一种自适应修型叶片砂带抛磨机床制造技术

本发明专利技术公开了一种自适应修型叶片砂带抛磨机床，包括床身、X轴拖板、Z轴拖板、C轴转台、Y轴滑块、砂带磨头部件及气缸等；其中，在砂带磨头部件与气缸之间串联设置了一种压力补偿元件，与气缸共同作用形成抛磨接触压力；加工时按照理想抛磨轨迹进行插补进给，由于存在叶片面型误差(或波纹度)，抛磨接触点会沿压力轴方向偏离理想抛磨轨迹，压力补偿元件的作用压力也会随之而变化，从而实现抛磨接触压力补偿，压力补偿元件可采用具有对置气垫的恒压式气浮支承，利用对置气垫的压力平衡作用实现抛磨接触压力的补偿效果。本发明专利技术的优点在于提高了压力补偿的响应速度，实现了叶片抛磨加工中面型误差(或波纹度)的自适应修正，提高了面型精度。

【技术实现步骤摘要】
一种自适应修型叶片砂带抛磨机床
本专利技术属于机械加工
，涉及一种用于叶片精加工的数控砂带抛磨机床，具体涉及一种自适应修型叶片砂带抛磨机床。
技术介绍
叶片是航空航天发动机、汽轮机、涡轮、飞机引擎等设备的关键零部件，具有型面复杂，几何精度和表面质量要求高等特点。叶片加工时通常首先采用精铸、精锻或数控铣削进行粗加工或半精加工，同时由于叶片精度要求很高，还需通过后续的抛磨加工来提高面型精度，去除前道工序残留的刀痕，降低表面粗糙度，提高表面质量。传统的抛磨加工多采用手工抛磨的方法，不仅费时、费力、效率低下，且操作工人的技能经验有很高的要求，使其加工质量不易稳定。鉴于此，实现叶片的数控抛磨，完成整个叶片加工工艺链的自动化和柔性化便成为叶片加工工艺及设备的发展方向。自上世纪50年代，国外一些专家通过研究指出砂带磨削比其它加工方法更能胜任叶片型面的精加工，因此，现有叶片抛磨机床主要采用了砂带磨床的形式。国外如德国Metabo公司和美国Ex-Cell-O等公司已经开发出产品化的叶片砂带磨床。我国在该领域也进行了一定的研究，国家知识产权局公开的专利技术专利200910191541.6、200910190832.3、200810242767.X、ZL200710019843.6、ZL200810050541.X和技术专利ZL200720033896.9、ZL200520020307.4公开了几种不同结构形式的砂带抛磨机床，均采用恒定磨削力的形式，在加工过程中以等去除量的形式进行型面跟随式抛磨加工，很难对面型误差及波纹度误差进行修正。中国专利技术专利ZL200710056223.X公开了一种具有曲面适应性的叶片抛磨光整加工机床，采用三杆并联机构作为工作台，巧妙地利用和回避了并联机构在精度和刚性方面存在的不足，该专利技术所具备的曲目适应性能够实现抛磨过程中磨削力方向的自调整，但却不宜实现磨削力大小的精准控制，因此，也不易实现对波纹度的修正。中国专利技术专利ZL200610155853.8公开了一种五坐标自适应叶片抛光机，该专利技术将被抛叶片叶身放置在与其相吻合的软体模具中，在一定的压力夹持下并加入一定的抛光介质进行机械抛光作业，可避免人工横向抛光产生的横向抛光痕迹对产品疲劳寿命的降低，该专利技术能完成对叶片的抛光加工，但是由于软模本身具有一定的柔性，对于前道工序所产生的面型误差和波纹度均不易修正。中国专利技术专利ZL200610155853.8公开了一种用于叶片型面砂带柔性抛光机构，采用抛光力可控的砂带柔性磨头抛光工艺方法，该方法对抛光接触轮与叶片型面接触力进行实时监测和控制，避免了刚性冲击及过切现象，可以去除铣削后所产生的表面波纹，从而实现在抛光的同时完成表面修型的目的。但是该方法对力传感器的分辨率和响应速度及气缸压力控制回路的控制精度都提出了较高的要求，而反馈式压力控制的特点决定了接触压力的调整不可避免的具有一定的滞后性，从而可能会引入一定的误差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的上述缺点，提供了一种自适应修型叶片砂带抛磨机床，可根据叶片的实际面型误差和波纹度实现抛磨接触压力的同步自适应调整，能在一定程度上实现面型误差和波纹度修正。