[发明专利]一种用于叶片去毛刺及喷丸的水射流装置及方法

说明书

本发明具体涉及到一种用于叶片去毛刺及喷丸的水射流装置，属于水射流技术领域。通过PC离线软件编程实现装夹系统与机械手的联动，既可以运用纯水射流技术对叶片去毛刺处理，也可以通过更改系统配置和工艺参数，将叶片和喷嘴处于淹没状态。运用空化水射流技术对叶片型面部分进行喷丸强化处理。将多种功能集中到一个装置中，可以实现对叶片进行水射流去毛刺和喷丸强化的精准控制，大幅提高加工效率。

技术领域

本发明具体涉及到一种用于叶片去毛刺及喷丸的水射流装置及方法，既可以对叶片铣削区域进行去毛刺精整处理，也可以对叶片型面表面进行喷丸强化提高机械性能，属于水射流技术领域。

背景技术

汽轮机叶片是汽轮机的核心部件之一，起着将蒸汽的动能转换为机械能的作用。汽轮机叶片为保证加工质量，通常采用四轴或五轴机床对叶片进行铣削加工，精铣后的叶片受切削条件等因素的影响，不可避免的会在叶根边缘等处产生毛刺。所以想对精铣后的叶片进行进一步的加工，去毛刺处理是必不可少的一步。

另一方面，汽轮机叶片在实际使用过程中，由于工作环境恶劣，经常要承受较大的弯矩和离心力，有时还要经受电化学腐蚀，极易引起断裂事故，叶片寿命也较低。经由表面强化处理后的叶片可以有效提高表面残余压应力，减少裂纹的萌生。对叶片进行表面强化处理对延长叶片使用寿命有很大意义。但是由于叶片的结构复杂性和表面高精度，对现有强化处理设备提出了更高要求。

相比于传统的喷丸强化，空化射流喷丸技术的加工原理即利用空化水射流的基本设想，通过喷嘴喷射高压水到试样表面，产生的气泡在工件表面破碎而产生类似于喷丸加工的冲击效果从而提高表面性能。由于空化射流泡溃灭冲击是一种柔性“锤击”，材料不仅发生塑性变形，在表层产生残余压应力，而且相比传统机械喷丸有更好的表面质量，表面粗糙度低，连贯平滑。适用于对于表面质量要求较高的汽轮机叶片表面强化，提高其抗疲劳性能和使用寿命。与此同时，同高压水射流相比，在同等级情况下，空化方式水射流可使工作压力降低1-2个等级，这意味着在保证喷丸压力的情况下对供压设备需求较低。为水射流去毛刺处理共用一套设备提供了条件。

纯水射流去毛刺技术目前已有所推广，该技术原理即将高压水从特制的喷嘴中喷射出去，产生的高速射流强烈冲击靶件，并在毛刺根部将产生极大的局部应力，破坏其结构，毛刺在射流冲击作用下从工件本体上脱落。然而目前的水射流设备往往只具备对工件去毛刺和清洗的单一功能。

目前国内对于空化水射流应用于材料表面处理的应用研究还不多，尚不存在利用水射流技术对叶片进行去毛刺和喷丸综合处理的系统和工艺设备。且大多数水射流处理设备采用固定喷嘴、利用二坐标工作平台实现平面运动，对工件单一表面进行水射流处理、靶距和喷射角度始终保持不变。难以对三维零件尤其是具有复杂曲面的零件进行无死角的水射流处理。

发明内容

针对上述问题，结合近年来流行的水射流技术，本发明提供一种用于叶片去毛刺及喷丸的水射流装置及方法，通过PC离线软件编程实现装夹系统与机械手的联动，既可以运用纯水射流技术对叶片去毛刺处理，也可以通过更改系统配置和工艺参数，将叶片和喷嘴处于淹没状态。运用空化水射流技术对叶片型面部分进行喷丸强化处理。将多种功能集中到一个装置中，可以实现对叶片进行水射流去毛刺和喷丸强化的精准控制，大幅提高加工效率。

本发明的目的是通过以下技术手段来实现的：

一种用于叶片去毛刺及喷丸的水射流装置，包括机械手、机械手控制柜、示教器、PC离线软件、喷射系统、循环水系统、装夹系统、辅助系统、监测系统与PLC控制平台。其中机械手控制柜、装夹系统、辅助系统、监测系统均通过I/O线与PLC控制平台相连接。PLC控制平台通过通讯线与触摸屏连接并显示。

所述机械手控制柜通过电缆与所述机械手相连接，机械手通过内置电缆连接所述示教器和所述PC离线软件。机械手末端夹持有所述喷射系统的喷头组件。喷射系统通过储备水箱与所述循环水系统连接。