[實用新型]具有曲面適應性的葉片拋磨光整加工機床

無效

• 申請號: 200720094516.2
• 申請日: 2007-10-26
• 公開（公告）號: CN201109062Y
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 張雷;趙繼;楊旭;楊兆軍;王昕
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B24B19/14
• 分類號: B24B19/14
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司
• 代理人: 魏征驥

技術領域

本實用新型屬于機械制造領域。

背景技術

葉片作為特殊的自由曲面零件，是發電設備制造業的水輪機、汽輪機，船舶制造業的船用汽輪機，航空制造業的飛機發動機等透平機械的最核心部件之一，其型面的設計、制造水平和制造質量直接影響透平機械的性能、效率和可靠性。

近十幾年來，隨著計算機技術和現代控制理論等相關技術的發展，以五軸聯動數控加工為代表的加工技術和設備日趨完善，已經可以實現透平葉片的自動化形狀加工。瑞士威力銘-馬科黛爾公司的TB系列五軸葉片加工中心、意大利C.B.Ferrari公司的五軸高速葉片銑床可以滿足汽輪機葉片和航空發動機葉片的加工需求。東方汽輪機廠與北京機電院合作開發的XKH系列五軸聯動葉片加工中心適合加工汽輪機、燃氣輪機的各類葉片。

葉片形狀加工后的表面仍需經過拋磨等光整加工工序，才能獲得預期的表面質量。拋磨光整加工的目的是在對葉片表面形狀精度進行修正的同時，去除形狀加工在表面殘留的刀痕，降低表面粗糙度，提高表面質量。葉片表面手工研拋加工不僅費時、費力、效率低下，且難以保證形狀精度，加工質量不穩定。葉片拋磨光整加工自動化技術和裝備的欠缺已成為生產、制造中的薄弱環節和制約行業發展的瓶頸。

國內西南科技大學開發了三維振動拋光裝置用于航空渦輪發動機葉片的拋光，為了保證葉片上、下表面拋光的一致性，葉片拋光一段時間后需要翻轉180°，繼續拋光相同的時間。雖然該技術一定程度上提高了拋光效率，但是由于技術本身存在一定的隨機性，葉片拋光質量不穩定，且難以實現表面的確定性去除。意大利C.B.Ferrari公司開發的五軸高速葉片磨床，沒有脫離普遍采用的五軸聯動葉片加工設備的串聯構型，實質是在該公司五軸高速葉片銑床的基礎上更換了工具系統。國內廊坊智通機器人公司以ABB工業機器人為平臺開發了葉片磨削系統。對于中小型葉片采用工業機器人夾持葉片的加工方式，通過工業機器人完成葉片和固定磨削砂帶之間的復雜空間運動實現葉片磨削；對于大型葉片，則采用工業機器人夾持磨削工具的加工方式，通過工業機器人帶動工具進行葉片型面的磨削。智通公司依托于ABB工業機器人開發的葉片磨削系統一定程度上受制于機器人的運動空間、運動精度、數據處理能力和硬件水平，技術上無法做到獨立和自成體系，因此屬于利用機器人的磨削系統。

綜上所述，一方面現有的葉片拋磨機床和機器人拋磨系統沒有擺脫傳統構型；另一方面，葉片型面屬于復雜的自由曲面，目前拋磨設備配備的工具系統無法根據葉片曲面曲率的變化適時地更換工具，影響拋磨效率。

發明內容

本實用新型提供的一種具有曲面適應性的葉片拋磨光整加工機床，以解決葉片特別是大型葉片拋磨光整加工中自動化程度不高的問題。

本實用新型采取的技術方案：

包括底座、機架、成水平垂直分布的縱向滑道/滑塊副和橫向滑道/滑塊副、下平臺、上平臺、連接上平臺與下平臺的分支、工件夾具、拋磨工具系統。其特征在于底座、機架構成固定臺；成水平垂直分布的縱向滑道/滑塊副和橫向滑道/滑塊副提供兩維移動；上平臺與下平臺通過三個分支相連，所說的三個分支兩端分別通過三個成120°布置的鉸鏈與上平臺和下平臺相連；所說的三個分支均可采用伸縮連桿構成單自由度運動副，伸縮連桿與下平臺連接為轉動副，與上平臺連接為三自由度球鉸鏈；所說的伸縮連桿的驅動方式可以采用電機和絲杠副驅動，也可以采用伺服油缸驅動；所說的上平臺上安裝工件夾具，工件夾具實現葉片的裝夾和自動翻轉，滿足葉片雙面拋磨的需要；拋磨工具系統包括砂帶、工具板、安裝在工具板上的兩個張緊輪、一個驅動輪和換輪機構；所說的換輪機構包括十字滑道、四個滑動桿和四個不同直徑的接觸輪；所說的十字滑道可繞其中心軸轉動，在十字滑道內滑動的四個滑動桿的末端分別裝有不同直徑接觸輪。

所說的成水平垂直分布的縱向滑道和橫向滑道可安裝在機架的上部，所說的下平臺可固定在底座上，所說的拋磨工具系統可通過橫向滑塊沿橫向滑道移動，橫向滑道可通過縱向滑塊沿縱向滑道移動。

所說的縱向滑道可安裝在底座上，所說的橫向滑道可安裝在機架上部，縱向滑道與橫向滑道成水平垂直分布，所說的下平臺可通過縱向滑塊沿縱向滑道移動，所說的拋磨工具系統可通過橫向滑塊沿橫向滑道移動。

所說的成水平垂直分布的縱向滑道和橫向滑道可疊加安裝在底座上構成上、下兩層滑道，所說的下平臺可通過縱向滑塊沿上層縱向滑道移動，上層縱向滑道可通過橫向滑塊沿下層橫向滑道移動；所說的拋磨工具系統可固定在機架的上部。