專利名稱：汽輪機(jī)葉片數(shù)控砂帶磨床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及磨削加工汽輪機(jī)葉片表面的數(shù)控加工設(shè)備，尤其 涉及一種將葉片裝夾于機(jī)床上用砂帶完成葉片曲面型面磨削的數(shù)控 砂帶磨床。
背景技術(shù)：
汽輪機(jī)葉片形狀復(fù)雜、加工精度要求高，是汽輪發(fā)動(dòng)機(jī)組中的重 要零件，也是汽輪機(jī)中加工難度最大的零件之一。由國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局
公告的專利號(hào)ZL200720033896.9，名稱為"汽輪機(jī)葉片數(shù)控砂帶磨 床"專利技術(shù)，提供了一種用于葉片型面磨削的四軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床設(shè) 備，有兩個(gè)回轉(zhuǎn)軸、兩個(gè)直線軸，能實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)直葉片或較小扭曲度 的葉片磨削加工。
由于葉片曲面型面的砂帶磨削加工，是通過(guò)接觸輪相對(duì)于葉片對(duì) 砂帶施加一定作用力進(jìn)行磨削的，而接觸輪有一定的寬度，當(dāng)接觸輪 作用于砂帶磨削葉片型面上某一點(diǎn)時(shí)就要求刀軸矢量(即接觸輪軸 線)位于該磨削點(diǎn)的最小曲率方向，這將使接觸輪與葉片的干涉量最 小。因而，上述四軸數(shù)控砂帶磨床對(duì)一般扭曲葉片進(jìn)行磨削時(shí)，由于 僅有兩根回轉(zhuǎn)伺服控制軸，難以滿足使刀軸矢量位于所磨削點(diǎn)的最小 曲率方向的要求，因而總會(huì)伴隨較大的欠切或過(guò)切現(xiàn)象，而不能達(dá)到 預(yù)期的葉片磨削質(zhì)量要求。此外，上述專利技術(shù)中，如圖3所示，在砂帶磨頭裝置上沒(méi)有設(shè)
置導(dǎo)向輪，砂帶28與接觸輪26的包角較小，磨削時(shí)存在砂帶28和 葉片的干涉現(xiàn)象；張緊輪25是通過(guò)偏心機(jī)構(gòu)調(diào)整，調(diào)整量小，不能 保證砂帶28在恒張力條件下工作；同時(shí)，主動(dòng)輪24需要通過(guò)皮帶驅(qū) 動(dòng)，安裝座27水平設(shè)置等，使得該專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳動(dòng)效率 低、調(diào)整不便。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供了一種擁有兩根直線 移動(dòng)伺服控制軸和三根回轉(zhuǎn)伺服控制軸，能最大限度地控制磨削作業(yè) 時(shí)欠切或過(guò)切現(xiàn)象的汽輪機(jī)葉片數(shù)控砂帶磨床。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是包括機(jī)床的床身、用于裝夾和旋轉(zhuǎn)驅(qū) 動(dòng)被加工葉片的頭架和尾座、砂帶磨頭，頭架上設(shè)有驅(qū)動(dòng)葉片做旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動(dòng)的A軸伺服電機(jī)，砂帶磨頭包括接觸輪，它還包括承載頭架和 尾座的工作臺(tái)裝置、砂帶磨頭運(yùn)動(dòng)裝置和機(jī)床控制器；所述的工作臺(tái) 裝置包括相對(duì)于床身做X向運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)板、驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)板做X向 直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的X軸伺服電機(jī)；所述的砂帶磨頭運(yùn)動(dòng)裝置包括承載 砂帶磨頭并驅(qū)動(dòng)其相對(duì)于床身做C軸向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的立置轉(zhuǎn)臺(tái)裝置、 承載立置轉(zhuǎn)臺(tái)裝置并驅(qū)動(dòng)其相對(duì)于床身做B軸向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的水平轉(zhuǎn) 臺(tái)裝置和承載水平轉(zhuǎn)臺(tái)裝置并驅(qū)動(dòng)其相對(duì)于床身做Z軸向直線往復(fù) 運(yùn)動(dòng)的滑臺(tái)裝置；滑臺(tái)裝置包括設(shè)置在床身上的滑臺(tái)和Z軸伺服電 