【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磨削加工领域，具体涉及一种涡轮盘榫槽成形磨削装置及方法。
技术介绍
1、涡轮盘是航空发动机、燃气轮机等装备的关键转动构件，榫槽是连接涡轮盘和叶片的纽带，因此，榫槽的加工质量对航空发动机、燃气轮机的服役性能具有极其重要的影响。为了提高榫槽的可靠性和安全性能，榫槽的结构也在不断改进，主要可分为直榫槽、斜榫槽和圆弧榫槽三种结构。为应对恶劣的工作环境，涡轮盘多采用高温合金、钛合金等高强韧难加工材料，增大了涡轮盘上榫槽的加工难度；目前主要采用拉血、铣削和特种加工等成形加工方法，拉削方法难以满足涡轮盘研制阶段榫槽局部形状频繁微调产生的短周期精密加工高要求，存在着拉刀制造繁琐且调整周期长，成本高、拉刀磨损严重和精度易超差等问题，且无法满足圆弧形榫槽的加工需求；采用铣削方式加工时，铣刀结构复杂、加工效率低，且铣刀刚度较差，加工精度和质量难以保证；特种加工方式主要采用电火花线切割和电解线切割，存在着加工效率低、加工质量难以保证的问题，均难以满足涡轮盘榫槽结构的生产需求。
2、中国专利(公开号cn104148992b)中公开了一种用于叶轮轮毂榫槽加工的磨削加工方法，采用杯形砂轮，按照设定轨迹和选择的榫槽磨削加工方式，实现榫槽的磨削加工，但杯型砂轮不便进行加工位置的定位，进刀难度大，在切换需要加工的榫槽时，重新装夹定位过程较为繁琐，影响加工效率；同时，杯型砂轮还存在直径和重量大导致难以实现高速加工的问题；中国专利(公开号cn 109926894 b)中公开了一种涡轮盘榫槽成形磨削加工设备，采用大尺寸砂轮进行磨削成形加工，但其
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种涡轮盘榫槽成形磨削装置及方法，在砂轮的磨削部上游和下游留出避让部，避让部能够减轻砂轮的重量，降低主轴驱动和控制难度，从而提高加工精度，利用避让部供涡轮盘穿过以降低进刀难度，便于切换加工位置，提高加工效率。
2、本专利技术的第一目的是提供一种涡轮盘榫槽成形磨削装置，采用以下方案：
3、包括：
4、夹具，安装于五轴联动机床的转动工作台，夹具设有承载涡轮盘的夹持部；
5、砂轮，安装于五轴联动机床的主轴；砂轮设有若干磨削部，磨削部与主轴轴线偏心布置，并能够绕主轴轴线转动；沿磨削部的转动方向上，磨削部的上游和下游均设有供涡轮盘穿过的避让部。
6、进一步地，所述砂轮包括相连接的磨削爪和磨削部，砂轮通过刀柄安装于主轴，每个磨削爪的径向末端设有与榫槽型面结构相匹配的磨削部。
7、进一步地，所述砂轮上的磨削爪为：
8、单个磨削爪，在主轴驱动下相对于涡轮盘的加工位置往复摆动；
9、或，至少两个磨削爪，配置为：所有磨削爪沿主轴轴线环向间隔分布，磨削爪在主轴驱动下绕主轴轴线转动。
10、进一步地，所述砂轮上具有至少两个磨削爪时，沿环向相邻的两个磨削爪之间形成避让部，且避让部的周向宽度大于等于所加工涡轮盘轴向的厚度。
11、进一步地，所述砂轮为开槽结构砂轮，开槽结构砂轮轴向一端连接刀柄，并通过刀柄安装于主轴，轴向另一端设有凸出的并与榫槽型面结构相匹配的磨削部。
12、进一步地，所述砂轮上的磨削部为：
13、单个磨削部，呈带有开槽的c型结构，开槽位置作为避让部；
14、或，至少两个磨削部，配置为：所有磨削部沿主轴轴线环向间隔布置，沿环向相邻的两个磨削部之间形成避让部；
15、避让部的周向宽度大于等于所加工涡轮盘轴向的厚度。
16、进一步地，所述主轴驱动磨削部和转动工作台共同动作，使磨削部对涡轮盘的单次磨削轨迹匹配榫槽的轮廓形状。
17、进一步地，所述磨削部对直榫槽涡轮盘的单次磨削轨迹为平行于涡轮盘轴线的直线段；磨削部对斜榫槽涡轮盘的单次磨削轨迹为与涡轮盘轴线呈夹角的直线段；磨削部对圆弧榫槽涡轮盘的单次磨削轨迹为圆弧线段。
18、本专利技术的第二目的是提供一种如第一目的所述的涡轮盘榫槽成形磨削装置的加工方法，包括：
19、砂轮安装于主轴，待加工的涡轮盘装夹于夹具；
20、依据设定磨削轨迹和磨削参数，通过砂轮进行涡轮盘榫槽的磨削加工；
21、待榫槽加工完成后，转动工作台带动涡轮盘转动调整位置，进行下一榫槽的磨削加工，依此循环，直至完成涡轮盘所有榫槽的磨削加工。
22、进一步地，依据榫槽的结构设定磨削部加工位置的磨削轨迹和磨削参数；在进行榫槽加工时，先对榫槽的一侧进行加工，后对同一榫槽的另一侧进行加工。
