汽輪機葉片數控砂帶磨床的製作方法
2023-10-27 16:30:37
專利名稱：汽輪機葉片數控砂帶磨床的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及磨削加工汽輪機葉片表面的數控加工設備，尤其 涉及一種將葉片裝夾於工具機上用砂帶完成葉片曲面型面磨削的數控 砂帶磨床。
背景技術：
汽輪機葉片形狀複雜、加工精度要求高，是汽輪發動機組中的重 要零件，也是汽輪機中加工難度最大的零件之一。由國家知識產權局
公告的專利號ZL200720033896.9，名稱為"汽輪機葉片數控砂帶磨 床"專利技術，提供了一種用於葉片型面磨削的四軸聯動數控工具機設 備，有兩個迴轉軸、兩個直線軸，能實現汽輪機直葉片或較小扭曲度 的葉片磨削加工。
由於葉片曲面型面的砂帶磨削加工，是通過接觸輪相對於葉片對 砂帶施加一定作用力進行磨削的，而接觸輪有一定的寬度，當接觸輪 作用於砂帶磨削葉片型面上某一點時就要求刀軸矢量(即接觸輪軸 線)位於該磨削點的最小曲率方向，這將使接觸輪與葉片的幹涉量最 小。因而，上述四軸數控砂帶磨床對一般扭曲葉片進行磨削時，由於 僅有兩根迴轉伺服控制軸，難以滿足使刀軸矢量位於所磨削點的最小 曲率方向的要求，因而總會伴隨較大的欠切或過切現象，而不能達到 預期的葉片磨削質量要求。此外，上述專利技術中，如圖3所示，在砂帶磨頭裝置上沒有設
置導向輪，砂帶28與接觸輪26的包角較小，磨削時存在砂帶28和 葉片的幹涉現象；張緊輪25是通過偏心機構調整，調整量小，不能 保證砂帶28在恆張力條件下工作；同時，主動輪24需要通過皮帶驅 動，安裝座27水平設置等，使得該專利技術的結構複雜、傳動效率 低、調整不便。
實用新型內容
本實用新型針對現有技術存在的問題，提供了一種擁有兩根直線 移動伺服控制軸和三根迴轉伺服控制軸，能最大限度地控制磨削作業 時欠切或過切現象的汽輪機葉片數控砂帶磨床。
本實用新型的技術方案是包括工具機的床身、用於裝夾和旋轉驅 動被加工葉片的頭架和尾座、砂帶磨頭，頭架上設有驅動葉片做旋轉 運動的A軸伺服電機，砂帶磨頭包括接觸輪，它還包括承載頭架和 尾座的工作檯裝置、砂帶磨頭運動裝置和工具機控制器；所述的工作檯 裝置包括相對於床身做X向運動的工作檯板、驅動工作檯板做X向 直線往復運動的X軸伺服電機；所述的砂帶磨頭運動裝置包括承載 砂帶磨頭並驅動其相對於床身做C軸向旋轉運動的立置轉臺裝置、 承載立置轉臺裝置並驅動其相對於床身做B軸向旋轉運動的水平轉 臺裝置和承載水平轉臺裝置並驅動其相對於床身做Z軸向直線往復 運動的滑臺裝置；滑臺裝置包括設置在床身上的滑臺和Z軸伺服電 機；水平轉臺裝置包括活動連接在滑臺上的水平轉臺和B軸伺服電 機；立置轉臺裝置包括活動連接在水平轉臺裝置上的立置轉臺和軸伺服電機；所述的接觸輪的中心點與C軸伺服電機的軸心線等高， C軸伺服電機的軸心線與A軸伺服電機的軸心線等高，B軸伺服電機 的軸心線垂直於水平面，Z軸伺服電機的軸心線垂直於X軸伺服電機 的軸心線；所述的X軸伺服電機、Z軸伺服電機、A軸伺服電機、B 軸伺服電機和C軸伺服電機與工具機控制器相聯。
所述的砂帶磨頭還包括支座和張緊裝置；所述的張緊裝置包括恆 張力裝置和張緊輪，恆張力裝置固定連接在支座上，其活動端連接張 緊輪。
所述的砂帶磨頭還包括能增大砂帶與接觸輪包角的導向輪，所述 的導向輪對應砂帶工作路徑設在支座上。
