[发明专利]一种用于整体叶盘表面抛光的柔性磨头

说明书

技术领域

本发明涉及一种抛光加工用的柔性磨头，特别是一种用于整体叶盘表面抛光的柔性磨头。属于航空发动机设计与制造技术领域，适用于发动机整体叶盘叶片曲面抛光加工工艺。

背景技术

航空工业的发展对发动机的需求量日益增大，对发动机叶盘叶片表面质量、型面精度要求非常高。现代机床多轴联动加工技术已实现叶盘多轴铣削加工，但是由于叶盘叶片表面属多自由度空间自由曲面，且多轴联动铣削后的叶盘叶片表面波纹度及刀痕较重，因此，在铣削加工后需要对叶盘叶片表面进行光整加工，以提高其表面精度及光洁度，降低表面粗糙度。

由于叶盘具有通道窄、叶展长结构复杂的特点，导致其自动化抛光工艺过程难以实现，手工操作抛光打磨是目前较为广泛应用的抛光加工工艺方法，其效率较低、抛光质量不高、一致性差、稳定性差及工作量大，严重影响着发动机整体叶盘生产制造水平。

中国专利200520123967.5中公开了一种单向柔性磨头机构，用于数控弧齿锥齿轮顶倒棱磨削，通过安装在电机主轴上部的两组弹簧，自动调整砂轮的上下移动，保证了磨削精度。在专利200710156215.2中描述了一种刚性散体柔度可调抛光磨头，其以皮制材料作为工作面抛光囊，囊内填充有导磁刚性颗粒，是一种对自由曲面适应性好、可实时控制抛光囊刚度、曲面抛光效率高的抛光磨头。专利97208573.4中提出了一种气动补偿抛光磨头，通过轴向气缸的位移调整，来补偿砂轮因磨损产生的与工件之间的间隙，保证了抛光质量。在专利200720056842.4中介绍了一种行星仿形抛光磨头，利用传动齿轮组，使磨轮可以跟随曲面上下滑动，始终与工件抛光表面贴合，获得均匀抛光效果。专利200720057315.5中公开了一种新型盘式抛光磨头，磨头轴与磨盘中心结构架之间设有弹性连接结构，实现旋转平面360°内全方位多角度灵活转向偏摆的盘式抛光磨头，质量稳定。

上述技术中的几种磨头结构都从一定程度上实现了磨头柔性效果，部分结构实用于平面类零件的表面抛光，但对形状复杂曲面抛光存在严重的不足，尤其是对于整体叶盘这种通道窄、易变形、质量要求高的零件，其抛光方法均不可行，无法完成对叶盘的自动化抛光。

为了获得叶盘叶片高质量的表面精度及光洁度，降低其加工过程中的零件报废率，本发明提出了一种对整体叶盘表面抛光的柔性自适应磨头，选择砂带百叶轮作为抛光工具，通过对其加工过程中的控制，使其适应叶盘叶片复杂曲面，避免刚性冲击导致的表面变形和质量缺陷，最终完成叶盘叶片表面自动化抛光加工工艺过程。

发明内容

为了克服现有技术中抛光加工工艺效率较低、抛光质量不高、稳定性差及工作量大的不足，本发明提供一种用于整体叶盘表面抛光的柔性磨头，其目的是使磨头能适应叶盘叶片复杂曲面，同时避免刚性冲击导致的表面变形和质量缺陷，从而以自动化抛光工艺方法替代手工操作抛光加工工艺，提高了加工效率，同时提高了叶盘表面质量。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：该柔性磨头包括主轴外套、柔性驱动机构、电主轴结构；柔性驱动机构包括气缸、气缸顶盖、滑动体；所述气缸为矩形；所述气缸顶盖为圆柱形薄平板，中心有一小直径通孔，以使气缸活塞穿过；所述滑动体为薄壁圆筒，中心有一沉孔，沉孔与气缸活塞轴配合，滑动体在与气缸顶盖表面接触的平面内进行小位移移动；柔性驱动机构与主轴外套、电主轴结构连接；所述主轴外套为薄壁圆筒状，圆筒壁外侧面设置有两对称摆动轴安装平面，平面上分布有螺纹孔，用于对柔性磨头的摆动支撑；电主轴结构嵌套固定于主轴外套内，柔性驱动机构驱使电主轴结构在主轴外套内进行径向及轴向的微位移动作，电主轴结构为柔性抛光磨头提供动力，使砂带百叶轮刀具进行高速旋转。

所述主轴外套周向分布有间隔为120度的三组相同的沉孔，每组设置有两个相同沉孔，用于安装柔性驱动机构，每两个相同沉孔之间沿轴向有过渡平台，平台上设置有通孔安装位移传感器，主轴外套尾端直径小于前端直径，呈棱台结构，用于安装柔性驱动机构。

所述的电主轴结构包括电主轴、主轴内套；电主轴前端为可调直径弹簧夹头用于夹持刀具；电主轴与主轴内套轴孔配合，主轴内套周向固定位置上均匀分布有三个气缸安装平面，其上分布有螺纹孔，用于安装气缸，三个平面处各有一平面凹槽，用于传感器进行位移感应检测，主轴内套底端分布有一大直径圆台，与主轴外套底端进行配合支撑。