磨削装置、磨削方法及航空发动机的叶片制造方法及图纸

一种磨削装置、磨削方法及应用，用于对航空发动机的叶片进排气边进行磨削，包括控制器和工作台，工作台上设有六轴机器人、激光测量机构、砂带机、两个纤维磨削机构及工件放置区，工件放置区存放有多个待加工叶片，纤维磨削机构包括磨削支架，变频电机，以及与具有弹性的纤维磨轮，两个纤维磨轮的旋转方向相反。本发明专利技术通过具有弹性的纤维磨轮在压力作用下可变形的特性，可以抵消机器人的运动轨迹精度误差，来实现叶片的高精度磨削；通过两个纤维磨轮的旋转方向不同，在一个装置中实现进叶片排气边的磨削加工；通过激光测量机构在线测量掌握代加工叶片的磨削余量，以调整每个代加工叶片的磨削轨迹，从而实现每个代加工叶片的高精度、自适应磨削。

Grinding device, grinding method and blade of Aeroengine

【技术实现步骤摘要】
磨削装置、磨削方法及航空发动机的叶片
本专利技术涉及磨削加工
，特别是涉及一种磨削装置、磨削方法及航空发动机的叶片。
技术介绍
航空发动机叶片由于型面复杂，加工工艺要求高，对加工设备及工艺的技术要求也越来越高。随着计算机数字控制技术和磨削技术的迅速发展，叶片型面的磨削加工从手工磨削、液压仿形磨削到多坐标数控磨削加工的发展。在叶片型面精锻后，叶片的进排气边需要各铣一刀去掉飞边以保证叶片的弦长，之后，进排气边的圆角需要磨削才能形成，进排气边的圆角质量要求很高，它对发动机的气动效率有很大的影响。随着机器人技术的日益成熟，国外已经研制出了智能磨削装置，利用关节机器人实现多轴联动的方式来磨削叶片进排气边。但是国外在磨削工艺及软件控制方面对国内进行了严格的限制，使得国内难以获得该项较先进的工艺，导致现在国内基本上采用手工砂带磨的方式来磨削叶片进排气边。采用手工磨削方式与工人的技能有很大关系，产品的精度无法保证，成批产品的质量一致性差，且工作环境恶劣，对工人自身健康不利。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种磨削装置、磨削方法及航空发动机的叶片，通过含有纤维磨轮的纤维磨削机构来对叶片进排气边进行磨削，代替手工方式，以达到较高的磨削精度。第一方面，本专利技术的实施例提出了一种磨削装置，用于对航空发动机的叶片进排气边进行磨削，该磨削装置包括控制器和工作台，所述工作台上设有六轴机器人、激光测量机构、砂带机、两个纤维磨削机构及工件放置区，其中，所述六轴机器人位于所述工作台的中部，所述工件放置区存放有多个待加工叶片；所述纤维磨削机构包括设于所述工作台上的磨削支架，所述磨削支架上设有变频电机，以及与所述变频电机连接且具有弹性的纤维磨轮，所述变频电机和所述六轴机器人分别位于所述纤维磨轮的两侧，两个所述纤维磨削机构位于所述六轴机器人的同一侧，且两个所述纤维磨轮的旋转方向相反，一个用于加工待加工叶片的进气边、另一个用于加工待加工叶片的排气边；所述控制器与所述六轴机器人、激光测量机构、两个纤维磨削机构和砂带机电性连接，用于控制所述六轴机器人抓取待加工叶片至激光测量机构中进行测量磨削余量分布、至两个纤维磨削机构中进行磨削、至砂带机中进行抛光。进一步地，所述纤维磨轮的磨削颗粒采用SiC颗粒制成，所述纤维磨轮的直径为200mm，厚度为10mm，当中的基体为中等硬度，目数为50。进一步地，两个所述纤维磨削机构并排设置，且所述六轴机器人位于两个所述纤维磨削机构的中点所在水平线上。进一步地，所述磨削支架上设有金刚砂轮，所述金刚砂轮用于休整所述纤维磨轮。进一步地，所述磨削支架呈F型结构，包括设于所述工作台上的底板，以及设于所述底板上的两个支撑板，所述纤维磨轮和金刚砂轮位于两个支撑板之间。第二方面，本专利技术提供了一种不等壁厚的板材的磨削方法，用于对航空发动机的叶片进排气边进行磨削，其中的抓取动作通过六轴机器人来实现，控制动作和数据处理过程通过控制器来实现，该磨削方法包括：抓取待加工叶片送至激光测量机构中进行测量磨削余量分布；将测量磨削余量后的待加工叶片压入纤维磨削机构的纤维磨轮中至预设深度进行磨削；将磨削后的待加工叶片再次送至激光测量机构中进行测量、以得到加工后尺寸，并判断加工后尺寸是否在预设尺寸范围内；若是，则将磨削后的待加工叶片送至砂带机中进行抛光。进一步地，在所述判断加工后尺寸是否在预设尺寸范围内的步骤之后，所述磨削方法包括：若否，则将磨削后的待加工叶片再次压入纤维磨削机构的纤维磨轮中进行磨削。进一步地，所述预设深度的范围为5mm～10mm。第三方面，本专利技术提供一种航空发动机的叶片，该航空发动机的叶片通过上述的磨削装置或上述的磨削方法制得。进一步地，在进行磨削时，纤维磨轮的磨削速度为30m/s，在进行磨削后，该航空发动机的叶片的进排气边圆角轮廓度的磨削精度在0.01mm之内。综上，本专利技术相对于现有技术具有以下优点：(1)通过具有弹性的纤维磨轮在压力作用下可变形的特性，可以抵消六轴机器人的运动轨迹精度误差，来实现叶片的高精度磨削；(2)通过两个纤维磨轮的旋转方向不同，在一个装置中实现进叶片排气边的磨削加工；(3)通过激光测量机构在线测量掌握代加工叶片的磨削余量，以调整每个代加工叶片的磨削轨迹，从而实现每个代加工叶片的高精度、自适应磨削；(4)采用本专利技术磨削装置或磨削方法制得的航空发动机的叶片，其进排气边圆角轮廓度的磨削精度在0.01mm之内。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例中一种磨削装置的总体结构示意图。图2是图1中磨削装置的俯视图。图3是本专利技术实施例中磨削装置的磨削方法的流程图。图4是本专利技术实施例中磨削装置的磨削参数获得方法的流程图。图5是本专利技术实施例中在磨削时叶片压入纤维磨轮的示意图。图中：10-工作台；11-六轴机器人；12-激光测量机构；13-砂带机；14-纤维磨削机构；141-磨削支架；1411-底板；1412-支撑板；142-变频电机；143-纤维磨轮；144-金刚砂轮；15-工件放置区；16-待加工叶片。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本专利技术的原理，但不能用来限制本专利技术的范围，即本专利技术不限于所描述的实施例，在不脱离本专利技术的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参照附图并结合实施例来详细说明本申请。请参阅图1和图2，本专利技术提供的一种磨削装置，该磨削装置用于对航空发动机的叶片进排气边进行磨削，该磨削装置包括控制器(图中未示出)和工作台10，所述工作台10上设有六轴机器人11、激光测量机构12、砂带机13、两个纤维磨削机构14及工件放置区15，其中，所述六轴机器人11位于所述工作台10的中部，所述工件放置区15存放有多个待加工叶片16。具体的，本专利技术中，所述纤维磨削机构14包括设于所述工作台10上的磨削支架141，所述磨削支架141上设有变频电机142，以及与所述变频电机142连接且具有弹性的纤维磨轮143。本专利技术中，所述纤维磨轮143与硬质砂轮不同，有一定的弹性，在工件的压力下可产生一定的变形，结合不同的磨料粒度，不同的磨削速度，能够产生不同的磨削效果，且同时通过所述变频电机142可以调节磨削线速度。进一步地，所述纤维磨轮143的磨削颗粒采用SiC颗粒制成，所述纤维磨轮143的直径为200mm，厚度为10mm，当中的基体为中等硬度本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磨削装置，其特征在于，用于对航空发动机的叶片进排气边进行磨削，该磨削装置包括控制器和工作台，所述工作台上设有六轴机器人、激光测量机构、砂带机、两个纤维磨削机构及工件放置区，其中，/n所述六轴机器人位于所述工作台的中部，所述工件放置区存放有多个待加工叶片；/n所述纤维磨削机构包括设于所述工作台上的磨削支架，所述磨削支架上设有变频电机，以及与所述变频电机连接且具有弹性的纤维磨轮，所述变频电机和所述六轴机器人分别位于所述纤维磨轮的两侧，两个所述纤维磨削机构位于所述六轴机器人的同一侧，且两个所述纤维磨轮的旋转方向相反，一个用于加工待加工叶片的进气边、另一个用于加工待加工叶片的排气边；/n所述控制器与所述六轴机器人、激光测量机构、两个纤维磨削机构和砂带机电性连接，用于控制所述六轴机器人抓取待加工叶片至激光测量机构中进行测量磨削余量分布、至两个纤维磨削机构中进行磨削、至砂带机中进行抛光。/n

