數控拋光容易出現過拋和欠拋的問題。
文檔編號B24B21/16GK102267077SQ201110230549
公開日2011年12月7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, 楊闊, 段繼豪, 董婷, 藺小軍 申請人:西北工業大學