渦輪葉片的經(jīng)濟(jì)性研磨
發(fā)布日期：2014-02-10 09:54:54 來(lái)源： kmhxyy.com 點(diǎn)擊量：
在加工制造渦輪葉片時(shí)要對(duì)彎曲面進(jìn)行內(nèi)加工和外加工，還有些渦輪葉片部位接近性差，而且渦輪葉片材料也難于切削，因此加工制造渦輪葉片首選研磨加工方法。有很多方略影響著渦輪葉片研磨加工的生產(chǎn)率。
飛機(jī)的動(dòng)力裝置、燃?xì)鈩?dòng)力裝置和燃?xì)獗谜緶u輪機(jī)的運(yùn)行葉片和導(dǎo)向葉片的作用都是轉(zhuǎn)換能量，并進(jìn)一步影響效率。為了能夠承受高熱載荷，此類渦輪葉片須選用不易研磨加工的材料，而為了確保動(dòng)力裝置的效率，其對(duì)渦輪葉片的形狀和外形尺寸的精度以及表面加工質(zhì)量也有特別高的要求。因此，加工制造渦輪葉片首選研磨機(jī)加工方法。
渦輪導(dǎo)向葉片的研磨加工過(guò)程：導(dǎo)向葉片由葉片和一個(gè)底部及一個(gè)端部組成。在加工渦輪導(dǎo)向葉片樅樹形狀葉片根部時(shí)，使用的切削刀具必須具備很高的切削效率，并能確保導(dǎo)向葉片底部外形的精度。此外，底部的兩側(cè)還必須進(jìn)行研磨加工。端部加工只涉及到對(duì)Z形斷面、密封和平行凸肩的研磨。
在能夠加工的平面前，必須將葉片夾緊固定。夾緊固定葉片有兩個(gè)方法：硬點(diǎn)法和澆注法。采用硬點(diǎn)法需要一個(gè)設(shè)備，用該設(shè)備裝配在葉片結(jié)構(gòu)件的不同的設(shè)備和支撐點(diǎn)上并適當(dāng)張緊。而采用澆注法則是在導(dǎo)向葉片周圍澆注鋅合金材料，用鑄鐵件固定要先加工的設(shè)備面。這種方法，可將澆注固定的工件運(yùn)輸?shù)礁鱾€(gè)不同的加工作業(yè)點(diǎn)，并在各個(gè)加工作業(yè)點(diǎn)將工件重新進(jìn)行相對(duì)精準(zhǔn)的張緊固定。
此外，要根據(jù)加工葉片的批量大小來(lái)選擇最佳的研磨方法和研磨機(jī)床。為了提高研磨加工的精度和生產(chǎn)率，盡可能使工件在一個(gè)張緊裝置里固定后再進(jìn)行研磨加工，這樣可以縮短加工設(shè)備的配備時(shí)間。
旋轉(zhuǎn)式工作臺(tái)的研磨加工
進(jìn)行小批量研磨加工作業(yè)時(shí)，更適合使用帶有固定立式工作臺(tái)的立式機(jī)床進(jìn)行研磨加工作業(yè)，所有要求變換的動(dòng)作由砂輪來(lái)完成。帶有工作臺(tái)的磨床結(jié)構(gòu)緊湊，此外，除了完全固定式的工作臺(tái)外，還推薦使用旋轉(zhuǎn)式工作臺(tái)。采用旋轉(zhuǎn)式工作臺(tái)，工件可固定在一個(gè)張緊裝置里，在四周進(jìn)行工件研磨加工。
采用底托砂輪轉(zhuǎn)換裝置提高生產(chǎn)率
采用底托砂輪轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行加工作業(yè)的主要優(yōu)點(diǎn)是：加工作業(yè)時(shí)只需設(shè)置第一個(gè)工件便可達(dá)到非常精準(zhǔn)的研磨效果。為了對(duì)渦輪葉片進(jìn)行整體式研磨加工，根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同，2~4個(gè)能夠快速轉(zhuǎn)換的設(shè)備就夠了。采用底托轉(zhuǎn)換裝置可以顯著提高研磨加工作業(yè)的生產(chǎn)率，而刀具方面同樣有可以提高研磨加工作業(yè)生產(chǎn)率的措施，即砂輪轉(zhuǎn)換裝置的應(yīng)用。這種砂輪轉(zhuǎn)換裝置通常是半自動(dòng)化或全自動(dòng)化的，也可使用仰式雙研磨器來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)換刀具。當(dāng)使用成套砂輪進(jìn)行研磨加工時(shí)，左邊研磨器要能夠校正后面的研磨器。
這樣的研磨作業(yè)有兩個(gè)顯著的優(yōu)點(diǎn)：一是，多個(gè)金剛石輥定位在雙研磨器定位的兩個(gè)暗銷上，這樣省去了換裝。二是，在研磨加工作業(yè)時(shí)，工件的一個(gè)側(cè)面只與一個(gè)砂輪校正，而使用簡(jiǎn)單的研磨裝置則完全不同。由于磨損較大，兩個(gè)砂輪均需進(jìn)行校正。采用托盤轉(zhuǎn)換裝置的研磨設(shè)備可節(jié)省最多達(dá)75%的設(shè)備配備時(shí)間。
此外，在研磨設(shè)備的冷卻系統(tǒng)方面也存在著更加合理化的潛在可能性，這需要從冷卻系統(tǒng)的各種噴嘴著手。不能根據(jù)不同的研磨加工作業(yè)任務(wù)來(lái)更換冷卻系統(tǒng)的噴嘴，而是要在一個(gè)噴嘴上帶有不同的針閥截面，這樣就可以大大節(jié)省時(shí)間。
