砂带抛光涡轮叶片数控工艺分析

1.1整体刀盘CNC砂带磨削方法
1.2.3整体刀盘刀根磨削

图1新砂带磨削方法示意图
新型砂带磨削将砂带8缠绕在储料轮1、收线轮9、过渡轮2、张紧轮3、包角控制轮4和接触轮6等轮系上，通过磨头接触杆7 控制砂带与工件表面5的接触压力Fa，在磨削进给速度vf的作用下，储带轮和收卷轮同步运动，在带轮半径 RL 和 RR 不断变化，通过控制同步运动速度 nL、nR 和旋转角度 θL、θR 保证皮带同步线速度 vsL 和 vsR 以及皮带张力 TL 和 TR 相同，从而形成砂带往复线速度 vs. 完成一个磨削循环后，用过的砂带由卷轴驱动电机缠绕在卷轴上，新砂带由存储卷轴驱动电机输送到成型磨削区。
砂带在整体式刀盘刀面上的磨削过程如图2所示：磨头的接触杆与工件表面形成恒定角度φ，接触轮支撑砂带，在磨削接触压力Fa的作用下紧贴整体刀片的圆盘刀型；皮带传动辊以恒线速度驱动皮带，同时磨头以速度vf作进给运动，实现皮带在刀面上的磨削。
新型砂带磨削对整个刀盘的精密磨削具有以下优点：
(1）砂轮系统的运动由储料轮驱动，砂带不断自动更新；
(2)在砂轮系统的共同作用下砂带能产生一定速率的磨削运动。在工件只进行进给运动的情况下，利用砂带微切削的快速堆积效应，实现铣削残层的高效去除；
(3)接触杆通过磨头实现压力控制，以适应磨削过程的变形。
此外，整个刀盘单位抛光面积的砂带损耗低（一般为3～5mm/cm2）。

图2
整体叶盘砂带磨削刀面 1.2 整体刀盘CNC砂带磨削全面磨削分析
1.2.1整体刀面磨削
整个叶片盘的叶片之间的空间狭窄。当砂带在磨削过程中与不同截面的刀片形状接触时，接触杆很可能与刀片发生碰撞并产生干扰。为了保证在皮带接触宽度方向上满足叶片曲面半径的变化，将接触轮的半径和接触轮与皮带的宽度更小化。整个刀盘的刀面磨削过程如图3所示，整个刀盘的刀面曲率变化很大。为减少加工时磨头换向次数，减少运动精度误差对表面精度的影响，提高加工效率。

图 3 仿形磨削叶片图 4 整体叶盘表面叶片磨削轨迹

1.2.2整体叶片刃口磨削
整个刀盘的刀刃曲率变化较大，磨削时容易变形导致表面不连续。但由于刀盘边缘较宽，磨头与刀片之间几乎没有干涉。在磨削过程中，在满足刀盘加工效率和精度的前提下，利用砂带磨削的弹性特性，优化磨削参数，确定合理的走步步长和步长，减少走步步长。和台阶长度对轮廓精度的影响，使刀刃轮廓精度达到设计要求。
刀盘刃口磨削如图5

图5 整体叶盘刃口磨削
整体刀盘磨削装置采用西门子840D数控系统。CNC加工软件为自主研发的砂带磨削加工软件系统TBGS。本软件具有加工面的模型导入和提取、刀具位置计算和刀具路径生成，模拟加工、CNC代码生成和传输功能，可完成CNC加工代码生成、仿真、CNC代码向CNC传输等任务。砂带机。具有精度高、系统稳定的特点。磨削过程中，整个刀盘通过特殊工装定位夹紧在高精度旋转转盘上。根据刀型数据，由高端数控系统控制，实现砂带与刀型的定点接触，
整个叶盘的叶根（叶片根部）表面分别由叶身型面、叶根圆角和流道面组成。曲率半径小（最小曲率半径为1.25mm），刀片间距小，磨料系统可达性差。在抛光过程中，磨头接触杆容易与刀片发生干涉。因此，在磨削叶根时，尽量减小磨头的旋转角度。整体叶盘根部研磨示意图见图6

图6整体叶盘研磨叶根
为实现叶根磨削，应在磨削过程中施加轴向力。采用新型砂带磨削方式。加工中使用的砂带具有布基薄、柔韧性大的特点。它可以与传统砂带无法应用的小曲率半径的接触轮配合。问题太小，无法实现叶根圆角小曲率半径的磨削。
整个叶盘根带磨削过程分析如图7所示，为实现叶根磨削，接触轮直径为2.5mm。同时，由于根部研磨空间小，研磨热难以快速散发。因此，在磨削过程中应选择合适的冷却方式，并合理配置冷却角度θ，以达到理想的冷却效果。整个叶盘叶根残差分布不均，以根部中心残差较大。为保证叶片根部的精度，应先磨削中心部分，再分别磨削两侧，可有效避免尖角等缺陷。

图 7 砂带磨削叶根工艺分析

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