[发明专利]一种用于复杂曲面的砂带研磨装置

说明书

技术领域

本发明属于砂带磨削技术领域，具体涉及一种用于复杂曲面的砂带研磨装置。

背景技术

砂带磨削技术是利用进行磨削运动的砂带作为磨具对被加工物表面进行研磨抛光的技术，它是一种弹性加工，具有许多其他加工手段不可比拟的优势，在一些特殊工件加工方面，它有着不可替代的作用。随着砂带磨削技术和装置的快速发展，砂带研磨机床已经发展为一种加工效率高、适应性强、应用范围广、使用成本低、操作安全方便的精加工设备。特别是对于加工如航空发动机叶片等具有复杂曲面的薄壁结构件，小尺寸的复杂型面、面间接合部位的研磨加工，其优势尤为明显。通常来讲，砂带研磨机床是由驱动装置带动砂带运动，通过一定数量的张紧轮将砂带张紧，通过接触轮或支承板提供压力产生对工件的接触压力并形成切削角度，完成对工件的研磨加工。

在我国，由于研磨技术和研磨装置的相对落后，以及具有复杂几何形状表面的工件的难加工性，这类工件（如航空发动机叶片和汽轮机叶片等异形结构工件）的研磨加工往往是通过人工手持加工刀具或工件进行的。虽然在一定程度上这样的方法能够完成复杂曲面的研磨抛光，但是加工质量因操作人员的自身条件而参差不齐，往往导致加工出的工件质量管控难、精度较低、型面质量较差、产品一致性很难保证。同时，传统方法磨削得到的航空发动机叶片，其表面磨削纹路多为横向纹路，而研究表面，若叶片具有纵向纹路，其疲劳强度较传统磨削加工叶片将有很大的改善。

为了实现砂带磨削技术在复杂曲面加工的广泛应用，重庆大学、重庆市材料表面精密加工及成套装备工程技术研究中心对精密砂带研磨特性、曲轴连杆颈砂带随动研磨、船用螺旋桨叶片和航空发动机叶片砂带磨削做了相关研究。此外，吉林大学对自由曲面砂带研磨、叶片双面砂带磨削工艺进行了相关探索，华中科技大学也对轮毂复杂曲面砂带磨削进行了相关研究。

但是，上述研究的成果尚未形成很好的砂带研磨装置以应对以航空发动机叶片为代表的复杂表面异形结构工件的研磨加工，国内也尚未应用能加工此类工件的专用砂带研磨装置，对于航空发动机叶片纵向磨削从而改善其疲劳强度等力学性能的需求还无法满足。从更大的范围来看，对于一些特殊的零件，在加工时不能快速旋转又不能用高速运动的刀具进行磨削时，现阶段只能进行低效率的手工打磨。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于复杂曲面的砂带研磨装置，其在加工具有复杂表面异形结构工件时，能够满足工件不快速旋转，砂带没有较高的切削速度的条件下的加工要求。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种用于复杂曲面的砂带研磨装置，包括X轴床身、Y轴床身、Z轴床身、工作台组件、磨头座和磨头组件。

所述X轴床身上表面的一端沿X轴方向平行设有两根X轴导轨；Z轴床身的底部通过X轴滑动底座以单自由度配合的方式滑动安装在X轴导轨上；Y轴床身设置在X轴床身上表面的另一端，在Y轴床身上表面沿Y轴方向平行设有两根Y轴导轨，工作台组件通过Y轴滑动底座以单自由度配合的方式滑动安装在Y轴导轨上。

在所述Z轴床身上、且面向Y轴床身3的一侧平行设有两根Z轴导轨，Z轴滑动底座以单自由度配合的方式滑动安装在Z轴导轨上，在Z轴滑动底座上设有弧形导轨，在该弧形导轨上安装有弧形齿条；所述磨头座的下端铰接在Z轴滑动底座上，磨头座的上端滑动安装在弧形导轨上；所述磨头组件铰接在磨头座上。

所述磨头组件包括磨头架、收卷轮、放卷轮、摆杆、浮动轴、接触杆和砂带；所述收卷轮和放卷轮对称设置在磨头架上；摆杆的中心铰接在磨头架的中间线上，摆杆的两端分别设有导向轮；接触杆的下端设有接触轮，接触杆的上端与浮动轴的下端连接,浮动轴的上端固定在磨头架上；在接触轮与导向轮之间设有张紧轮，在张紧轮与导向轮之间设有过渡轮a，在张紧轮与接触轮之间设有过渡轮b，张紧轮、过渡轮a和过渡轮b均为两个以上的双数、且相对于磨头架中间线对称设置；所述砂带以带卷的形式缠绕在放卷轮上，砂带的卷出端绕过过渡轮a、导向轮、张紧轮、过渡轮b和接触轮后缠绕在放卷轮上。

采用本发明技术方案，具有如下有益效果：

本发明中，砂带缠绕在放卷轮、收卷轮、接触轮及中间过渡轮系上，在这些轮系的共同作用下，砂带能够产生一定速率的磨削运动。通过六轴联动的方式驱动接触轮,本方法能够实现航空发动机叶片等具有复杂曲面结构的工件只做进给运动的条件下，进行纵横两个方向的磨削加工，而纵向磨削加工所产生的磨纹能够改善工件的疲劳强度等力学性能，获得很好的加工效果。通过六轴联动的控制方式，还能够实现复杂曲面结构的工件其他部位如叶片的根部、曲面的边缘等的加工。