[发明专利]面向型面精度一致性的砂带磨削装置

说明书

技术领域

本发明属于柔性砂带磨削领域，具体地说，特别涉及一种面向型面精度一致性的砂带磨削装置。

背景技术

整体叶盘、航发叶片、汽轮机叶片等薄壁构件是飞机、船舶等的关键功能结构件，这些零部件的加工制造水平直接决定了航空航天、航海等行业领域的发展。一方面，这些薄壁构件具有复杂曲面，难以实现自动化加工；另一方面，对整体叶盘等关键零部件的加工精度和表面质量要求高，要避免表面烧伤、缺陷等表面质量问题，除此之外，还需要保证加工效率。

整体叶盘等薄壁构件主要采用钛合金和镍基合金等具有高强度、耐高温、耐腐蚀性能的材料制造，属于典型整体薄壁式、难加工的复杂结构件，一般先采用五轴数控铣削和线性摩擦焊等方式粗加工成型，然后进行打磨和抛光。目前，工程实际中主要采用手工打磨的方式，这种方式加工效率低，还存在废品率高、产品一致性差、经济效益低等诸多问题，严重制约了整体叶盘在航空航天领域的大面积推广和应用。

砂带磨削以砂带为磨具对工件表面进行加工，是一种弹性磨削，相比砂轮磨削可以获得更高的材料去除率、更好的表面质量。除此之外，砂带磨削的显著优点是其磨削灵活性和适应性更强，通过改变接触轮的尺寸可以实现平面，孔槽以及复杂曲面的磨削，类似整体叶盘的复杂结构件是砂轮磨削机床无法加工的，必须采用带小直径接触轮的砂带磨头进行磨削。郑州磨料磨具研究所耿直等从事了砂带磨削机理的试验研究，研究了接触轮、砂带以及磨削用量等对材料去除和表面创成的影响，为砂带磨削提供了理论支持。

近年来，自动化砂带磨削机床发展迅速，华中科技大学钟华珍等进行了汽轮机叶片数控砂带磨削的研究，多轴联动的数控机床以及相应的数控系统已经很成熟，如数控车床、铣床和加工中心，但多轴数控磨床的研究相对滞后，关键在于砂带研磨抛光装置，既要实现磨削力的调节，也要实现砂带线速度、收放卷等的控制。在工程上，国内尚未应用完全满足这些需求的研磨和抛光的磨头，很大程度上限制了多轴数控磨削机床的推广使用和发展。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种面向型面精度一致性的砂带磨削装置。

本发明技术方案如下：一种面向型面精度一致性的砂带磨削装置，其特征在于：支承板从内筒体中穿过，并与内筒体相固定，内筒体与外筒体支架可转动连接，在支承板的上端左右并排设置收卷轮和放卷轮，收卷轮及放卷轮由各自对应设置的第一伺服电机驱动，在所述支承板的上部左右并排设置第一过渡轮和第二过渡轮，支承板中部偏下的位置左右并排设置第一张紧轮和第二张紧轮，所述支承板的下端左右并排设置第三过渡轮和第四过渡轮，在第三过渡轮的左下方设置第五过渡轮，第三过渡轮的右下方设置第七过渡轮，所述第四过渡轮的右下方设置第六过渡轮，第四过渡轮的左下方设置第八过渡轮，在所述支承板的底端悬吊安装接触杆，该接触杆的下端安装接触轮，砂带的一端缠绕在收卷轮的带槽内，砂带的另一端绕过第一过渡轮、第一张紧轮、第三过渡轮、第五过渡轮、第七过渡轮、接触轮、第八过渡轮、第六过渡轮、第四过渡轮、第二张紧轮及第二过渡轮，最后缠绕在放卷轮的带槽内。

采用以上技术方案，驱动收卷轮的第一伺服电机为收卷电机，驱动放卷轮的第一伺服电机为放卷电机。伺服驱动器控制收卷电机正转，收卷电机将动力传递给收卷轮，使收卷轮正转进行收卷；与此同时，放卷电机的驱动器控制放卷电机正转，放卷电机将动力传递给放卷轮，使放卷轮正转进行放卷。磨削过程中，通过第一伺服电机的力矩控制确定砂带张紧力的大小，保证磨削工件的精度和表面质量，同时减少磨削过程中的断带等故障。卷轮的收放卷取决于第一伺服电机的转向和砂带缠绕的方向。为了实现砂带的往复磨削，到达一定位置后，收卷电机反转带动收卷轮反转，放卷电机反转带动放卷轮反转，这样收卷轮切换成放卷，放卷轮切换成收卷。第一伺服电机的瞬时加速度取决于两个卷轮上砂带卷的直径大小。内筒体与外筒体支架可转动连接，可同机床其他轴进行联动，进行复杂曲面的磨削抛光。

以上结构砂带轮系空间布置合理，能够确保砂带运行的可靠性。第一张紧轮和第二张紧轮主要用于砂带往复换向时张紧砂带，防止砂带发生跑带现象。张紧轮距离接触轮较远，在支承板的下端也设置过渡轮，第五、第六过渡轮使砂带保持较大幅度的张开，减少砂带的跑带；第七、第八过渡轮主要用于收拢砂带，以适应接触轮较小的尺寸。