復雜葉片多接觸輪砂帶磨床的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種磨削加工裝置，特別涉及一種復雜葉片多接觸輪砂帶磨床。
【背景技術】
[0002]葉片類復雜曲面零件是燃氣輪機、汽輪機、航空發(fā)動機等能源、動力裝置的關鍵零件，其幾何精度和表面質量會直接影響能源動力設備的工作效率。對于動力裝置來說，葉片型面是決定其效率高低的一個重要因素，型面質量的高低影響其能耗水平。因此，大量的開發(fā)研究工作被花在型面型線設計上，以期從流體動力學上提高動力裝置的效率，用更小的體積來獲得更大的輸出功率。這導致葉片型面由直面發(fā)展到弧面進而發(fā)展到扭曲弧面，型面曲線越來越復雜，葉片加工工藝要求也越來越高。
[0003]砂帶磨削屬于彈性、冷態(tài)磨削，是一種具有磨削、研磨、拋光多種作用的復合加工工藝。因加工效率高、應用范圍廣、適應能力強、使用成本低、操作安全方便等特點而深受廣大用戶青睞。在砂帶磨削過程中，接觸輪的直徑大小對材料的去除效率與零件的表面質量有直接影響。從接觸輪直徑大小方面考慮，直徑小的接觸輪使砂帶與工件接觸面積小，單位面積壓強大，切除率高，粗糙度值大，而直徑大的接觸輪磨削效果反之。尤其，當磨削自由曲面時，工件表面不同位置處曲率不一致，為實現(xiàn)余量的高效去除和獲得較好的表面質量，接觸輪的直徑也應適當?shù)刈鱿鄳恼{(diào)整。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了提供一種復雜葉片多接觸輪砂帶磨床，本發(fā)明通過快速切換不同大小直徑的接觸輪，以實現(xiàn)在磨削復雜型面類葉片零件時，能提高工件的表面質量和磨削效率的目的。
[0005]本發(fā)明包括有機床底座、立柱、橫梁、X向滑鞍、Y向工作臺、Z向滑臺、旋轉臺、葉片裝夾工作臺、磨頭總成、子磨頭部件、磨頭總成主體骨架、動力輸入摩擦輪系部件和動力輸出摩擦輪系部件。磨頭總成裝置固定在Z向滑臺，通過Z向導軌與X向滑鞍相連；X向滑鞍通過X向滑鞍驅動絲桿與X向導軌裝配與橫梁上，橫梁又固聯(lián)在立柱上方；葉片由卡盤和頂尖固定于葉片裝夾工作臺上，葉片裝夾工作臺通過旋轉臺裝配與Y向工作臺上；Y向工作臺又通過Y向導軌和Y向工作臺驅動絲桿固定在機床底座上。
[0006]所述的磨頭總成，由磨頭總成主體骨架、驅動電機、皮帶、動力輸入摩擦輪系部件、動力輸出摩擦輪系部件、傳動摩擦輪、摩擦輪伸縮氣缸、軸系支座一、軸系支座二、子磨頭部件、砂帶、擋片和換輪氣缸組成。其中，驅動電機通過驅動電機支座固定在磨頭總成主體骨架上；動力輸入摩擦輪系部件和動力輸出摩擦輪系部件分別通過軸系支座一與軸系支座二固定在磨頭總成主體支架上；皮帶分別與驅動電機和動力輸入摩擦輪系部件的槽輪裝配；摩擦輪伸縮氣缸通過氣缸固定臺固定在磨頭總成主體骨架上，傳動摩擦輪裝配在摩擦輪伸縮氣缸下端；子磨頭部件與磨頭支撐板裝配，擋片通過螺釘固定在磨頭支撐板的一端；換輪氣缸一端通過換輪氣缸支座固定在磨頭總成主體骨架上，一端與子磨頭部件相配合。
