[发明专利]一种汽轮机叶片数控砂带磨床

说明书

技术领域

本发明涉及磨削加工汽轮机叶片表面的数控加工设备，尤其涉及 一种将叶片装夹于机床上用砂带完成叶片曲面型面磨削的数控砂带 磨床。

背景技术

汽轮机叶片形状复杂、加工精度要求高，是汽轮发动机组中的重 要零件，也是汽轮机中加工难度最大的零件之一。由国家知识产权局 公告的专利号ZL200720033896.9，名称为“汽轮机叶片数控砂带磨 床”专利技术，提供了一种用于叶片型面磨削的四轴联动数控机床设 备，有两个回转轴、两个直线轴，能实现汽轮机直叶片或较小扭曲度 的叶片磨削加工。

由于叶片曲面型面的砂带磨削加工，是通过接触轮相对于叶片对 砂带施加一定作用力进行磨削的，而接触轮有一定的宽度，当接触轮 作用于砂带磨削叶片型面上某一点时就要求刀轴矢量(即接触轮轴 线)位于该磨削点的最小曲率方向，这将使接触轮与叶片的干涉量最 小。因而，上述四轴数控砂带磨床对一般扭曲叶片进行磨削时，由于 仅有两根回转伺服控制轴，难以满足使刀轴矢量位于所磨削点的最小 曲率方向的要求，因而总会伴随较大的欠切或过切现象，而不能达到 预期的叶片磨削质量要求。

此外，上述专利技术中，如图3所示，在砂带磨头装置上没有设 置导向轮，砂带28与接触轮26的包角较小，磨削时存在砂带28和 叶片的干涉现象；张紧轮25是通过偏心机构调整，调整量小，不能 保证砂带28在恒张力条件下工作；同时，主动轮24需要通过皮带驱 动，安装座27水平设置等，使得该专利技术的结构复杂、传动效率 低、调整不便。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种拥有两根直线移动 伺服控制轴和三根回转伺服控制轴，能最大限度地控制磨削作业时欠 切或过切现象的汽轮机叶片数控砂带磨床。

本发明的技术方案是：包括机床的床身、用于装夹和旋转驱动被 加工叶片的头架和尾座、砂带磨头，头架上设有驱动叶片做旋转运动 的A轴伺服电机，砂带磨头包括接触轮，它还包括承载头架和尾座 的工作台装置、砂带磨头运动装置和机床控制器；所述的工作台装置 包括相对于床身做X向运动的工作台板、驱动工作台板做X向直线 往复运动的X轴伺服电机；所述的砂带磨头运动装置包括承载砂带 磨头并驱动其相对于床身做C轴向旋转运动的立置转台装置、承载 立置转台装置并驱动其相对于床身做B轴向旋转运动的水平转台装 置和承载水平转台装置并驱动其相对于床身做Z轴向直线往复运动 的滑台装置；滑台装置包括设置在床身上的滑台和Z轴伺服电机；水 平转台装置包括活动连接在滑台上的水平转台和B轴伺服电机；立 置转台装置包括活动连接在水平转台装置上的立置转台和C轴伺服 电机；所述的接触轮的中心点与C轴伺服电机的轴心线等高，C轴伺 服电机的轴心线与A轴伺服电机的轴心线等高，B轴伺服电机的轴心 线垂直于水平面，Z轴伺服电机的轴心线垂直于X轴伺服电机的轴心 线；所述的X轴伺服电机、Z轴伺服电机、A轴伺服电机、B轴伺服 电机和C轴伺服电机与机床控制器相联。

所述的砂带磨头还包括支座和张紧装置；所述的张紧装置包括恒 张力装置和张紧轮，恒张力装置固定连接在支座上，其活动端连接张 紧轮。

所述的砂带磨头还包括能增大砂带与接触轮包角的导向轮，所述 的导向轮对应砂带工作路径设在支座上。

本发明根据汽轮机叶片曲面型面砂带磨削的特点和加工质量的 要求，开发设计了由三根回转伺服控制轴和两根直线移动伺服控制轴 组成的五轴联动汽轮机叶片数控砂带磨床。改变了现有技术中仅有两 根回转伺服控制轴，难以适应复杂曲面加工的现状，可从三个回转方 向对接触轮与叶片曲面型面间的相互磨削关系进行运动控制，从而能 够有效地控制磨削过程中的欠切和过切现象，使叶片型面磨削质量得 到了保证，具有磨削效率高、精度好、结构简洁、性价比高、操控方 便的特点。

此外，针对现有技术中所存在的砂带与叶片磨削干涉现象以及张 紧轮结构复杂缺陷，对床身设置以及砂带磨头的结构进行了改进，在 所述的砂带磨头上设置了提供恒张力的张紧轮装置，并在砂带磨头支 架上设置了两个能增大砂带与接触轮包角的导向轮。

附图说明

图1是本发明的结构示意图