整体叶盘数控砂带磨削技术及其试验

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1、叶盘关键制造技术KEYMANUFACTURINGTECHNOLOGYOFBLADEDDISK整体叶盘数控砂带磨削技术及其试验1122122刘智武，陈贵林，黄云，邹莱，刘秀梅，肖贵坚，张美（1.中国航发西安航空发动机有限公司，西安710021；2.重庆大学机械传动国家重点实验室，重庆400044）[摘要]针对航空发动机整体叶盘结构复杂、材料难加工，铣削加工后粗糙度无法达到设计要求，铣削纹理明显，目前的手工抛光难以满足整体叶盘表面质量和型面精度要求的现状，提出了整体叶盘数控砂带磨削技术及其工艺试验。概述了整体叶盘砂带磨削研究进展，分别从新型砂带磨削技术和自适应砂带磨削技术

2、等方面阐述了整体叶盘全型面数控砂带磨削技术。介绍了整体叶盘全型面数控砂带磨削试验装置及其数控磨削加工软件，利用该装置完成了4种不同级别的整体叶盘精密磨削加工试验。结果表明：整体叶盘磨削后，表面粗糙度小于0.4μm，型线精度小于0.05mm，同时型面精度一致性显著提高。关键词：整体叶盘；数控；砂带；磨削；抛光DOI:10.16080/j.issn1671-833x.2016.21.093航空发动机整体叶盘是新一代在国外，美国ACME、Huck等公先进航空发动机实现结构创新与技司采用机器人夹持抛光轮和砂带磨[1]术跨越的核心关键零部件。这种头的方法实现了整体叶盘的精密加创

3、新结构大大降低了整体叶盘重量、工，并且取得良好的效果。德国的减少了气流的泄露，对于改善压气机Metabo公司采用六轴联动砂带磨削的稳定性、减少了轮盘沿径向的温度技术实现了航空发动机叶片型面的梯度、降低发动机故障率、提高其耐加工，但是目前仍然没有解决叶片根[2-3]久性与可靠性具有重要影响。部及边缘的加工，而且对于整体叶盘[2]目前整体叶盘叶型加工的主流的加工，还鲜见报道。工艺是数控精密铣削加工→手工抛重庆大学黄云等针对国内整体光→振动（或磨粒流）光饰，由于铣叶盘的设计、制造工艺的需求，运用削加工存在切削刀痕，仅靠振动（或七轴六轴联动数控砂带磨削技术实磨粒流）光饰工艺无

4、法有效去除铣现整体叶盘的抛光加工，提出了一种刘智武削刀痕，手工抛磨预处理仍是目前国适用于航空航天整体叶盘叶片内、外研究员级高级工程师，中航发动机[6-7]内主要的整体叶盘加工方式，存在形弧面的砂带磨削装置。在此基础机械加工技术领域首席技术专家，长期[8]从事航空发动机盘环、机匣等关键零部状尺寸可控性差，型面精度、表面质上魏和平对整体叶盘叶片内外弧件的制造及航空先进制造技术的研究量一致性差，表面纹理不一致问题，型面砂带磨削技术进行了研究。刘工作，曾获中航工业技术奖10项，国防[9]同时存在工人劳动强度大，加工效率召洋对整体叶盘叶片型面砂带磨及省部级技术奖3项。低，对操作

5、人员的技能水平要求高，削路径规划与机床空间轴系进行了[10]难以满足四、五代机整体叶盘的产品分析。同时，Xiao和Huang通过[4-5]要求。对整体叶盘定载荷自适应数控砂带2016年第21期·航空制造技术93叶盘关键制造技术KEYMANUFACTURINGTECHNOLOGYOFBLADEDDISK磨削加工方法以及进排气边砂带磨2）。张紧轮削技术的研究，提高了整体叶盘单个新型开式砂带磨削主要包括卷砂带vs叶片型面磨削精度以及表面质量。带轮1、10，过渡轮2、4，张紧轮3，接吉林大学张雷等设计了一种用v触轮6，接触杆7。初始砂带缠绕在接触轮f于整体叶盘自动磨抛的砂带工

6、具系卷带轮1上作为储带轮，砂带依次绕工件统，可以实现对整体叶盘叶片凸面和过过渡轮2、张紧轮4、过渡轮3、接凹面的磨抛，有效避免磨抛过程中砂（a）闭式砂带磨削触轮6，最后缠绕在卷带轮9上。[11]带与相邻非磨抛叶片的干涉。在该方法通过压力控制轴7控制薄膜砂带放卷此基础上，提出了用于整体叶盘叶砂带与工件型面的接触压力Fa，在磨工件片进排气边和叶根磨抛的集成式工削进给速度为Vf的同时，储带轮与[12]具系统，并对其进行了研究。张卷带轮的同步运动保证在带轮半径[13]vf收卷福庆对整体叶盘磨抛机床虚拟样RL和RR不断变化的情况下通过控机结构静动力学分析来研究其静动制同步运动转

7、速nL和nR以及转角态特性，并建立了整机多柔体动力接触轮vsθ和θ保证砂带同步线速度VLRsL[14]（b）开式砂带磨削学模型。张小光采用CATIA建和VsR以及砂带拉力TL和TR相同，立机床的三维模型，并运用ANSYS图1砂带磨削示意图进而形成砂带往复运动线速度Vs。Workbench对立柱和床身结构进行Fig.1SchematicdiagramofabrasivebeIt新型砂带磨削方法对实现型面[15][16]grinding了优化。孙振江和徐义程对精度一致性具有如下优势：一方面整体叶盘磨抛力/位解耦控制进行闭式砂带磨削形式在磨削过程通过收卷轮