【技术特征摘要】
1.一种磨削装置，其特征在于，用于对航空发动机的叶片进排气边进行磨削，该磨削装置包括控制器和工作台，所述工作台上设有六轴机器人、激光测量机构、砂带机、两个纤维磨削机构及工件放置区，其中，
所述六轴机器人位于所述工作台的中部，所述工件放置区存放有多个待加工叶片；
所述纤维磨削机构包括设于所述工作台上的磨削支架，所述磨削支架上设有变频电机，以及与所述变频电机连接且具有弹性的纤维磨轮，所述变频电机和所述六轴机器人分别位于所述纤维磨轮的两侧，两个所述纤维磨削机构位于所述六轴机器人的同一侧，且两个所述纤维磨轮的旋转方向相反，一个用于加工待加工叶片的进气边、另一个用于加工待加工叶片的排气边；
所述控制器与所述六轴机器人、激光测量机构、两个纤维磨削机构和砂带机电性连接，用于控制所述六轴机器人抓取待加工叶片至激光测量机构中进行测量磨削余量分布、至两个纤维磨削机构中进行磨削、至砂带机中进行抛光。


2.根据权利要求1所述的磨削装置，其特征在于，所述纤维磨轮的磨削颗粒采用SiC颗粒制成，所述纤维磨轮的直径为200mm，厚度为10mm，当中的基体为中等硬度，目数为50。


3.根据权利要求1所述的磨削装置，其特征在于，两个所述纤维磨削机构并排设置，且所述六轴机器人位于两个所述纤维磨削机构的中点所在水平线上。


4.根据权利要求3所述的磨削装置，其特征在于，所述磨削支架上设有金刚砂轮，所述金刚砂轮用于休整所述纤维磨轮。


5.根据权利要求4所述的磨削装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文理，房建国，朱燏，杜兆才，
申请(专利权)人：中国航空制造技术研究院，中国航空工业集团公司北京航空精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11