23、与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果是：
24、(1)针对目前杯型砂轮加工时加工效率低和加工精度差的问题，在砂轮的磨削部上游和下游留出避让部，避让部能够减轻砂轮的重量，降低主轴驱动和控制难度，从而提高加工精度，利用避让部供涡轮盘穿过以降低进刀难度，便于切换加工位置，提高加工效率。
25、(2)通过主轴和转动工作台的联动，能够使磨削部对涡轮盘加工位置的轨迹达到目标形状，实现涡轮盘直槽、斜槽和圆弧形榫槽的成形磨削加工，具有适应性强、灵活度高、加工效率高和精度好的优点，能够满足不同形状(如纵树形和燕尾形)榫槽的成形磨削加工。
26、(3)采用磨削爪进行榫槽磨削加工，避免了榫槽结构对砂轮磨削轨迹的干涉作用；相对于铣削和小尺寸磨头加工榫槽的方式，具有线速度高、可以实现高速加工的优势，有利于降低砂轮的磨损、磨削力和磨削温度，提高加工精度和效率，能够满足高表面完整性成形加工的需求。
27、(4)采用开槽结构砂轮进行榫槽的磨削加工，在磨削部之间留有避让部便于进刀的前提下，能够提高磨削部的支撑强度，应对特殊加工工况，提高砂轮的加工稳定性。
28、(5)整体结构精巧、容易实现，避免了进行榫槽加工时机床的大幅度改装，能够实现与机床的联动，降低了加工程序编写的复杂性，大量节约了加工成本，显著提高了涡轮盘榫槽加工的经济性。
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1.一种涡轮盘榫槽成形磨削装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的涡轮盘榫槽成形磨削装置，其特征在于，所述砂轮包括相连接的磨削爪和磨削部，砂轮通过刀柄安装于主轴，每个磨削爪的径向末端设有与榫槽型面结构相匹配的磨削部。
3.如权利要求2所述的涡轮盘榫槽成形磨削装置，其特征在于，所述砂轮上的磨削爪为：
4.如权利要求3所述的涡轮盘榫槽成形磨削装置，其特征在于，所述砂轮上具有至少两个磨削爪时，沿环向相邻的两个磨削爪之间形成避让部，且避让部的周向宽度大于等于所加工涡轮盘轴向的厚度。
5.如权利要求1所述的涡轮盘榫槽成形磨削装置，其特征在于，所述砂轮为开槽结构砂轮，开槽结构砂轮轴向一端连接刀柄，并通过刀柄安装于主轴，轴向另一端设有凸出的并与榫槽型面结构相匹配的磨削部。
6.如权利要求5所述的涡轮盘榫槽成形磨削装置，其特征在于，所述砂轮上的磨削部为：
7.如权利要求1所述的涡轮盘榫槽成形磨削装置，其特征在于，所述主轴驱动磨削部和转动工作台共同动作，使磨削部对涡轮盘的单次磨削轨迹匹配榫槽的轮廓形状。
8
9.一种如权利要求1-8中任一项所述涡轮盘榫槽成形磨削装置的加工方法，其特征在于，包括：
10.如权利要求9所述的涡轮盘榫槽成形磨削装置的加工方法，其特征在于，依据榫槽的结构设定磨削部加工位置的磨削轨迹和磨削参数；在进行榫槽加工时，先对榫槽的一侧进行加工，后对同一榫槽的另一侧进行加工。
...【技术特征摘要】
1.一种涡轮盘榫槽成形磨削装置，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的涡轮盘榫槽成形磨削装置，其特征在于，所述砂轮包括相连接的磨削爪和磨削部，砂轮通过刀柄安装于主轴，每个磨削爪的径向末端设有与榫槽型面结构相匹配的磨削部。
3.如权利要求2所述的涡轮盘榫槽成形磨削装置，其特征在于，所述砂轮上的磨削爪为：
4.如权利要求3所述的涡轮盘榫槽成形磨削装置，其特征在于，所述砂轮上具有至少两个磨削爪时，沿环向相邻的两个磨削爪之间形成避让部，且避让部的周向宽度大于等于所加工涡轮盘轴向的厚度。
5.如权利要求1所述的涡轮盘榫槽成形磨削装置，其特征在于，所述砂轮为开槽结构砂轮，开槽结构砂轮轴向一端连接刀柄，并通过刀柄安装于主轴，轴向另一端设有凸出的并与榫槽型面结构相匹配的磨削部。
6.如权利要求5所述的涡轮盘榫槽成...
【专利技术属性】
技术研发人员：李本凯，丁文锋，李长河，杨敏，马宵，张彦彬，刘明政，崔歆，
申请(专利权)人：青岛理工大学，
类型：发明
国别省市：
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