为达到上述目的，本专利技术采用如下的技术方案予以实现：一种自适应修型叶片砂带抛磨机床，包括床身、立柱、X轴拖板、Z轴拖板、C轴转台、顶尖座、Y轴滑块、压力轴滑板、压力轴导轨和砂带磨头部件；其中，X轴拖板由安装在床身上的X轴导轨导向，并由安装在床身内的X轴丝杠传动部件驱动，能够沿前后方向水平运动，在X轴拖板上端沿与X轴垂直方向安装Z轴导轨，Z轴拖板由Z轴导轨导向并由安装在X轴拖板内的Z轴丝杠传动部件驱动，能够沿左右方向水平运动，立柱安装在床身上端后侧，Y轴导轨沿竖直方向安装在立柱前端面上，Y轴滑块由Y轴导轨导向，并由安装在立柱内的Y轴丝杠传动部件驱动，能够沿竖直方向运动；在Z轴拖板上端左侧设置C轴转台，加工时叶片在榫头部位由安装在C轴转台上的夹具夹紧，并由顶尖座沿摆动轴回转轴线方向将其顶紧，C轴转台、顶尖座与叶片的回转轴线同轴，顶尖座安装在顶尖座拖板上，顶尖座拖板与导向块之间采用燕尾导轨配合，顶尖座拖板带动顶尖座能够沿其轴线移动，导向块安装在Z轴拖板上端右侧；压力轴滑板由沿X方向设置在Y轴滑块上端面的压力轴导轨导向，能够沿前后方向水平移动，砂带磨头部件安装在压力轴滑板上端。本专利技术进一步的改进在于：Y轴滑块下设置气缸，气缸活塞杆穿过转接板上的通孔，并在气缸活塞杆前端设置螺母对转接板进行限位，转接板同时与压力轴滑板采用螺钉固定连接，在转接板与气缸活塞杆之间串联设置压力补偿元件，压力补偿元件一端与转接板连接，另一端与气缸活塞杆连接。本专利技术进一步的改进在于：压力轴导轨采用气浮导轨，气缸采用恒压气缸，在转接板与气缸活塞杆的结合部位设置石墨导套以减小摩擦，所述的压力补偿元件采用具有对置气垫的恒压式气浮支承；在受到叶片表面型面误差影响时，砂带磨头部件带动压力轴滑板及转接板)能够沿X方向发生微米量级的移动，串联设置在转接板与气缸活塞杆之间的恒压式气浮支承利用自身对置气垫的压力平衡作用实现压力补偿。本专利技术进一步的改进在于：砂带磨头部件包括基板和设置在基板上的接触轮支架、驱动轮支架和张紧轮支架，接触轮、驱动轮和张紧轮分别设置在接触轮支架、驱动轮支架和张紧轮支架上，砂带包络在接触轮、驱动轮和张紧轮外侧，通过调整张紧轮的位置调整砂带的张紧力，砂带的运动方向位于垂直于叶片回转轴线的平面内，基板与压力轴滑板固定连接，在基板上安装变频无级调速交流电机，其通过同步带传动部件变速后带动驱动轮转动。与现有技术相比，本专利技术具有如下的优点：本专利技术在恒压气缸的活塞杆与砂带磨头部件之间串联设置了压力补偿元件，由恒压气缸与压力补偿元件共同作用形成抛磨接触压力，砂带对叶片的理论抛磨轨迹按照叶片的理想型面生成，数控系统按照该理论抛磨轨迹实现X轴、Y轴、Z轴及C轴的四轴联动插补进给运动，在加工过程中，由于叶片本身面型误差及波纹度的存在，抛磨接触点会沿压力轴方向而偏离理论抛磨轨迹，此时，恒压气缸始终保持恒定的压力值，而压力补偿元件的作用压力则会随着偏离量的变化而发生变化，从而实现抛磨接触压力补偿。在抛磨接触点朝叶片自身偏离时(实际型面相对理想型面为凹陷状态时)，压力补偿元件会随之减小作用压力，从而减小抛磨去除量，而在抛磨接触点远离叶片自身时(实际型面相对理想型面为凸起状态时)，压力补偿元件会随之增大作用压力，从而增大抛磨去除量。本专利技术的优点还在于进一步提出可采用具有对置气垫的恒压式气浮支承作为压力补偿元件，利用对置气垫的压力平衡作用实现上述抛磨接触压力补偿效果。在以往公开的采用传感器检测抛磨接触压力并通过调节气缸的气压而实现压力补偿的方法中，由于传感器检测反馈及气压调节的响应时间而存在一定的滞后性。本专利技术将对置气垫的恒压式气浮支承作为压力补偿元件，避免了控制系统的响应时间而引入的滞后问题，提高了压力补偿的响应速度，由于本专利技术中气缸自身处于恒压工作状态，也提高了其稳定性。