機(jī)；水平轉(zhuǎn)臺(tái)裝置包括活動(dòng)連接在滑臺(tái)上的水平轉(zhuǎn)臺(tái)和B軸伺服電 機(jī)；立置轉(zhuǎn)臺(tái)裝置包括活動(dòng)連接在水平轉(zhuǎn)臺(tái)裝置上的立置轉(zhuǎn)臺(tái)和軸伺服電機(jī)；所述的接觸輪的中心點(diǎn)與C軸伺服電機(jī)的軸心線等高， C軸伺服電機(jī)的軸心線與A軸伺服電機(jī)的軸心線等高，B軸伺服電機(jī) 的軸心線垂直于水平面，Z軸伺服電機(jī)的軸心線垂直于X軸伺服電機(jī) 的軸心線；所述的X軸伺服電機(jī)、Z軸伺服電機(jī)、A軸伺服電機(jī)、B 軸伺服電機(jī)和C軸伺服電機(jī)與機(jī)床控制器相聯(lián)。
所述的砂帶磨頭還包括支座和張緊裝置；所述的張緊裝置包括恒 張力裝置和張緊輪，恒張力裝置固定連接在支座上，其活動(dòng)端連接張 緊輪。
所述的砂帶磨頭還包括能增大砂帶與接觸輪包角的導(dǎo)向輪，所述 的導(dǎo)向輪對(duì)應(yīng)砂帶工作路徑設(shè)在支座上。
本實(shí)用新型根據(jù)汽輪機(jī)葉片曲面型面砂帶磨削的特點(diǎn)和加工質(zhì) 量的要求，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)了由三根回轉(zhuǎn)伺服控制軸和兩根直線移動(dòng)伺服控 制軸組成的五軸聯(lián)動(dòng)汽輪機(jī)葉片數(shù)控砂帶磨床。改變了現(xiàn)有技術(shù)中僅 有兩根回轉(zhuǎn)伺服控制軸，難以適應(yīng)復(fù)雜曲面加工的現(xiàn)狀，可從三個(gè)回 轉(zhuǎn)方向?qū)佑|輪與葉片曲面型面間的相互磨削關(guān)系進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制，從 而能夠有效地控制磨削過(guò)程中的欠切和過(guò)切現(xiàn)象，使葉片型面磨削質(zhì) 量得到了保證，具有磨削效率高、精度好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、性價(jià)比高、操 控方便的特點(diǎn)。
此外，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中所存在的砂帶與葉片磨削干涉現(xiàn)象以及張 緊輪結(jié)構(gòu)復(fù)雜缺陷，對(duì)床身設(shè)置以及砂帶磨頭的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，在 所述的砂帶磨頭上設(shè)置了提供恒張力的張緊輪裝置，并在砂帶磨頭支 架上設(shè)置了兩個(gè)能增大砂帶與接觸輪包角的導(dǎo)向輪。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖
圖中1是床身，2是X軸伺服電機(jī)，3是工作臺(tái)板，4是A軸伺 服電機(jī)，5是頭架，6是葉片，7是尾架，8是砂帶磨頭，9是立置轉(zhuǎn) 臺(tái)，IO是C軸伺服電機(jī)，ll是B軸伺服電機(jī)，12是水平轉(zhuǎn)臺(tái)，13 是Z軸伺服電機(jī)，14是滑臺(tái)；
圖2是本實(shí)用新型中砂帶磨頭的結(jié)構(gòu)示意圖
圖中15是主動(dòng)輪，16是支座，17是砂帶，18是氣彈簧，19是 支桿，20是張緊輪，21是導(dǎo)向輪，22是磨頭電機(jī)，23是接觸輪；
圖3是本實(shí)用新型現(xiàn)有技術(shù)中砂帶磨頭的結(jié)構(gòu)示意圖
圖中24是主動(dòng)輪，25是張緊輪，26是接觸輪，27是安裝座， 28是砂帶。
具體實(shí)施方式
如圖1、 2所示，本實(shí)用新型包括機(jī)床的床身1、用于裝夾和旋 轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)被加工葉片6的頭架5和尾座7、砂帶磨頭8，頭架5上設(shè)有 驅(qū)動(dòng)葉片6做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的A軸伺服電機(jī)4，砂帶磨頭8包括接觸輪 23，它還包括承載頭架5和尾座7的工作臺(tái)裝置、砂帶磨頭運(yùn)動(dòng)裝置 和控制器；所述的工作臺(tái)裝置包括相對(duì)于床身1做X向運(yùn)動(dòng)的工作 臺(tái)板3、驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)板3做X向直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的X軸伺服電機(jī)2;所 述的砂帶磨頭運(yùn)動(dòng)裝置包括承載砂帶磨頭8并驅(qū)動(dòng)其相對(duì)于床身1做 