叶片型面砂带磨削技术的现状和发展趋势

叙述了国内外叶片型面砂带磨削的各种技术,分析了一些叶片材料的砂带磨削性能,并介绍了一些典型的叶片砂带磨床.     

整体叶盘数控砂带磨削技术及其试验

针对航空发动机整体叶盘结构复杂、材料难加工,铣削加工后粗糙度无法达到设计要求,铣削纹理明显,目前的手工抛光难以满足整体叶盘表面质量和型面精度要求的现状,提出了整体叶盘数控砂带磨削技术及其工艺试验。概述了整体叶盘砂带磨削研究进展,分别从新型砂带磨削技术和自适应砂带磨削技术等方面阐述了整体叶盘全型面数控砂带磨削技术。介绍了整体叶盘全型面数控砂带磨削试验装置及其数控磨削加工软件,利用该装置完成了4种不同级别的整体叶盘精密磨削加工试验。结果表明:整体叶盘磨削后,表面粗糙度小于0.4μm,型线精度小于0.05mm,同时型面精度一致性显著提高。     

旋流式磨削液净化装置

我国在目前磨削加工中使用旋流式冷却液净化装置的经验还不多。国外也是在六十年代末期到七十年代初期才逐渐用于磨削的。我所在一九七四年瑞士展览会后,借到一台瑞士麦格尔厂的FD-10R型平面磨床,配用着这种冷却液净化装置。在缓速进给的耐热合金的平面和型面磨削工艺试验中,经过半年多的实践,感觉这种装置和以往所用的各种磨削液过滤装置相比有一定的优点,现将它的性能特点作一简要介绍:     

有关缓速进给磨削的生产工艺设计及其发展

一、作为一种机械加工方法的缓速进给磨削的介绍缓速进给磨削除用砂轮而不是用铣刀从工件上切除金属外,与铣削很相象。这一方法可以成功地应用于型面或平面磨削,在一次或两次走刀中磨削至全深度,它免除了许多否则需要有的工序,例如:铣削、刨削、重新装夹等等。     

球面斜盘精密磨削

球面斜盘的球面光洁度和精度都有较高的要求。以往是在M3130磨床上磨球面的。磨削中常因球面烧伤而报废。加之磨床本身精度不高,磨削质量差,致使后续研磨工时很长,一度成为生产关键。我们针对影响磨削质量的一些主要因素进行了多次工艺试验。并在试验的基础上自制一台专用球面磨床。经批生产考验,工件光洁度在无烧伤无微裂纹的前提下稳定在▽10～11;型面误差可控制在1.25微米左右。再稍经精研即可达到最终技术要求。目前研磨一个工件由原来的七～八小时缩减为一小时左右,减轻了工人劳动强度,保证了产品质量。     

面向型面精度一致性的整体叶盘砂带磨削新方法及实验研究

由于整体叶盘由多个叶片组成,根据"木桶定律",整体叶盘的性能和寿命取决于型面精度(型线精度和表面质量)最差的叶片。因此,在满足整体叶盘型面精度的前提下,提高各叶片型面精度一致性对其性能和寿命具有重要的影响。提出一种面向型面精度一致性的砂带磨削新方法,一方面通过砂带周期性的往复运动结合自锐式磨削原理,实现型面铣削残差层的高效去除;另一方面通过砂带周期性的自动更新,保证各叶片的型面精度在同一截面具有高一致性。阐述并建立了面向型面精度一致性的砂带磨削新方法及其磨削控制方程。在此基础上,对某航空发动机整体叶盘的11个叶片进行了砂带磨削实验,并且运用标准差对整体叶盘型面精度一致性进行定量分析。研究结果表明:整体叶盘磨削后,表面粗糙度小于0.25 μm,型线精度小于0.05 mm,同时型面精度一致性显著提高,证明了该方法的有效性。     

非圆等距型面轮廓X-C轴联动高速磨削试验北大核心CSCD

针对非圆等距型面轮廓磨削加工存在表面质量差的问题,建立基于恒磨除率X-C轴联动磨削理论模型。选用陶瓷CBN砂轮进行三弧段非圆等距型面轮廓的高速磨削正交试验,探究砂轮线速度、工件速度和磨削深度对磨削比能、切向磨削力、磨削温度、表面粗糙度的影响规律。分析表明,砂轮线速度对切向磨削力、表面形貌的影响最大,磨削深度对磨削比能、磨削温度、表面粗糙度的影响最大。进行表面形貌观测未探测到明显的磨削烧伤区域,证明恒磨除率X-C轴联动磨削方式可用于非圆等距型面轮廓磨削加工。     