综上所述，本专利技术通过对抛磨接触压力的实时修正实现了叶片抛磨加工的自适应修型，在实现叶片抛光的前提下，可以在一定程度上修正叶片表面的面型误差和波纹度，提高叶片的面本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自适应修型叶片砂带抛磨机床，其特征在于：包括床身(1)、立柱(13)、X轴拖板(4)、Z轴拖板(6)、C轴转台(7)、顶尖座(16)、Y轴滑块(15)、压力轴滑板(14)、压力轴导轨(20)和砂带磨头部件(10)；其中，X轴拖板(4)由安装在床身(1)上的X轴导轨(2)导向，并由安装在床身(1)内的X轴丝杠传动部件(3)驱动，能够沿前后方向水平运动，在X轴拖板(4)上端沿与X轴垂直方向安装Z轴导轨(5)，Z轴拖板(6)由Z轴导轨(5)导向并由安装在X轴拖板(4)内的Z轴丝杠传动部件(19)驱动，能够沿左右方向水平运动，立柱(13)安装在床身(1)上端后侧，Y轴导轨(12)沿竖直方向安装在立柱(13)前端面上，Y轴滑块(15)由Y轴导轨(12)导向，并由安装在立柱(13)内的Y轴丝杠传动部件(11)驱动，能够沿竖直方向运动；在Z轴拖板(6)上端左侧设置C轴转台(7)，加工时叶片(9)在榫头部位由安装在C轴转台(7)上的夹具(8)夹紧，并由顶尖座(16)沿摆动轴回转轴线方向将其顶紧，C轴转台(7)、顶尖座(16)与叶片(9)的回转轴线同轴，顶尖座(16)安装在顶尖座拖板(17)上，顶尖座拖板(17)与导向块(18)之间采用燕尾导轨配合，顶尖座拖板(17)带动顶尖座(16)能够沿其轴线移动，导向块(18)安装在Z轴拖板(6)上端右侧；压力轴滑板(14)由沿X方向设置在Y轴滑块(15)上端面的压力轴导轨(20)导向，能够沿前后方向水平移动，砂带磨头部件(10)安装在压力轴滑板(14)上端。...

【技术特征摘要】
1.一种自适应修型叶片砂带抛磨机床，其特征在于：包括床身(1)、立柱(13)、X轴拖板(4)、Z轴拖板(6)、C轴转台(7)、顶尖座(16)、Y轴滑块(15)、压力轴滑板(14)、压力轴导轨(20)和砂带磨头部件(10)；其中，X轴拖板(4)由安装在床身(1)上的X轴导轨(2)导向，并由安装在床身(1)内的X轴丝杠传动部件(3)驱动，能够沿前后方向水平运动，在X轴拖板(4)上端沿与X轴垂直方向安装Z轴导轨(5)，Z轴拖板(6)由Z轴导轨(5)导向并由安装在X轴拖板(4)内的Z轴丝杠传动部件(19)驱动，能够沿左右方向水平运动，立柱(13)安装在床身(1)上端后侧，Y轴导轨(12)沿竖直方向安装在立柱(13)前端面上，Y轴滑块(15)由Y轴导轨(12)导向，并由安装在立柱(13)内的Y轴丝杠传动部件(11)驱动，能够沿竖直方向运动；在Z轴拖板(6)上端左侧设置C轴转台(7)，加工时叶片(9)在榫头部位由安装在C轴转台(7)上的夹具(8)夹紧，并由顶尖座(16)沿摆动轴回转轴线方向将其顶紧，C轴转台(7)、顶尖座(16)与叶片(9)的回转轴线同轴，顶尖座(16)安装在顶尖座拖板(17)上，顶尖座拖板(17)与导向块(18)之间采用燕尾导轨配合，顶尖座拖板(17)带动顶尖座(16)能够沿其轴线移动，导向块(18)安装在Z轴拖板(6)上端右侧；压力轴滑板(14)由沿X方向设置在Y轴滑块(15)上端面的压力轴导轨(20)导向，能够沿前后方向水平移动，砂带磨头部件(10)安装在压力轴滑板(14)上端；Y轴滑块(15)下设置气缸(21)，气缸活塞杆(22)穿过转接板(25)上的通孔，并在气缸活塞杆(22)前端设置螺母(24)对转接板(...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛飞，宋冬冬，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61