[发明专利]一种叶轮叶片超声振动静压磨料流光整加工装置与方法

说明书

本发明属于叶轮叶片加工技术领域，具体涉及一种叶轮叶片超声振动静压磨料流光整加工装置与方法。本发明包括、箱体、为箱体提供磨料的供料系统和循环回收系统；供料系统与箱体的前端连通，循环回收系统将箱体的末端与供料系统连通形成循环回路；箱体内设有带有纵扭复合变幅杆的超声振动器，变幅杆的振动方向与叶轮叶片的螺旋方向一致；供料系统的末端顶在箱体上并且磨料流入箱体内进行叶轮叶片的光整加工，加工过程中箱体始终处于静压状态，使得叶轮叶片表面加工均匀。本发明提高光整加工效果和光整精度的作用；提高变幅杆的工作效率。

技术领域

本发明属于机械加工中的表面光整技术领域，具体涉及一种叶轮叶片超声振动静压磨料流光整加工装置与方法。

背景技术

叶轮叶片是航空发动机、汽轮机等装置核心部件。叶轮既指装有动叶的轮盘，又指轮盘与安装其上的转动叶片的总称。在航空发动机中的涡轮叶片处于温度最高、应力最复杂、环境最恶劣的部位，而被称为第一关键零件。由于其复杂的曲面结构，以及近似苛刻的应用环境，使得叶轮叶片成为最经典的难加工结构件。叶片完成机械加工后，需要对其表面进行光整加工，目前主要采用挤压式磨料流光整加工；为了保证精度和光整加工的效果，这种方法需要根据叶片的形状专门制作相应的夹具。专用夹具的制作成本高昂，容易出现局部“过度抛光”和“抛光不够”等弊端而且也不能保证高效率的要求。所以，需要寻找一种便捷高效的叶轮叶片光整加工方法。

在专利CN109500665A中，提供了一种椭圆振动复合静压磨料流加工圆管内壁的装置。在此装置中，在纵向和横向同时对圆管施加超声振动使圆管做椭圆形振动，然后通入磨料加工管内壁。但是，此装置只适用于加工圆管，并不能用于加工叶轮叶片。

在专利CN109531287A中，提供了一种圆管内壁超声振动辅助磨料流精密光整加工装置。在此装置中，在圆管的圆周方向上施加超声振动，使得圆管内表面磨粒的划痕由沿壁面的轴向改变为波浪形，从了达到更好的圆管内壁光整加工效果。但是此装置只适用于加工圆管，并不能用于加工叶轮叶片；因为该装置内不能保持静压，所以叶片流体磨料流场压力从入口到出口有梯度变化，会导致材料去除不均匀。

在申请号为CN201410737104和CN201410742611的专利中分别给出了一种高效恒压差间歇式旋转挤压磨料流抛光方法和装置，该方法给出了一种诸如航空发动机整体叶盘、叶轮、叶片等具有复杂曲面零件的间歇式旋转抛光方法。虽然该装置适合加工叶轮叶片，但是该装置内不能保持静压，所以叶片流体磨料流场压力从入口到出口有梯度变化，会导致材料去除不均匀。该装置利用液压马达驱动齿轮外啮合负游隙转盘轴承旋转系统驱动工件做间歇式旋转，工件转速范围可在0.5转/分-2转/分之间，而本发明拥有超声振动装置，所采用的复合变幅杆可以做纵扭复合振动，所以前述装置与本装置的振动方式和振动速度均有显著区别。

发明内容

本发明要解决上述问题，提供了一种叶轮叶片超声振动静压磨料流光整加工装置与方法。

本发明采用如下的技术方案实现：一种叶轮叶片超声振动静压磨料流光整加工装置，包括箱体、为箱体提供磨料的供料系统和循环回收系统；

所述供料系统与箱体的前端连通，循环回收系统将箱体的末端与供料系统连通形成循环回路；

所述箱体内设有带有纵扭复合变幅杆的超声振动器，变幅杆的振动方向与叶轮叶片的螺旋方向一致，加工过程中磨料流入箱体内，在静压状态下通过变幅杆带动叶轮叶片振动进行光整加工，使得叶轮叶片表面加工均匀。

进一步的，所述供料系统包括液压缸和磨料料筒，磨料料筒通过管路连通在液压缸的顶端，连通的管路上设有电磁阀，液压缸末端的管路上活动连接有导管，导管内设有单向阀。

进一步的，所述液压缸末端的管路与导管通过橡胶密封圈密封，液压缸末端的管路上设有单向阀。

进一步的，所述箱体包括前端的加工腔、尾端的散热腔和用于连通加工腔与散热腔的引流板；