一種采用分布式保護措施的葉片表面滾磨光整加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明一種采用分布式保護措施的葉片表面滾磨光整加工方法，屬于機械零件表 面光整加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用分布式保護措施的葉片表面滾磨光整加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 發(fā)動機是飛機的心臟部件，葉片又是發(fā)動機的重要部件。葉片型面為自由曲面，葉 片的加工質(zhì)量對航空發(fā)動機的可靠性有著重要的影響，而葉片的表面質(zhì)量直接影響到葉片 的氣動性能，進而影響到航空發(fā)動機的性能。目前，對于葉片的光整加工有手工拋光、砂帶 拋光、磨粒流拋光、噴丸強化、激光沖擊強化等方式，但都存在一定的局限性。如手工拋光后 的表面紋理一致性差，影響發(fā)動機的動平衡性能和氣動性能，且勞動強度大、拋光周期長、 拋光環(huán)境惡劣。砂帶拋光后表面質(zhì)量得到明顯改善，葉片的形狀、位置尺寸保持良好，葉型 波紋度和表面粗糙度值明顯降低，進排氣邊沒有損傷，但未能有效引入殘余壓應力，同時設 備成本較高。磨粒流拋光夾具設計難、成本很高，且易引起葉片變形及厚薄不均等。噴丸強 化、激光沖擊強化可引入殘余壓應力，但強化后仍需通過其它光整工藝來進一步改善表面 完整性。
[0003] 滾磨光整加工技術(shù)具有整體加工、表面完整性特征參數(shù)綜合改善、經(jīng)濟可承受的 特征，現(xiàn)有技術(shù)中已有采用旋流式滾磨光整加工技術(shù)對葉片進行光整加工的方法，但仍存 在葉根部位加工效果差、易引起進排氣邊的過拋和葉片變形等問題；即使采用表面涂敷樹 脂及纏繞膠帶的保護方式保護進排氣邊，也存在效率低、可重復性差的問題。所以提出一種 有效實用的滾磨光整加工方法是亟待解決的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明一種采用分布式保護措施的葉片表面滾磨光整加工方法，其目的是通過采 用分布式保護裝置，控制葉片裝夾角度、調(diào)整加工順序和調(diào)整加工參數(shù)，實現(xiàn)葉片型面去除 量的一致性，且使葉片型面尺寸精度，形位公差均符合圖紙要求，防止在加工過程中葉片進 排氣邊的過拋，有效減少葉片加工過程中的變形，改善葉根部位加工效果，提高葉片的表面 完整性。
[0005] 本發(fā)明一種采用分布式保護措施的葉片表面滾磨光整加工方法，其特征在于：葉 片3和葉盆部位保護裝置4或葉背部位保護裝置7固定于夾具2上，夾具2連接于主軸1 上；加工時，將葉片3置入盛有加工介質(zhì)5的料箱6中，主軸1做繞其自身軸線的擺動運動， 料箱6做繞其自身軸線的旋轉(zhuǎn)運動，從而實現(xiàn)葉片的光整加工，所述的葉盆部位保護裝置4 或葉背部位保護裝置7安裝在葉片3上，并一同固定于夾具2上；所述的葉盆部位保護裝置 4和葉背部位保護裝置7是根據(jù)葉片葉盆部位和葉背部位的型面，使用3D打印技術(shù)制作， 可與葉片緊密配合，防止進排氣邊的過拋，有效減少葉片加工過程中的變形，起到保護葉片 的作用，并可重復使用；加工時，所述的葉片3需與初始裝夾位置呈空間角度布置，所述的 初始裝夾位置為葉片3的上端弦線與主軸1和料箱6的軸線連心線相垂直的位置，所述的 空間角度為葉片3相對于初始裝夾位置沿主軸1的軸線方向旋轉(zhuǎn)5°~25°，同時葉片3 相對于主軸1的軸線方向擺動10°~30°，旋轉(zhuǎn)方向和擺動方向均與料箱6的旋轉(zhuǎn)方向相 反，目的是有效提高葉片光整加工的效率和加工的一致性，改善葉根部位的加工效果；所述 的主軸1繞自身軸線做具有一定角度和頻率的擺動運動，在加工時能夠使磨料與葉片表面 充分接觸，有利于對葉片表面均勻加工，擺動角度為2°~10°，擺動頻率為2Hz~IOHz; 所述的料箱6繞自身軸線做具有一定轉(zhuǎn)速的旋轉(zhuǎn)運動，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速由與葉片接觸區(qū)域的磨料 速度V決定，磨料速度為lm/s~3m/s，磨料速度V(m/s)與料箱6的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速n(rpm)的關(guān)
入料箱6的加工介質(zhì)5中，加工深度為加工介質(zhì)5上表面到葉片3最上端的距離，加工深度 為 50mm~180mm。