航空发动机叶片精密自适应砂带磨削技术及试验研究

叶片的型面精度和表面完整性直接制约着航空发动机的工作性能及使用寿命。由于叶片具有薄壁易变形、材料难加工及砂带磨削柔性接触等特征而难以实现精密磨削,由此提出了一种基于检测—加工一体化的自适应砂带磨削加工方法。首先根据叶片结构特点,设计了边缘磨削工位磨头和圆角磨削工位磨头,分别用于磨削叶片型面及进排气边缘、阻尼台及根部转角等部位;其次基于模型重构的几何误差进行了自适应软件的研制;最后通过双工位集成的七轴联动数控砂带磨削中心进行了叶片磨削试验。试验结果表明,磨削后的叶片表面粗糙度Ra≤0.4μm,加工误差保持在±0.05mm范围内,叶片型面磨削加工周期仅为3.5h,满足叶片加工要求。因此,自适应砂带磨削技术是实现叶片精密磨削加工的有效技术手段。     

二维超声磨削纳米陶瓷的磨削温度特性研究

采用人工热电偶法,通过普通磨削和二维超声振动磨削对比实验,对纳米ZrO2陶瓷材料平面磨削温度进行了实验研究,并对磨削参数与磨削温度的关系,进行了理论分析及实验验证。     

超声砂带精密磨削技术

超声砂带精密磨削技术是超声加工与砂带精密磨削的叠加技术。本文以要求高平面度和高光洁度的磁盘的光整加工,能达到良好的效果为例,阐述了这种叠加技术的加工方法,可以提高加工质量和加工效率。文中介绍了超声砂带精密磨削的机理,分析了影响磨削质量和效率的原因以及影响超声砂带精密磨削的因素,并且将普通砂带磨削与超声砂带精密磨削作了对比,进而从理论与实验两个方面证实了超声砂带精密磨削技术有良好的加工效果。     

不同材料超声振动磨削的磨削温度实验研究

本文采用人工热电偶测温方式,对纳米Al2O3陶瓷和普通45#钢进行了普通和超声振动下平面磨削磨削温度的测量.比较了相同磨削参数下超声和普通磨削温度的实验数据.实验结果显示:超声辅助磨削纳米氧化铝陶瓷时陶瓷表面磨削温度比普通磨削时低.但超声辅助磨削45#钢时其磨削温度与普通磨削情况下差别不大.     

精密六方磨削工艺的改进

我厂制造的六方推刀(图1),技术要求六方相邻面间夹角的公差为±5′,六方平行的对面对推刀轴线的对称度误差≤0.01毫米。过去,磨削六方基准平面,我们采用传统的推刀中心孔为定位基准,光学分度头分度,顶尖、卡箍定位夹紧的工艺方法(图2),效率低,难度大。后来,我们采用一些简单的工装,改变定位基准和定位夹紧方式,加工效率显著提高。所谓六方基准平面就是具有一定余量的六     

精密砂带振动磨削研抛头架

清华大学最新研制出的精密带式振动磨削研抛头架，是将砂带磨削。研抛和振动加工结合起来，形成复合加工，是一种新型精密加工和超精密加工方法．它不仅可以用来加工工程上常用的黑色金属、有色金属等工程材料，而且有效地解决了一些难加工材料工件的加工问题。该加工方法可对工件进行外圆、平面及成形表面的加工，达到高精度和低表面粗糙度值．研抛头架可以安装在多种规格的车床上或专用磨床上，使之成为这类机床的一个附加部件，代替外圆磨床对回转体工件进行外圆及端面的磨削加工，使之在工件一次装夹中完成粗磨、半用磨。精磨及研抛等精…     

平面磨削钛合金时磨削力和磨削温度的试验研究

磨削力和磨削温度是磨削过程的两个重要物理量,影响着被加工零件的精度和表面质量.我们按照正交试验法选择砂轮速度、工件速度、磨削深度为试验因素,进行钛合金磨削试验,建立了磨削力和磨削温度经验公式.并且分析了磨削力和磨削温度随磨制过程所表现出来的规律.     