[0007]所述的磨頭總成主體骨架，由氣缸固定臺、氣缸支撐板、加強筋、連接肋板、子磨頭支撐板、換輪氣缸支座、支撐板一、驅動電機支撐板、支撐板二、連接肋板、短軸、惰輪軸、定位銷一和定位銷二組成；其中，氣缸固定臺分布在氣缸支撐板上，氣缸支撐板下方分別是支撐板一、驅動電機支撐板和支撐板二 ；子磨頭支撐板通過連接肋板與上方的支撐板二相連；短軸、惰輪軸、定位銷一和定位銷二分布在子磨頭支撐板上；換輪氣缸支座處在子磨頭支撐板右側，驅動電機支撐板下方。
[0008]所述的動力輸入摩擦輪系部件，由動力輸入摩擦輪、軸系支座一、槽輪、輸入摩擦輪軸和角接觸球軸承組成；其中，輸入摩擦輪軸通過角接觸球軸承裝配在軸系支座一上，其中一端與槽輪配合。
[0009]所述的動力輸出摩擦輪系部件，由砂帶驅動輪、動力輸出摩擦輪、角接觸球軸承和軸系支座二組成；其中，砂帶驅動輪和動力輸出摩擦輪同軸固聯(lián)，再通過角接觸球軸承裝配在軸系支座二上。
[0010]所述的子磨頭部件一端裝配有接觸輪，一端通過短軸與子磨頭支撐板配合，同時還與換輪氣缸配合，通過控制換輪氣缸的伸縮控制子磨頭部件的旋轉；子磨頭部件一端的兩側開有相同的兩個銷槽，分別與磨頭支撐板上的定位銷一和定位銷二配合來限定子磨頭部件旋轉的角度范圍；擋片固定在磨頭支撐板左側靠近惰輪的位置。
[0011]所述的驅動電機通過皮帶將動力傳動至動力輸入摩擦輪系，摩擦輪伸縮氣缸與傳動摩擦輪推桿配合，通過每個氣缸的伸縮，使得傳動摩擦輪同時接觸或離開動力輸入摩擦輪與動力輸出摩擦輪。
[0012]本發(fā)明的工作原理為:
[0013]機床的磨頭總成設計為三個相似的工作模塊，在空間上并排分布。每個工作模塊都主要由摩擦輪伸縮氣缸、輸入摩擦輪、砂帶驅動輪、動力輸出摩擦輪、傳動摩擦輪、定位銷一、擋片、惰輪、換輪氣缸、定位銷二、子磨頭部件和砂帶組成。
[0014]其中，每個子磨頭部件下方設置一接觸輪，接觸輪的直徑各不相同；當子磨頭部件處于豎直狀態(tài)時，磨頭處于工作狀態(tài)磨削葉片，當子磨頭部件處于傾斜狀態(tài)時，磨頭處于不工作狀態(tài)；三個子磨頭部件同一時間只能有一個處于工作狀態(tài)；驅動電機通過皮帶驅動動力輸入摩擦輪系轉動，傳動摩擦輪在摩擦輪伸縮氣缸的控制下，與每一對動力輸入摩擦輪與動力輸出摩擦輪同時嚙合或分離，從而與動力輸出摩擦輪對應的砂帶驅動輪轉動或停止，驅動砂帶磨削或停止磨削；同一時間只能有一對動力輸入摩擦輪與動力輸出摩擦輪處于嚙合狀態(tài)，此時，對應的子磨頭部件一定處于工作狀態(tài)磨削葉片；動力輸入摩擦輪系部件中的三個動力輸入摩擦輪同步轉動；動力輸出摩擦輪系部件中的三個動力輸出摩擦輪獨立運動，互不干涉；擋片防止砂帶發(fā)生掉帶；定位銷一和定位銷二與子磨頭部件中的銷槽的配合，用來保證工作狀態(tài)的精度和穩(wěn)定性；砂帶的張緊依靠調(diào)節(jié)子磨頭部件中的調(diào)節(jié)螺母來實現(xiàn)。
