[發明專利]氣體懸浮冷卻式砂帶磨頭接觸輪裝置

有效

• 申請號: 201610495147.1
• 申請日: 2016-06-29
• 公開（公告）號: CN106112753B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 鄒萊;黃云;曹華軍;楊俊峰;楊仲升;肖貴堅
• 申請（專利權）人: 重慶大學;重慶三磨海達磨床有限公司
• 主分類號: B24B21/16
• 分類號: B24B21/16;B24B21/18
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙)50211
• 代理人: 方洪

技術領域

本發明屬于砂帶磨削技術領域，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

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

為保證航空發動機葉片的磨削質量，要求葉片數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。且由于航發葉片具有型面復雜、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葉片砂帶磨削中心的接觸輪半徑必須較小。航空發動機整體葉盤與傳統的航空發動機葉片相比，它的應用有利于航空發動機性能的提高、機構的簡化、質量的減輕、可靠性與耐久度的提高。但其結構復雜，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傳統軸承。在高速磨削情況下，小接觸輪的轉速可達幾萬到幾十萬轉。傳統砂帶磨削采用的冷卻液冷卻潤滑方法對超高轉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。

發明內容

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

本發明技術方案如下：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有第一氣流通道，接觸輪軸位于接觸輪內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，在支撐桿上設有供氣體進入第三氣流通道的氣體入口。

本發明針對航空發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，使二者呈現氣浮的狀態，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。

氣體優選為超臨界二氧化碳，經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傳統冷卻液進行冷卻，具有冷卻介質來源廣、清潔環保、安全等優點。

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濟有效；焊錫可以解決小尺寸工藝孔的密封，不但經濟，而且美觀實用。

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

所述接觸輪軸由硬質合金鋼制成，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。以上結構接觸輪軸具有較好的耐磨特性，能提高系統壽命；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的吊臂中，接觸輪軸通過粘合劑與吊臂相固定。