Al2O3陶瓷蠕动进给超声磨削加工表面质量的试验研究

为探索利用简单形状砂轮对陶瓷材料进行数控展成型面超声磨削,通过对Al2O3陶瓷进行蠕动进给超声磨削和机械磨削对比试验研究,探索各加工参数对磨削表面质量的影响规律.结果表明:超声振动方向与蠕动进给方向平行时可降低表面粗糙度值,而超声振动方向与蠕动进给方向垂直时则不利于改善加工表面质量;在超声磨削条件下,为了提高加工表面质量,应采取较小的磨削深度、较低的进给速度和适当高的磨削速度以及复合进给磨削方式.结合试验结果理论分析了蠕动进给超声磨削和蠕动进给机械磨削加工机理,并根据试验结果选择磨削参数进行了陶瓷叶片型面超声磨削的可行性试验.     

精密磨削助力中国航空发展——斯图特精密磨床

斯来福临集团是世界领先的金属磨削机床及解决方案的供应商,其下属的9个公司涵盖了内外圆磨削、平面和成形磨削、刀具磨削、复合加工等磨削行业的多个领域.     

渐开线碟形砂轮磨削面齿轮数控加工研究

为进行面齿轮数控精密加工,提出了一种渐开线碟形砂轮磨削面齿轮加工方法.根据面齿轮成形过程及磨削加工原理,推导了渐开线碟形砂轮磨削面齿轮齿面方程,进行了面齿轮磨削加工机床设计,给出了基于机床结构的面齿轮磨削加工方法,进行了磨削加工过程中的啮合点刀位计算;借助VERICUT软件进行了面齿轮数控磨削加工仿真,最后进行了面齿轮磨削加工试验,通过对面齿轮齿面进行检测,得到齿面偏差最大值为-10.1~12.1μm,结果验证了渐开线碟形砂轮磨削加工面齿轮方法的正确性.      

ELID精密镜面磨削技术的开发应用

介绍了ELID磨削技术在精密加工中的开发应用。采用自行开发的ELID磨削工艺系统对硬质合金、工程陶瓷、高速钢进行精密镜面平面、内圆和外圆磨削,得到了表面粗糙度Ra=0.003～0.025μm的加工表面。     

整体叶盘超硬磨料砂轮数控磨削加工技术

针对航空发动机整体叶盘进排气边曲率半径小、材料加工难度大、工具磨损快、编程难度大、加工周期长和容易产生加工变形等问题,对多种整体叶盘的磨削加工技术进行了系统的研究,总结了一系列整体叶盘的CBN砂轮数控磨削加工技术,开发了专用的整体叶盘编程模块。利用鼓形砂轮插磨方法和宽行周磨方法实现了整体叶盘叶片的全型面高精度磨削,加工面轮廓精度提高到15-20μm,最小进排气边圆弧半径达到28.7μm。利用几何自适应磨削加工方法实现整体叶盘进排气边的局部磨削加工,接刀痕迹低于10μm。提出了整体叶盘的三轴圆柱坐标磨削方法和圆周阵列磨削方法,可望将叶片长度不大于60mm整体叶盘的加工时间从数十乃至数百小时缩短到3h以内。     

基于灵活磨削空间的面向复杂型面工件的机器人砂带磨削系统的结构尺寸优化研究(英文)

为了提高机器人砂带磨削系统加工复杂型面工件的磨削质量,提出了灵活磨削点和灵活磨削空间的概念,并且对其进行了定义。分析了影响灵活磨削空间的各种因素,提出了确定灵活磨削空间的方法。基于粒子群法,提出了一种通过优化磨削机器人的结构尺寸以及机器人相对于磨削轮的位置关系以获得足够灵活磨削空间的策略。最后,以磨削航空发动机叶片为例,利用本文提出的优化策略对一台专用的PPPRRR型磨削机器人的结构尺寸以及此机器人相对于磨削轮的位置关系进行了优化。仿真结果表明,如果叶片被置于此灵活磨削空间内,那么仅需使用一套夹具和一台磨削机即可实现复杂型面的磨削。