[發明專利]一種用于葉片去毛刺及噴丸的水射流裝置及方法

有效

• 申請號: 201810667060.7
• 申請日: 2018-06-26
• 公開（公告）號: CN108818320B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 魯金忠;杜家龍;邵亦鍇;羅開玉
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B24C1/08
• 分類號: B24C1/08;B24C7/00;B24C9/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明具體涉及到一種用于葉片去毛刺及噴丸的水射流裝置，屬于水射流技術領域。通過PC離線軟件編程實現裝夾系統與機械手的聯動，既可以運用純水射流技術對葉片去毛刺處理，也可以通過更改系統配置和工藝參數，將葉片和噴嘴處于淹沒狀態。運用空化水射流技術對葉片型面部分進行噴丸強化處理。將多種功能集中到一個裝置中，可以實現對葉片進行水射流去毛刺和噴丸強化的精準控制，大幅提高加工效率。

技術領域

本發明具體涉及到一種用于葉片去毛刺及噴丸的水射流裝置及方法，既可以對葉片銑削區域進行去毛刺精整處理，也可以對葉片型面表面進行噴丸強化提高機械性能，屬于水射流技術領域。

背景技術

汽輪機葉片是汽輪機的核心部件之一，起著將蒸汽的動能轉換為機械能的作用。汽輪機葉片為保證加工質量，通常采用四軸或五軸機床對葉片進行銑削加工，精銑后的葉片受切削條件等因素的影響，不可避免的會在葉根邊緣等處產生毛刺。所以想對精銑后的葉片進行進一步的加工，去毛刺處理是必不可少的一步。

另一方面，汽輪機葉片在實際使用過程中，由于工作環境惡劣，經常要承受較大的彎矩和離心力，有時還要經受電化學腐蝕，極易引起斷裂事故，葉片壽命也較低。經由表面強化處理后的葉片可以有效提高表面殘余壓應力，減少裂紋的萌生。對葉片進行表面強化處理對延長葉片使用壽命有很大意義。但是由于葉片的結構復雜性和表面高精度，對現有強化處理設備提出了更高要求。

相比于傳統的噴丸強化，空化射流噴丸技術的加工原理即利用空化水射流的基本設想，通過噴嘴噴射高壓水到試樣表面，產生的氣泡在工件表面破碎而產生類似于噴丸加工的沖擊效果從而提高表面性能。由于空化射流泡潰滅沖擊是一種柔性“錘擊”，材料不僅發生塑性變形，在表層產生殘余壓應力，而且相比傳統機械噴丸有更好的表面質量，表面粗糙度低，連貫平滑。適用于對于表面質量要求較高的汽輪機葉片表面強化，提高其抗疲勞性能和使用壽命。與此同時，同高壓水射流相比，在同等級情況下，空化方式水射流可使工作壓力降低1-2個等級，這意味著在保證噴丸壓力的情況下對供壓設備需求較低。為水射流去毛刺處理共用一套設備提供了條件。

純水射流去毛刺技術目前已有所推廣，該技術原理即將高壓水從特制的噴嘴中噴射出去，產生的高速射流強烈沖擊靶件，并在毛刺根部將產生極大的局部應力，破壞其結構，毛刺在射流沖擊作用下從工件本體上脫落。然而目前的水射流設備往往只具備對工件去毛刺和清洗的單一功能。

目前國內對于空化水射流應用于材料表面處理的應用研究還不多，尚不存在利用水射流技術對葉片進行去毛刺和噴丸綜合處理的系統和工藝設備。且大多數水射流處理設備采用固定噴嘴、利用二坐標工作平臺實現平面運動，對工件單一表面進行水射流處理、靶距和噴射角度始終保持不變。難以對三維零件尤其是具有復雜曲面的零件進行無死角的水射流處理。

發明內容

針對上述問題，結合近年來流行的水射流技術，本發明提供一種用于葉片去毛刺及噴丸的水射流裝置及方法，通過PC離線軟件編程實現裝夾系統與機械手的聯動，既可以運用純水射流技術對葉片去毛刺處理，也可以通過更改系統配置和工藝參數，將葉片和噴嘴處于淹沒狀態。運用空化水射流技術對葉片型面部分進行噴丸強化處理。將多種功能集中到一個裝置中，可以實現對葉片進行水射流去毛刺和噴丸強化的精準控制，大幅提高加工效率。

本發明的目的是通過以下技術手段來實現的：

一種用于葉片去毛刺及噴丸的水射流裝置，包括機械手、機械手控制柜、示教器、PC離線軟件、噴射系統、循環水系統、裝夾系統、輔助系統、監測系統與PLC控制平臺。其中機械手控制柜、裝夾系統、輔助系統、監測系統均通過I/O線與PLC控制平臺相連接。PLC控制平臺通過通訊線與觸摸屏連接并顯示。

所述機械手控制柜通過電纜與所述機械手相連接，機械手通過內置電纜連接所述示教器和所述PC離線軟件。機械手末端夾持有所述噴射系統的噴頭組件。噴射系統通過儲備水箱與所述循環水系統連接。