[發明專利]一種葉輪葉片超聲振動靜壓磨料流光整加工裝置與方法

有效

• 申請號: 202111074101.X
• 申請日: 2021-09-14
• 公開（公告）號: CN113732827B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 董志國;張澤華;鄭志鑫;李孟楠
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: B24B1/04
• 分類號: B24B1/04;B24B19/14;B24B31/10;B24B31/12;B24B31/16
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 王瑞玲

本發明屬于葉輪葉片加工技術領域，具體涉及一種葉輪葉片超聲振動靜壓磨料流光整加工裝置與方法。本發明包括、箱體、為箱體提供磨料的供料系統和循環回收系統；供料系統與箱體的前端連通，循環回收系統將箱體的末端與供料系統連通形成循環回路；箱體內設有帶有縱扭復合變幅桿的超聲振動器，變幅桿的振動方向與葉輪葉片的螺旋方向一致；供料系統的末端頂在箱體上并且磨料流入箱體內進行葉輪葉片的光整加工，加工過程中箱體始終處于靜壓狀態，使得葉輪葉片表面加工均勻。本發明提高光整加工效果和光整精度的作用；提高變幅桿的工作效率。

技術領域

本發明屬于機械加工中的表面光整技術領域，具體涉及一種葉輪葉片超聲振動靜壓磨料流光整加工裝置與方法。

背景技術

葉輪葉片是航空發動機、汽輪機等裝置核心部件。葉輪既指裝有動葉的輪盤，又指輪盤與安裝其上的轉動葉片的總稱。在航空發動機中的渦輪葉片處于溫度最高、應力最復雜、環境最惡劣的部位，而被稱為第一關鍵零件。由于其復雜的曲面結構，以及近似苛刻的應用環境，使得葉輪葉片成為最經典的難加工結構件。葉片完成機械加工后，需要對其表面進行光整加工，目前主要采用擠壓式磨料流光整加工；為了保證精度和光整加工的效果，這種方法需要根據葉片的形狀專門制作相應的夾具。專用夾具的制作成本高昂，容易出現局部“過度拋光”和“拋光不夠”等弊端而且也不能保證高效率的要求。所以，需要尋找一種便捷高效的葉輪葉片光整加工方法。

在專利CN109500665A中，提供了一種橢圓振動復合靜壓磨料流加工圓管內壁的裝置。在此裝置中，在縱向和橫向同時對圓管施加超聲振動使圓管做橢圓形振動，然后通入磨料加工管內壁。但是，此裝置只適用于加工圓管，并不能用于加工葉輪葉片。

在專利CN109531287A中，提供了一種圓管內壁超聲振動輔助磨料流精密光整加工裝置。在此裝置中，在圓管的圓周方向上施加超聲振動，使得圓管內表面磨粒的劃痕由沿壁面的軸向改變為波浪形，從了達到更好的圓管內壁光整加工效果。但是此裝置只適用于加工圓管，并不能用于加工葉輪葉片；因為該裝置內不能保持靜壓，所以葉片流體磨料流場壓力從入口到出口有梯度變化，會導致材料去除不均勻。

在申請號為CN201410737104和CN201410742611的專利中分別給出了一種高效恒壓差間歇式旋轉擠壓磨料流拋光方法和裝置，該方法給出了一種諸如航空發動機整體葉盤、葉輪、葉片等具有復雜曲面零件的間歇式旋轉拋光方法。雖然該裝置適合加工葉輪葉片，但是該裝置內不能保持靜壓，所以葉片流體磨料流場壓力從入口到出口有梯度變化，會導致材料去除不均勻。該裝置利用液壓馬達驅動齒輪外嚙合負游隙轉盤軸承旋轉系統驅動工件做間歇式旋轉，工件轉速范圍可在0.5轉/分-2轉/分之間，而本發明擁有超聲振動裝置，所采用的復合變幅桿可以做縱扭復合振動，所以前述裝置與本裝置的振動方式和振動速度均有顯著區別。

發明內容

本發明要解決上述問題，提供了一種葉輪葉片超聲振動靜壓磨料流光整加工裝置與方法。

本發明采用如下的技術方案實現：一種葉輪葉片超聲振動靜壓磨料流光整加工裝置，包括箱體、為箱體提供磨料的供料系統和循環回收系統；

所述供料系統與箱體的前端連通，循環回收系統將箱體的末端與供料系統連通形成循環回路；

所述箱體內設有帶有縱扭復合變幅桿的超聲振動器，變幅桿的振動方向與葉輪葉片的螺旋方向一致，加工過程中磨料流入箱體內，在靜壓狀態下通過變幅桿帶動葉輪葉片振動進行光整加工，使得葉輪葉片表面加工均勻。

進一步的，所述供料系統包括液壓缸和磨料料筒，磨料料筒通過管路連通在液壓缸的頂端，連通的管路上設有電磁閥，液壓缸末端的管路上活動連接有導管，導管內設有單向閥。

進一步的，所述液壓缸末端的管路與導管通過橡膠密封圈密封，液壓缸末端的管路上設有單向閥。

進一步的，所述箱體包括前端的加工腔、尾端的散熱腔和用于連通加工腔與散熱腔的引流板；