[发明专利]用于叶片型面超声强化的装置

说明书

本发明涉及一种用于叶片型面超声强化的装置，属于精加工领域。上六自由度平台与固定模块固定连接、中间连接板与上超声加载模块的六维力传感器固定连接，下超声加载模块的六维力传感器安装固定在固定模块上方，直线驱动模块安装在固定模块的上安装平台上，旋转驱动模块固定连接在直线驱动模块的下方，下六自由度平台与旋转驱动模块固定连接，叶盘装夹模块的中间连接件与下六自由度平台的平台II的上端固定连接。优点是上六自由度平台能够调整超声加载模块在六维自由度方向上的位姿，下六自由度平台能够调整叶盘加载模块在六维自由度方向上的位姿，可始终保持所述上、下超声加载模块的的轴线与叶片外法线重合。

技术领域

本发明涉及精加工领域，特别涉及一种用于叶片型面超声强化的装置。

背景技术

航空发动机依靠数量庞大的叶片完成对气体的压缩、膨胀以及以最高的效率产生强大的动力来推动飞机前进。作为航空发动机热工转换的关键部件，叶片长期处于高温、高压、高速气流的包围中，承受高频甚至超高频机械振动以及循环热载荷。此外，受服役环境的影响，叶片还可能受到大气腐蚀、异物撞击以及离心力等一系列外来作用。由此造成的失效事故不容忽视，尤其是高速旋转的转子叶片，因其数量多、形体单薄、载荷状况严酷、工作环境复杂而成为发动机使用和实验中故障率最高的零部件之一。据统计，在航空发动机中，叶片故障可占到总故障的40％以上。可见，叶片的性能直接影响飞机的性能、可靠性及经济性。

在引发上述结构失效的机制中以疲劳损伤、腐蚀和磨损较为常见，特别是疲劳破坏，已成为发动机叶片失效的主要形式，占所有断裂事故的80％～90％。在大多数情况下，结构的失效是从表面开始的。表面是疲劳裂纹萌生的重要部位，腐蚀和磨损也多始于表面。显然，叶片的表面质量是能否保证其长时间安全服役的关键指标之一。考虑到降低失效事故的发生概率，极大限度地延长服役寿命，节约维修成本，必须对叶片表面进行强化处理。

超声表面光整强化技术对精细光整表面有极微细的光整能力，对抗疲劳表面有极高的强化能力，零件的表面质量显著影响零件的耐磨性、耐腐蚀性、配合性和密封性等性能，对工件表面进行机械冷作硬化后，提高了加工表面的硬度和耐磨性，降低了表面粗糙度，且加工成本低，大大提高生产效益。

公开号为CN 108330264 A的发明专利公开了《一种轨迹可控的表面强化装置》，该装置包括机床底座、主轴进给模块、叶片装夹旋转模块、立柱进给模块、加工头进给模块以及超声滚压加工模块，主轴进给模块为片叶长度方向进给控制轴，叶片装夹旋转模块为叶片绕中心旋转控制轴，立柱进给模块为轨迹切割平面高度方向进给控制轴，加工头进给模块为轨迹切割平面水平方向进给控制轴。超声滚压加工模块对称布置在叶片装夹旋转模块的两侧，两个超声滚压加工模块同时对一个叶片的正反两个表面进行表面加强，该装置使用时通过控制叶片装夹旋转模块始终保持轨迹外法线水平，从而使得加工层轨迹的中面垂直于滚压头。

然而，实际上叶片加工时很难保证每个叶片的两个正反表面完全与中面始终保持平行，因此，只通过使加工层轨迹的中面垂直于滚压头，并不能保证超声滚压加工模块始终垂直于叶片表面，最终导致叶片表面强化效果不足。

发明内容

本发明提供一种用于叶片型面超声强化的装置，弥补现有强化装置不能保证叶片表面外法线与超声冲击装置轴线不能重合的不足。

本发明采取的技术方案是：包括固定模块、上六自由度平台、上超声加载模块、叶盘装夹模块、直线驱动模块、旋转驱动模块、下六自由度平台和下超声加载模块，其中上六自由度平台的平台I与固定模块的安装板固定连接、中间连接板与上超声加载模块的六维力传感器固定连接，下超声加载模块的六维力传感器安装固定在固定模块的上安装平台上方，直线驱动模块安装在固定模块的上安装平台上，旋转驱动模块固定连接在直线驱动模块的下方，下六自由度平台的平台I与旋转驱动模块的上端固定连接，叶盘装夹模块的中间连接件与下六自由度平台的平台II的上端固定连接，所述上超声加载模块和下超声加载模块轴线重合、且对称布置在叶盘装夹模块的上下两侧。