[0006] 上述一種采用分布式保護措施的葉片表面滾磨光整加工方法，其具體加工步驟如 下：
[0007] 1)向料箱6中加入含有滾拋磨塊和拋光液的加工介質(zhì)5,料箱6繞其自身軸線做 旋轉(zhuǎn)運動；
[0008] 2)采用葉盆部位保護裝置4保護葉片，并將葉片3連同葉盆部位保護裝置4 一同 固定在夾具2上，夾具2連接于主軸1上，主軸1繞自身軸線做一定角度和頻率的擺動運動， 并插入到料箱6的加工介質(zhì)5中，用以實現(xiàn)葉片3的葉背一側(cè)的光整加工；
[0009] 3)采用葉背部位保護裝置7保護葉片，并將葉片3連同葉背部位保護裝置7 -同 固定在夾具2上，夾具2連接于主軸1上，主軸1繞自身軸線做一定角度和頻率的擺動運動， 并插入到料箱6的加工介質(zhì)5中，用以實現(xiàn)葉片3的葉盆一側(cè)的光整加工；
[0010] 4)更換加工介質(zhì)5,不采用保護方式，直接將葉片3固定在夾具2上，夾具2連接 于主軸1上，主軸1繞自身軸線做一定角度和頻率的擺動運動，并插入到料箱6的加工介質(zhì) 5中，完成對葉片整體的光整加工。
[0011] 本發(fā)明一種采用分布式保護措施的葉片表面滾磨光整加工方法的優(yōu)點為：本發(fā)明 針對葉片光整加工現(xiàn)狀，提出了一種采用分布式保護措施的葉片表面滾磨光整加工方法， 即分別采用葉片葉盆部位保護裝置和葉背部位保護裝置先對葉片局部進行光整加工，后去 除保護裝置進行光整加工，實現(xiàn)葉片表面的均勻加工，能避免加工過程中葉片的過拋和變 形，有效改善葉片表面的物理力學性能，綜合改善葉片零件的表面完整性，提高葉片及整機 的使用性能和壽命。
[0012] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明能夠在保證加工精度，即不破壞葉片原有的形狀、 尺寸精度的前提下，降低葉片表面粗糙度值，改善表面紋理，進而提高葉片零件的表面完整 性，并且能夠有效提高加工效率、降低加工成本。
【附圖說明】：
[0013] 圖1是采用分布式保護措施的葉片滾磨光整加工原理示意圖。
[0014] 圖中：1_主軸；2-夾具；3-葉片；4-葉盆部位保護裝置；5-加工介質(zhì)；6-料箱
[0015] 圖2是圖1的俯視圖。
[0016] 圖3是葉盆部位保護裝置以及葉背部位保護裝置。
[0017] 圖中：7-葉背部位保護裝置；
[0018] 圖4是葉片光整前的表面紋理。
[0019] 圖5是葉片光整后的表面紋理。
【具體實施方式】：
[0020] 實施方式1 :
[0021] 本實施實例提供了一種采用分布式保護措施的葉片表面滾磨光整加工方法，其特 征在于：葉片3和葉盆部位保護裝置4或葉背部位保護裝置7呈一定的空間角度固定于夾 具2上，夾具2連接于主軸1上；加工時，將葉片3置入盛有加工介質(zhì)5 (滾拋磨塊和拋光液 等）的料箱6中，主軸1做繞其自身軸線的擺動運動，料箱6做繞其自身軸線的旋轉(zhuǎn)運動， 從而實現(xiàn)葉片的光整加工。
[0022] 具體加工步驟：
[0023] 1)向料箱6中加入含有滾拋磨塊和拋光液的加工介質(zhì)5,料箱6繞其自身軸線做 旋轉(zhuǎn)運動，料箱轉(zhuǎn)速：46rpm。
[0024] 2)采用葉盆部位保護裝置4保護葉片，并將葉片3連同葉盆部位保護裝置4 一同 固定在夾具2上，夾具2連接于主軸1上，使葉片3相對于初始裝夾位置沿主軸1的軸線方 向旋轉(zhuǎn)15°，同時葉片3相對于主軸1的軸線方向擺動20°。
[0025] 3)主軸1繞自身軸線做一定角度和頻率的擺動運動，擺動頻率：3Hz，擺動幅度： 3° 〇
[0026] 4)將步驟2)中連接于主軸1的夾具2插入到料箱6的加工介質(zhì)5中，加工深度 (加工介質(zhì)5上表面到葉片3最上端的距離）為120mm。
[0027] 5)加工時間4min，用以實現(xiàn)葉片3的葉背一側(cè)的光整加工。
[0028] 6)采用葉背部位保護裝置7保護葉片，并將葉片3連同葉背部位保護裝置7 -同 固定在夾具2上，夾具2連接于主軸1上，使葉片3相對于初始裝夾位置沿主軸1的軸線方 向旋轉(zhuǎn)15°，同時葉片3相對于主軸1的軸線方向擺動20°。
[0029] 7)主軸1繞自身軸線做一定角度和頻率的擺動運動，并插入到料箱6的加工介質(zhì) 5中，擺動頻率：3Hz，擺動幅度：3°。
[0030] 8)將步驟6)中連接于主軸1的夾具2插入到料箱6的加工介質(zhì)5中，加工深度 (加工介質(zhì)5上表面到葉片3最上端的距離）為120mm。
[0031] 9)加工時間4min，用以實現(xiàn)葉