[0015]本發(fā)明的工作過程為:
[0016]機床設置了五個自由度，X、Y、Z三個平動軸和B、C兩個旋轉軸以適應復雜葉片。三個平動軸分別依靠X向滑鞍、Y向工作臺和Z向滑臺實現(xiàn)；B軸為工件旋轉軸，依靠B向旋轉電機、卡盤和頂尖實現(xiàn)，C軸依靠旋轉臺驅動葉片裝夾工作臺實現(xiàn)。
[0017]初始狀態(tài)。所有的傳動摩擦輪與對應的一對動力輸入摩擦輪和動力輸出摩擦輪分離，所有的子磨頭部件都處于傾斜狀態(tài)，磨頭未工作。
[0018]工作狀態(tài)。若選用最小的接觸輪所在的子磨頭部件對葉片進行磨削。
[0019]第一步，啟動驅動電機，通過皮帶帶動動力輸入摩擦輪系部件中的動力輸入摩擦輪，使其轉動；
[0020]第二步，換輪氣缸收縮，驅動小接觸輪所在的子磨頭部件由傾斜狀態(tài)變?yōu)樨Q直狀態(tài)，在換輪氣缸與銷槽和定位銷二的共同作用下，保證子磨頭部件豎直狀態(tài)的精確度和穩(wěn)定性;
[0021]第三步，與小接觸輪對應的摩擦輪伸縮氣缸伸長，通過摩擦輪推桿推動傳動摩擦輪下降，直至與相應的動力輸入摩擦輪和動力輸出摩擦輪同時嚙合。因為動力輸出摩擦輪與砂帶驅動輪是固聯(lián)的，所以，在將動力傳遞至輸出摩擦輪的同時，也驅動了砂帶驅動輪轉動，實現(xiàn)與小接觸輪所配合的砂帶的驅動。其中，砂帶的張緊是通過調(diào)節(jié)子磨頭部件中的調(diào)節(jié)螺母去調(diào)節(jié)張緊彈簧實現(xiàn)；
[0022]第四步，在Z向滑臺驅動電機的驅動下，磨頭總成下降，開始磨削葉片。期間，通過X、Y、Z、B、C五軸對磨頭與葉片間相對位姿的合理調(diào)節(jié)，實現(xiàn)對葉片的磨削。
[0023]換輪狀態(tài)。若選用最大的接觸輪所在的子磨頭部件對葉片進行磨削。
[0024]第一步，在Z向滑臺驅動電機的驅動下，磨頭總成上升一定距離；
[0025]第二步，與小接觸輪所對應的摩擦輪伸縮氣缸收縮，通過傳動摩擦輪推桿使傳動摩擦輪上升，并與相應的動力輸入摩擦輪和動力輸出摩擦輪同時分離。同時，對應的換輪氣缸伸長，驅動小接觸輪所在的子磨頭部件由豎直狀態(tài)變?yōu)閮A斜狀態(tài)；
[0026]第三步，與大接觸輪所對應的摩擦輪伸縮氣缸伸長，通過傳動摩擦輪推桿使傳動摩擦輪下降，并與相應的動力輸入摩擦輪和動力輸出摩擦輪同時嚙合，從而實現(xiàn)與大接觸輪所配合的砂帶的驅動。同時，對應的換輪氣缸收縮，驅動大接觸輪所在的子磨頭部件由傾斜狀態(tài)變?yōu)樨Q直狀態(tài)，完成換輪過程；
[0027]第四步，在Z向滑臺驅動電機的驅動下，磨頭總成下降，開始磨削葉片；
[0028]最后，葉片加工完成后，在Z向滑臺驅動電機的驅動下，磨頭總成上升一定距離，驅動所有的摩擦輪伸縮氣缸收縮，使所有的傳動摩擦輪與對應的一對動力輸入摩擦輪和動力輸出摩擦輪分離；驅動所有的換輪氣缸伸長，使所有的子磨頭部件都變?yōu)閮A斜狀態(tài)；磨頭恢復初始狀態(tài)。<