[发明专利]一种用于叶片表面加工的组合封闭型腔振动式滚磨光整加工装置及其方法

说明书

本发明提供一种用于叶片表面加工的组合封闭型腔振动式滚磨光整加工装置及其方法，属于叶片表面光整加工的技术领域，将被加工叶片固定于具有与叶片形状吻合的特殊封闭型腔的容器内，形成一个组合封闭型腔；在封闭型腔内预先装入一定量的滚抛磨块和液体介质；密闭在容器内的滚抛磨块和被加工叶片随容器低速回转，同时一起作振幅A和频率f的振动，预装于容器内的滚抛磨块与叶片被加工表面各处产生一定的相对运动和作用力，通过合理调控工艺参数，实现高性能叶片的高效、一致性光整加工，满足其成性制造、修复和批产需求。

技术领域

本发明属于叶片表面光整加工的技术领域，特别是涉及一种用于叶片表面加工的组合封闭型腔振动式滚磨光整加工装置及其方法。

背景技术

航空发动机是在高温、高压、高速旋转的恶劣环境下长期可靠工作的复杂热力机械，是典型的知识和技术密集产品。叶片作为航空发动机的一类核心高性能零件，是航空发动机制造中的重中之重，占据了约40%的工作量，其表面质量直接影响着发动机的服役性能和寿命。现有的叶片主要依靠人工抛光、砂带抛光等提高表面质量，但人工抛光易出现去除量不均匀、表面粗糙度不一致等问题，难以满足型面精度要求，且环境恶劣，加工效率低；砂带抛光中砂带或抛光轮易磨损，很难保证叶片类零件加工的一致性。国内外也提出了采用磨粒流光整工艺抛光叶片，但仍存在夹具设计难、成本高，且易引起叶片变形及厚薄不均等。太原理工大学提出了一种采用分布式保护措施的叶片表面滚磨光整加工方法（ZL201510433640.6），可在不破坏叶片原有的形状、尺寸精度的前提下，降低叶片表面粗糙度值，改善表面纹理，然而仍存在叶背加工效果好、叶盆加工效果差的缺点。

发明内容

本发明提供一种用于叶片表面加工的组合封闭型腔振动式滚磨光整加工装置及其方法，其目的是通过一定的方式使叶片和具有异形内腔的容器组合形成一个封闭型腔，通过合理调控叶片的空间方位和加工参数，实现高性能叶片的高效、一致性光整加工，满足其成性制造、修复和批产需求。

为实现上述目的，本发明提供一种用于叶片表面加工的组合封闭型腔振动式滚磨光整加工装置，包括振动平台、支架、支撑轴、轴承、调速电机、小带轮、平皮带、大带轮、回转平台和加工组件；振动平台上设有支架，支撑轴通过轴承安装在支架上，支撑轴上固联着大带轮和回转平台；小带轮与调速电机连接，随着调速电机回转；小带轮与大带轮之间通过平皮带连接；多个加工组件沿着周向固定在回转平台上；加工组件包括容器、加工介质和夹具；容器采用剖分式结构，包括容器体和容器盖；加工介质是由滚抛磨块和液体介质组成的混合物；夹具固定在容器盖上，用以装夹被加工叶片；容器体的内腔形状是与被加工叶片形状相吻合的异形内腔，将被加工叶片固定于夹具后，被加工叶片与容器体和容器盖形成组合封闭型腔。

上述加工组件的数目为n个，n由公式（1）确定，

（1）

其中：f为振动平台的频率，单位为Hz；A为振动平台的振幅，单位为mm；为振动平台动圈和水平滑台的总质量，单位为kg；m为加工组件质量，单位为kg； 为支架、大带轮、支撑轴、轴承和回转平台的总质量，单位为kg；F为振动平台的激振力，单位为N。

上述振动平台的振幅A在3mm-5mm，频率f在30Hz-100Hz。

上述回转平台的转速为1r/min-30r/min。

上述滚抛磨块的装入量为50%-80%。

上述容器体和容器盖采用双头螺柱进行连接。