本實用新型根據汽輪機葉片曲面型面砂帶磨削的特點和加工質 量的要求，開發設計了由三根迴轉伺服控制軸和兩根直線移動伺服控 制軸組成的五軸聯動汽輪機葉片數控砂帶磨床。改變了現有技術中僅 有兩根迴轉伺服控制軸，難以適應複雜曲面加工的現狀，可從三個回 轉方向對接觸輪與葉片曲面型面間的相互磨削關係進行運動控制，從 而能夠有效地控制磨削過程中的欠切和過切現象，使葉片型面磨削質 量得到了保證，具有磨削效率高、精度好、結構簡潔、性價比高、操 控方便的特點。
此外，針對現有技術中所存在的砂帶與葉片磨削幹涉現象以及張 緊輪結構複雜缺陷，對床身設置以及砂帶磨頭的結構進行了改進，在 所述的砂帶磨頭上設置了提供恆張力的張緊輪裝置，並在砂帶磨頭支 架上設置了兩個能增大砂帶與接觸輪包角的導向輪。
圖1是本實用新型的結構示意圖
圖中1是床身，2是X軸伺服電機，3是工作檯板，4是A軸伺 服電機，5是頭架，6是葉片，7是尾架，8是砂帶磨頭，9是立置轉 臺，IO是C軸伺服電機，ll是B軸伺服電機，12是水平轉臺，13 是Z軸伺服電機，14是滑臺；
圖2是本實用新型中砂帶磨頭的結構示意圖
圖中15是主動輪，16是支座，17是砂帶，18是氣彈簧，19是 支杆，20是張緊輪，21是導向輪，22是磨頭電機，23是接觸輪；
圖3是本實用新型現有技術中砂帶磨頭的結構示意圖
圖中24是主動輪，25是張緊輪，26是接觸輪，27是安裝座， 28是砂帶。
具體實施方式
如圖1、 2所示，本實用新型包括工具機的床身1、用於裝夾和旋 轉驅動被加工葉片6的頭架5和尾座7、砂帶磨頭8，頭架5上設有 驅動葉片6做旋轉運動的A軸伺服電機4，砂帶磨頭8包括接觸輪 23，它還包括承載頭架5和尾座7的工作檯裝置、砂帶磨頭運動裝置 和控制器；所述的工作檯裝置包括相對於床身1做X向運動的工作 臺板3、驅動工作檯板3做X向直線往復運動的X軸伺服電機2;所 述的砂帶磨頭運動裝置包括承載砂帶磨頭8並驅動其相對於床身1做 C軸向旋轉運動的立置轉臺裝置、承載立置轉臺裝置並驅動其相對於 床身1做B軸向旋轉運動的水平轉臺裝置和承載水平轉臺裝置並驅動其相對於床身1做Z軸向直線往復運動的滑臺裝置；滑臺裝置包括 設置在床身1上的滑臺14和Z軸伺服電機13;水平轉臺裝置包括活 動連接在滑臺14上的水平轉臺12和B軸伺服電機11;立置轉臺裝 置包括活動連接在水平轉臺裝置上的立置轉臺9和C軸伺服電機10;
所述的接觸輪23的中心點與C軸伺服電機10的軸心線等高，C軸伺 服電機10的軸心線與A軸伺服電機4的軸心線等高，B軸伺服電機 11的軸心線垂直於水平面，Z軸伺服電機13的軸心線垂直於X軸伺 服電機2的軸心線；所述的X軸伺服電機2、 Z軸伺服電機13、 A軸 伺服電機4、B軸伺服電機11和C軸伺服電機10與工具機控制器相聯。 砂帶磨頭8還包括支座16和張緊裝置，張緊裝置包括具有恆張 力的氣彈簧18、張緊輪20、支杆19。氣彈簧18固定連接在支座16 上，其活動端連接張緊輪20。張緊輪20可通過一支杆19與氣彈簧 18相連。
為保證砂帶17的工作可靠性，增大砂帶17與接觸輪23的包角， 本實用新型還提供了砂帶17的導向裝置，包括導向輪21，導向輪21 對應砂帶17工作路徑設在支座16上。優選採用一對導向輪21，分 別設置在接觸輪22的兩側。從而增大了砂帶17在接觸輪23上的包 角角度。
最後，本實用新型的一種汽輪機葉片數控砂帶磨床，它採用開放 式數控系統控制，該控制系統是以工控機和運動控制器為硬體平臺； 系統軟體由實時控制功能模塊、非實時管理功能模塊和葉片數據處理 模塊三大軟體模塊組成；工控機與運動控制器通過PCI總線進行通信，運動控制器通過扁平電纜與系統轉接板相連，由系統轉接板上所 提供的各驅動接口分別與各軸伺服驅動單元連接，以及所提供的I/O 接口與工具機控制面板和工具機電器連接。
