CN103100950B - 一种利用三轴联动插补的叶片悬臂磨削加工方法 - Google Patents

Abstract

一种利用三轴联动插补的叶片悬臂磨削加工方法，它有四大步骤：一、根据机床的结构类型、运动方式以及叶片的结构形式，确定叶片型面的磨削方式；二、通过夹具单端夹持叶片榫头或安装基准块，使叶片牢靠固定在机床的工作台上，需要加工的叶片型面部分在数控机床上保持悬臂状态；三、选取适合叶片型面磨削加工的三个机床运动轴以及砂轮进行数控程序编制，通过数控程序驱动机床的X、Y、Z三个直线运动轴或者X轴、Z轴、C轴或者Y轴、Z轴、C轴进行三轴联动插补运动，从而形成了叶片磨削加工时的砂轮运动轨迹；四、砂轮在机床主轴的驱动下高速旋转，并按照机床三轴联动插补的运动轨迹运动，从而实现叶片型面的三轴联动插补悬臂磨削加工。

Description

一种利用三轴联动插补的叶片悬臂磨削加工方法

技术领域

本发明涉及一种叶片型面的磨削加工方法，尤其涉及一种利用三轴联动插补的叶片悬臂磨削加工方法，属于叶片加工技术领域。

背景技术

目前，具有复杂型面的叶片一般采用四轴联动、五轴联动或者更多轴联动进行铣削或抛光加工，同时，为了提高在加工过程中的稳定性，叶片一般采用双端固定安装或者在叶片型面上进行支撑。

上述加工方法至少存在以下缺点：

由于数控机床的插补精度、动态刚性和运动速度都会随着联动轴数的增加而相应降低，因此，在加工叶片过程中，参与联动的数控机床轴数越多加工精度和加工效率就会越低，同时，机床的成本也较高。而叶片的双端固定安装或在叶片型面上进行辅助支撑都是一种装夹过定位，都会在叶片中产生相应的装夹内应力，导致叶片产生装夹变形，当叶片加工完成后装夹应力释放，叶片的装夹变形得到恢复，从而使叶片丧失了加工精度，严重影响叶片的加工几何精度。

发明内容

1、目的：本发明的目的是提供一种利用三轴联动插补的叶片悬臂磨削加工方法，它是叶片型面的高精度、高效率、低成本的一种加工方法，为叶片的高效、高质量、批量生产提供了一条可靠的途径。

2、技术方案：

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：本发明提供的叶片加工方法中，叶片单端固定在数控机床的工作台上，其安装可以使用台钳、组合压板、螺栓紧固以及其它专用夹具等，只需保证需要加工的叶身型面部分完全处于悬臂状态，并且为砂轮的插补运动留有足够的空间；砂轮对叶片型面的磨削加工轨迹由数控机床的三个直线轴或者一个回转轴，两个直线轴联动插补获得；并通过机床的高速旋转主轴驱动砂轮对叶片型面进行磨削加工。

综上所述，本发明一种利用三轴联动插补的叶片悬臂磨削加工方法，该方法具体步骤如下：

步骤一：根据机床的结构类型、运动方式以及叶片的结构形式，确定叶片型面的磨削方式，并选择叶片在机床工作台上的相对安装位置。

步骤二：通过夹具单端夹持叶片榫头或者叶片的安装基准，使叶片牢靠地固定在机床的工作台上，需要加工的叶片型面部分在数控机床上保持悬臂状态，见图1所示。

步骤三：选取适合叶片型面磨削加工的三个机床运动轴以及砂轮进行数控程序编制，通过数控程序驱动机床的X、Y、Z三个直线运动轴或者X轴、Z轴、C轴或者Y轴、Z轴、C轴进行三轴联动插补运动，从而形成了叶片磨削加工时的砂轮运动轨迹。

步骤四：砂轮在机床主轴的驱动下高速旋转，并按照机床三轴联动插补的运动轨迹运动，从而实现叶片型面的三轴联动插补悬臂磨削加工。

3、优点及功效：本发明提供的叶片磨削加工方法，可避免叶片装夹变形的产生，减少影响叶片加工质量的不利因素，砂轮磨削加工也可以降低叶片的加工振动和受力变形，提高叶片加工的几何精度。