在上述研磨加工作業(yè)情況下，由3個(gè)閥控制的管子來(lái)輸送冷卻液，由閥的截面來(lái)決定向管子里加冷卻液的量，從而噴射出冷卻液。采用合理化噴嘴的方法除了最多可節(jié)省30%的配備冷卻系統(tǒng)的時(shí)間外，還有其他多個(gè)優(yōu)點(diǎn)：在冷卻系統(tǒng)要求較小冷卻液輸送量時(shí)，可使用較小型的泵和較小型的冷卻系統(tǒng)，并能夠減少電流消耗。
我們是在探索如何減少研磨機(jī)床配備時(shí)間的過(guò)程中得出了這些方法。采用上述方法，配備研磨機(jī)床的時(shí)間由原來(lái)的2h縮短了一半多，也就是少于1h。此外，使用這種方法，研磨機(jī)床的附屬機(jī)組小，砂輪磨損低，整個(gè)研磨機(jī)床能效高。
控制機(jī)器人
決定研磨加工車間生產(chǎn)率的重要因素有研磨機(jī)床的加料和出料，這也包括工件和刀具的輸送。一個(gè)智能化的技術(shù)解決方案是讓輸送帶和懸掛設(shè)置的控制機(jī)器人實(shí)現(xiàn)聯(lián)合控制，機(jī)器人固定在機(jī)床的上方，(例如固定在研磨加工間的天花板上)，這樣的設(shè)置有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。這樣對(duì)操作人員來(lái)說(shuō)不存在潛在的風(fēng)險(xiǎn)。
如果操作人員和機(jī)器人在同一高度作業(yè)，風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)很大。這樣，與通常操作人員和機(jī)器人在同一高度作業(yè)的機(jī)床相比，這樣的研磨加工車間可在很大程度上省去安全設(shè)備和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防設(shè)備。此外，這樣的研磨加工車間里的機(jī)床操作范圍的可接近性也大大改善。由于距離較短，輸送帶的工件進(jìn)料和出料由機(jī)器人控制，這樣便縮短了工件進(jìn)料和出料的時(shí)間。由于機(jī)器人懸掛式設(shè)置在研磨機(jī)床的上方，因此不需要另外占位，這樣重要的是研磨加工車間占位面積較小，從而節(jié)省了生產(chǎn)成本。這樣在研磨機(jī)床旁可設(shè)置研磨器和金剛石輥機(jī)組，機(jī)器人同樣可以控制研磨器和金剛石輥機(jī)組。這樣也會(huì)進(jìn)一步節(jié)省研磨加工作業(yè)的時(shí)間和成本。
工件輸送帶的設(shè)置實(shí)現(xiàn)了研磨加工車間的人們所希望的靈活性。對(duì)于全自動(dòng)化加工作業(yè)的研磨機(jī)床，工件輸送帶要設(shè)置得明顯高于操作人員的頭部高度，這樣可以最大程度地確保研磨機(jī)床的可接近性。應(yīng)靈活設(shè)置研磨加工車間的工作，比如在進(jìn)行小批量工件加工或是不斷更換研磨加工渦輪葉片時(shí)，可手工進(jìn)行工件控制，為此，研磨機(jī)床設(shè)有一個(gè)符合人體工程學(xué)高度的操作手柄。
DS型雙軸同步研磨機(jī)床的加工靈活性佳，Micro-Cut 4型研磨機(jī)床便是雙軸同步研磨機(jī)床。而在投資少、對(duì)機(jī)床較小靈活性要求低時(shí)也可選擇單軸研磨機(jī)床。當(dāng)然，可以想象，這些單軸研磨機(jī)床也可在研磨加工車間內(nèi)以其他形式進(jìn)行擺放。
對(duì)每個(gè)面進(jìn)行測(cè)量
在研磨加工飛機(jī)渦輪葉片時(shí)，第一臺(tái)機(jī)床同步研磨渦輪葉片兩側(cè)的樅樹形狀葉片外形，第二臺(tái)機(jī)床同步研磨渦輪葉片的兩個(gè)側(cè)面，第三臺(tái)機(jī)床研磨渦輪葉片內(nèi)外兩面帶有弧度的過(guò)渡區(qū)，內(nèi)側(cè)一面由一小砂輪進(jìn)行研磨加工，而外側(cè)一面由一大直徑的盆形砂輪進(jìn)行研磨加工，所有的渦輪葉片組合在一起構(gòu)成一個(gè)環(huán)形直徑。第四臺(tái)機(jī)床和第五臺(tái)機(jī)床研磨加工渦輪葉片的端部。在加工較大的渦輪葉片時(shí)，第四臺(tái)機(jī)床同步研磨加工，在渦輪葉片的端部?jī)蓚?cè)研磨出Z形剖面，在加工較小的渦輪葉片時(shí)，由于葉片出現(xiàn)依次干擾輪廓，所以要依次在渦輪葉片的端部?jī)蓚?cè)研磨出Z形剖面。第五臺(tái)機(jī)床用于研磨加工渦輪葉片底部復(fù)雜的剖面上的端面槽。
人們需根據(jù)所研磨加工的渦輪葉片的類型和用途來(lái)確定工件研磨加工的精度并確定測(cè)量點(diǎn)的數(shù)量。飛機(jī)渦輪葉片的研磨加工要求是，每個(gè)研磨加工面都必須進(jìn)行測(cè)量并形成文件。為了確保渦輪葉片研磨加工生產(chǎn)流程的合理化并獲得高生產(chǎn)率，每臺(tái)研磨加工機(jī)床均必須配備測(cè)量設(shè)備，根據(jù)測(cè)量設(shè)備的測(cè)量結(jié)果來(lái)校正研磨加工機(jī)床。