五軸聯動汽輪機葉片數控砂帶磨床的操作控制過程，是按以下步 驟進行
(1 )首先要求用戶在系統主工作界面選擇"原始參數輸入"菜單， 通過鍵盤或控制面板輸入所磨削葉片的幾何參數、各截面離散點坐標 以及磨削工藝參數，也可以調用相關參數文件進行葉片磨削原始參數 的輸入。
(2) 選擇"葉片幾何模型建立"菜單，系統將根據用戶所輸入的 葉片幾何參數和離散點坐標，建立葉片磨削型面的三維實體模型，也 可以調用現有的葉片三維實體模型文件。
(3) 選擇"葉片磨削程序生成器"菜單，系統將根據用戶所輸入 的磨削工藝參數和葉片三維實體模型，生成葉片砂帶磨削加工的數控 程序。
(4) 裝夾被磨削葉片，啟動工具機數控系統，調用所生成的葉片磨 削加工程序，進行葉片的實際磨削加工。
權利要求1、汽輪機葉片數控砂帶磨床，包括工具機的床身、用於裝夾和旋轉驅動被加工葉片的頭架和尾座、砂帶磨頭，頭架上設有驅動葉片做旋轉運動的A軸伺服電機，砂帶磨頭包括接觸輪，其特徵在於，它還包括承載頭架和尾座的工作檯裝置、砂帶磨頭運動裝置和工具機控制器；所述的工作檯裝置包括相對於床身做X向運動的工作檯板、驅動工作檯板做X向直線往復運動的X軸伺服電機；所述的砂帶磨頭運動裝置包括承載砂帶磨頭並驅動其相對於床身做C軸向旋轉運動的立置轉臺裝置、承載立置轉臺裝置並驅動其相對於床身做B軸向旋轉運動的水平轉臺裝置和承載水平轉臺裝置並驅動其相對於床身做Z軸向直線往復運動的滑臺裝置；滑臺裝置包括設置在床身上的滑臺和Z軸伺服電機；水平轉臺裝置包括活動連接在滑臺上的水平轉臺和B軸伺服電機；立置轉臺裝置包括活動連接在水平轉臺裝置上的立置轉臺和C軸伺服電機；所述的接觸輪的中心點與C軸伺服電機的軸心線等高，C軸伺服電機的軸心線與A軸伺服電機的軸心線等高，B軸伺服電機的軸心線垂直於水平面，Z軸伺服電機的軸心線垂直於X軸伺服電機的軸心線；所述的X軸伺服電機、Z軸伺服電機、A軸伺服電機、B軸伺服電機和C軸伺服電機與工具機控制器相聯。
2、 根據權利要求1所述的汽輪機葉片數控砂帶磨床，其特徵在 於，所述的砂帶磨頭還包括支座和張緊裝置；所述的張緊裝置包括恆 張力裝置和張緊輪，恆張力裝置固定連接在支座上，其活動端連接張緊輪。
3、根據權利要求1所述的一種汽輪機葉片數控砂帶磨床，其特 徵在於，所述的砂帶磨頭還包括能增大砂帶與接觸輪包角的導向輪， 所述的導向輪對應砂帶工作路徑設在支座上。
專利摘要汽輪機葉片數控砂帶磨床。涉及磨削加工汽輪機葉片型面的數控加工設備。它能控制接觸輪與葉片曲面型面間的相互運動關係，從而有效避免磨削時的欠切或過切現象。其特點是包括工具機床身、工作檯、頭架、尾座、滑臺、水平轉臺、立置轉臺和砂帶磨頭；構成的五根伺服控制軸可實現聯動控制，其中三根為迴轉伺服控制軸、兩根為直線移動伺服控制軸；X伺服軸控制葉片縱向進給磨削運動，Z伺服軸控制葉片橫向進給磨削運動，A伺服軸作葉片迴轉磨削運動，B伺服軸使磨頭繞垂直軸擺動，C伺服軸使磨頭繞水平軸擺動；X軸與Z軸相互垂直，A軸迴轉軸線與C軸迴轉軸線等高。本實用新型具有磨削效率高、磨削精度好、結構簡潔、成本低廉、操控簡便的特點。
文檔編號B24B21/00GK201333654SQ20082023821
公開日2009年10月28日 申請日期2008年12月30日 優先權日2008年12月30日
發明者王隆太, 項餘建 申請人:王隆太;項餘建