附图说明

图1是叶片全型面横向磨削示意图；

图2是叶片叶背与叶盆纵向磨削示意图；

图3是叶片前后缘纵向磨削示意图；

图4是本发明叶片磨削工艺方法流程框图。

图中符号说明如下：

1砂轮；  2砂轮横向磨削运动轨迹；  3榫头或安装基准块；  4夹具；

5叶盆；  6叶背；  7砂轮纵向磨削运动轨迹；  8叶片前缘；  9叶片后缘；

具体实施方式

本发明利用数控机床的三轴联动插补运动，叶片单端悬臂装夹在数控机床上，使用砂轮对叶片的型面进行磨削加工。针对叶片单端装夹后相对于机床的位置以及数控机床的结构类型，可以选取不同的三轴进行插补运动，从而得到砂轮的磨削运动轨迹。下面通过具体实施例，并结合附图对本发明作进一步的详细说明。

见图4，本发明一种利用三轴联动插补的叶片悬臂磨削加工方法，该方法具体步骤如下：

步骤一：根据机床的结构类型、运动方式以及叶片的结构形式，确定叶片型面的磨削方式，并选择叶片在机床工作台上的相对安装位置。不同形式的叶片可根据机床的实际结构进行相应的调整。

步骤二：见图1所示，通过夹具（4）单端夹持叶片榫头或者安装基准块（3），使叶片牢靠地固定在机床的工作台上，需要加工的叶片型面部分在数控机床上保持悬臂状态。

步骤三：选取适合叶片型面磨削加工的三个机床运动轴以及砂轮（1）进行数控程序编制，在如图1、图2、图3所示的叶片安装方式下，通过数控程序驱动机床的X、Y、Z三个直线运动轴或者X轴、Z轴、C轴或者Y轴、Z轴、C轴进行三轴插补运动，从而形成了叶片磨削加工时的砂轮横向磨削运动轨迹（2）、砂轮纵向磨削运动轨迹（7）。

图1所示是叶片全型面横向磨削的砂轮运动轨迹示意图。在如图1所示的相对安装位置下，可以通过机床的X、Y、Z三个直线运动轴或者X轴、Z轴、C轴或者Y轴、Z轴、C轴进行联动插补，驱动砂轮（1）获得相对于叶片的砂轮横向磨削运动轨迹（2），从而形成叶片全型面的横向磨削加工。

图2所示是叶片叶背与叶盆纵向磨削的砂轮运动轨迹示意图，图3所示是叶片前、后缘纵向磨削的砂轮运动轨迹示意图。在如图2和图3所示的相对安装位置下，可以通过机床的X、Y、Z三个直线运动轴或者X轴、Z轴、C轴或者Y轴、Z轴、C轴进行联动插补，驱动砂轮（1）单独获得相对于叶盆（5）、叶背（6）、叶片前缘（8）和叶片后缘（9）的运动轨迹，可将四部分运动轨迹进行组合从而完成叶片全型面的砂轮纵向磨削运动轨迹（7），也可单独使用，完成叶盆（5）、叶背（6）、叶片前缘（8）和叶片后缘（9）的磨削加工。

步骤四：砂轮在机床主轴的驱动下高速旋转，并按照机床三轴联动插补的运动轨迹运动，从而实现叶片型面的三轴联动插补悬臂磨削加工。

叶片悬臂磨削加工方法装夹方式简单，成本低，可以减少形成叶片装夹变形和加工变形的多项因素，保证加工质量；利用数控机床的三轴联动插补，可保证叶片型面的几何精度，为三轴数控机床加工高精度叶片提供了一种行之有效的方法，可有效地降低叶片加工成本。同时也可以大幅度提高四轴联动机床和五轴联动机床加工叶片的效率和精度。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种利用三轴联动插补的叶片悬臂磨削加工方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：

步骤一：根据机床的结构类型、运动方式以及叶片的结构形式，确定叶片型面的磨削方式，并选择叶片在机床工作台上的相对安装位置；

步骤二：通过夹具单端夹持叶片榫头或者叶片的安装基准，使叶片牢靠地固定在机床的工作台上，需要加工的叶片型面部分在数控机床上保持悬臂状态；

步骤三：选取适合叶片型面磨削加工的三个机床运动轴以及砂轮进行数控程序编制，通过数控程序驱动机床的X、Y、Z三个直线运动轴或者X轴、Z轴、C轴或者Y轴、Z轴、C轴进行三轴插补运动，从而形成了叶片磨削加工时的砂轮横向磨削运动轨迹、砂轮纵向磨削运动轨迹；

其中，驱动砂轮获得相对于叶片的砂轮横向磨削运动轨迹，从而形成叶片全型面的横向磨削加工；

驱动砂轮单独获得相对于叶盆、叶背、叶片前缘和叶片后缘的运动轨迹，将四部分运动轨迹进行组合从而完成叶片全型面的砂轮纵向磨削运动轨迹；

步骤四：砂轮在机床主轴的驱动下高速旋转，并按照机床三轴联动插补的运动轨迹运动，从而实现叶片型面的三轴联动插补悬臂磨削加工。