C軸向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的立置轉(zhuǎn)臺(tái)裝置、承載立置轉(zhuǎn)臺(tái)裝置并驅(qū)動(dòng)其相對(duì)于 床身1做B軸向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的水平轉(zhuǎn)臺(tái)裝置和承載水平轉(zhuǎn)臺(tái)裝置并驅(qū)動(dòng)其相對(duì)于床身1做Z軸向直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的滑臺(tái)裝置；滑臺(tái)裝置包括 設(shè)置在床身1上的滑臺(tái)14和Z軸伺服電機(jī)13;水平轉(zhuǎn)臺(tái)裝置包括活 動(dòng)連接在滑臺(tái)14上的水平轉(zhuǎn)臺(tái)12和B軸伺服電機(jī)11;立置轉(zhuǎn)臺(tái)裝 置包括活動(dòng)連接在水平轉(zhuǎn)臺(tái)裝置上的立置轉(zhuǎn)臺(tái)9和C軸伺服電機(jī)10;
所述的接觸輪23的中心點(diǎn)與C軸伺服電機(jī)10的軸心線等高，C軸伺 服電機(jī)10的軸心線與A軸伺服電機(jī)4的軸心線等高，B軸伺服電機(jī) 11的軸心線垂直于水平面，Z軸伺服電機(jī)13的軸心線垂直于X軸伺 服電機(jī)2的軸心線；所述的X軸伺服電機(jī)2、 Z軸伺服電機(jī)13、 A軸 伺服電機(jī)4、B軸伺服電機(jī)11和C軸伺服電機(jī)10與機(jī)床控制器相聯(lián)。 砂帶磨頭8還包括支座16和張緊裝置，張緊裝置包括具有恒張 力的氣彈簧18、張緊輪20、支桿19。氣彈簧18固定連接在支座16 上，其活動(dòng)端連接張緊輪20。張緊輪20可通過(guò)一支桿19與氣彈簧 18相連。
為保證砂帶17的工作可靠性，增大砂帶17與接觸輪23的包角， 本實(shí)用新型還提供了砂帶17的導(dǎo)向裝置，包括導(dǎo)向輪21，導(dǎo)向輪21 對(duì)應(yīng)砂帶17工作路徑設(shè)在支座16上。優(yōu)選采用一對(duì)導(dǎo)向輪21，分 別設(shè)置在接觸輪22的兩側(cè)。從而增大了砂帶17在接觸輪23上的包 角角度。
最后，本實(shí)用新型的一種汽輪機(jī)葉片數(shù)控砂帶磨床，它采用開(kāi)放 式數(shù)控系統(tǒng)控制，該控制系統(tǒng)是以工控機(jī)和運(yùn)動(dòng)控制器為硬件平臺(tái)； 系統(tǒng)軟件由實(shí)時(shí)控制功能模塊、非實(shí)時(shí)管理功能模塊和葉片數(shù)據(jù)處理 模塊三大軟件模塊組成；工控機(jī)與運(yùn)動(dòng)控制器通過(guò)PCI總線進(jìn)行通信，運(yùn)動(dòng)控制器通過(guò)扁平電纜與系統(tǒng)轉(zhuǎn)接板相連，由系統(tǒng)轉(zhuǎn)接板上所 提供的各驅(qū)動(dòng)接口分別與各軸伺服驅(qū)動(dòng)單元連接，以及所提供的I/O 接口與機(jī)床控制面板和機(jī)床電器連接。
五軸聯(lián)動(dòng)汽輪機(jī)葉片數(shù)控砂帶磨床的操作控制過(guò)程，是按以下步 驟進(jìn)行
(1 )首先要求用戶在系統(tǒng)主工作界面選擇"原始參數(shù)輸入"菜單， 通過(guò)鍵盤或控制面板輸入所磨削葉片的幾何參數(shù)、各截面離散點(diǎn)坐標(biāo) 以及磨削工藝參數(shù)，也可以調(diào)用相關(guān)參數(shù)文件進(jìn)行葉片磨削原始參數(shù) 的輸入。
(2) 選擇"葉片幾何模型建立"菜單，系統(tǒng)將根據(jù)用戶所輸入的 葉片幾何參數(shù)和離散點(diǎn)坐標(biāo)，建立葉片磨削型面的三維實(shí)體模型，也 可以調(diào)用現(xiàn)有的葉片三維實(shí)體模型文件。
(3) 選擇"葉片磨削程序生成器"菜單，系統(tǒng)將根據(jù)用戶所輸入 的磨削工藝參數(shù)和葉片三維實(shí)體模型，生成葉片砂帶磨削加工的數(shù)控 程序。
(4) 裝夾被磨削葉片，啟動(dòng)機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，調(diào)用所生成的葉片磨 削加工程序，進(jìn)行葉片的實(shí)際磨削加工。
權(quán)利要求1、汽輪機(jī)葉片數(shù)控砂帶磨床，包括機(jī)床的床身、用于裝夾和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)被加工葉片的頭架和尾座、砂帶磨頭，頭架上設(shè)有驅(qū)動(dòng)葉片做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的A軸伺服電機(jī)，砂帶磨頭包括接觸輪，其特征在于，它還包括承載頭架和尾座的工作臺(tái)裝置、砂帶磨頭運(yùn)動(dòng)裝置和機(jī)床控制器；所述的工作臺(tái)裝置包括相對(duì)于床身做X向運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)板、驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)板做X向直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的X軸伺服電機(jī)；所述的砂帶磨頭運(yùn)動(dòng)裝置包括承載砂帶磨頭并驅(qū)動(dòng)其相對(duì)于床身做C軸向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的立置轉(zhuǎn)臺(tái)裝置、承載立置轉(zhuǎn)臺(tái)裝置并驅(qū)動(dòng)其相對(duì)于床身做B軸向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的水平轉(zhuǎn)臺(tái)裝置和承載水平轉(zhuǎn)臺(tái)裝置并驅(qū)動(dòng)其相對(duì)于床身做Z軸向直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的滑臺(tái)裝置；滑臺(tái)裝置包括設(shè)置在床身上的滑臺(tái)和Z軸伺服電機(jī)；水平轉(zhuǎn)臺(tái)裝置包括活動(dòng)連接在滑臺(tái)上的水平轉(zhuǎn)臺(tái)和B軸伺服電機(jī)；立置轉(zhuǎn)臺(tái)裝置包括活動(dòng)連接在水平轉(zhuǎn)臺(tái)裝置上的立置轉(zhuǎn)臺(tái)和C軸伺服電機(jī)；所述的接觸輪的中心點(diǎn)與C軸伺服電機(jī)的軸心線等高，C軸伺服電機(jī)的軸心線與A軸伺服電機(jī)的軸心線等高，B軸伺服電機(jī)的軸心線垂直于水平面，Z軸伺服電機(jī)的軸心線垂直于X軸伺服電機(jī)的軸心線；所述的X軸伺服電機(jī)、Z軸伺服電機(jī)、A軸伺服電機(jī)、B軸伺服電機(jī)和C軸伺服電機(jī)與機(jī)床控制器相聯(lián)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽輪機(jī)葉片數(shù)控砂帶磨床，其特征在 于，所述的砂帶磨頭還包括支座和張緊裝置；所述的張緊裝置包括恒 張力裝置和張緊輪，恒張力裝置固定連接在支座上，其活動(dòng)端連接張緊輪。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽輪機(jī)葉片數(shù)控砂帶磨床，其特 征在于，所述的砂帶磨頭還包括能增大砂帶與接觸輪包角的導(dǎo)向輪， 所述的導(dǎo)向輪對(duì)應(yīng)砂帶工作路徑設(shè)在支座上。
專利摘要汽輪機(jī)葉片數(shù)控砂帶磨床。涉及磨削加工汽輪機(jī)葉片型面的數(shù)控加工設(shè)備。它能控制接觸輪與葉片曲面型面間的相互運(yùn)動(dòng)關(guān)系，從而有效避免磨削時(shí)的欠切或過(guò)切現(xiàn)象。其特點(diǎn)是包括機(jī)床床身、工作臺(tái)、頭架、尾座、滑臺(tái)、水平轉(zhuǎn)臺(tái)、立置轉(zhuǎn)臺(tái)和砂帶磨頭；構(gòu)成的五根伺服控制軸可實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)控制，其中三根為回轉(zhuǎn)伺服控制軸、兩根為直線移動(dòng)伺服控制軸；X伺服軸控制葉片縱向進(jìn)給磨削運(yùn)動(dòng)，Z伺服軸控制葉片橫向進(jìn)給磨削運(yùn)動(dòng)，A伺服軸作葉片回轉(zhuǎn)磨削運(yùn)動(dòng)，B伺服軸使磨頭繞垂直軸擺動(dòng)，C伺服軸使磨頭繞水平軸擺動(dòng)；X軸與Z軸相互垂直，A軸回轉(zhuǎn)軸線與C軸回轉(zhuǎn)軸線等高。本實(shí)用新型具有磨削效率高、磨削精度好、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔、成本低廉、操控簡(jiǎn)便的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B24B21/00GK201333654SQ20082023821
公開(kāi)日2009年10月28日 申請(qǐng)日期2008年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月30日
發(fā)明者王隆太, 項(xiàng)余建 申請(qǐng)人:王隆太;項(xiàng)余建