航空发动机叶片柔性抛光技术

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaMar．252012Vof33No．3573．578ISSN1000—6893ON11-1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．CRhkxb@buaa．edu．cn文章编号：looO一6893(2012)03—0573—06航空发动机叶片柔性抛光技术段继豪，史耀耀*，张军锋，董婷，李小彪西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室，陕西西安710072摘要：基于发动机叶片结构特点及其抛光工艺要求。为实现叶片型面及阻尼台自动

2、化抛光。满足其型面及进排气边尺寸、粗糙度等质量要求，消除叶片犁面波纹对抛光丁艺的影响，对砂带棠性抛光工艺装备技术进行研究。提出基于抛光力控制的砂带柔性磨头抛光工艺方法．并对其抛光T艺过程、抛光力控制进行研究．通过对叶片自动化抛光编程及抛光轨迹路径规划技术研究，最终实现发动机叶片高效柔性抛光丁艺。抛光试验结果表明，柔性自动化抛光后叶片型面尺寸精度可达±0．06iTlm。粗糙度低于R。0．4，与传统手T抛光方法相比，大大提高其抛光效率及表面质量稳定性，降低劳动强度，且减少粉尘污染。关键词：发动机叶片；柔性；抛光工艺；砂带；

3、自动化中图分类号：V261．2+5文献标识码：A叶片是航空发动机动力能源装置的关键部件，发动机依靠叶片完成对气体的压缩和膨胀，以最高效率产生强大动力推动飞机前进丁作。随着气动技术、结构技术及材料技术的不断发展。为了提高发动机叶片性能，其形状日益复杂、尺寸日益增大，宽弦风扇叶片、掠形转子叶片等新型结构不断被研发Llj。而叶片型面属空间自由曲面，自动化抛光工艺实现相对困难，严重影响其生产效率，且叶片型面尺寸精度及表面质量低下直接影响着发动机使用性能[2]。而抛光作为叶片加工成型的最终丁艺直接决定叶片表面质量，对其自动化抛光

4、工艺技术研究显得尤为重要。目前，国内对叶片抛光普遍采用人工打磨方法，该方法效率低下、劳动强度大、质鼍不稳定，制约着航空事业的发展。同时，国内科研机构对叶片抛光技术进行大鼍研究，如重庆大学研究的数控叶片磨床日’5]，吉林大学提出的双磨头叶片抛光工艺【61实现了无阻尼台叶片表面磨削，华中科技大学对叶片磨削性能做了大量研究，但抛磨后叶片型面质量较低，尤其是叶片进排气边质量无法满足加工要求，所以尚无法实现其工程应用。而国外叶片抛光技术相对比较成熟，如英国Cyril—Adams生产的涡轮叶片砂带磨床和Rolls—Royce生产的

5、叶片宽砂带型面磨床，德国Metabo公司CNC汽轮机叶片磨床，日本三菱公司研制的用于汽轮机叶片多轴数控砂带磨床等[7-10]。且投入工程应用，取得较高的叶片表面质量，但机床成本较高，尚无法实现叶片全自动多要素抛光。且对国内实行严密技术封锁。因此，本文以发动机薄壁叶片为研究对象，展开其自动抛光技术研究，设计柔性砂带抛光磨头，自主研发数控抛光机床，并经过大量的抛光试验，收稿日期：2011—06—24：退修日期：2011．08—24；录用日期：2011．10—10：网络出版时闻：2011—10—1415：05网络出版地址：W

6、WWcnkinet／kcms／detail／11．1929．V．20111014．1505．004．mmIDOI：ONKI：11-1929／V．20111014．1505．004基金项目：国家自然科学基金(51005184．50975237)*通讯作者Tel．：029—88492851E-mail：shiyy@nwpuedu．cn飘摄榕武lOuanJH。ShiYY，ZhangJF。etal．FlexiblepolishingtechnologyforbladeofaviationengineActaAeronautic

7、aetAstronauticaSinica．2012．33(3)：573-578踱犁隶．吏耀耀．张军锋。等j航空发动机叶片柔性抛光技术。航空学报．2012．33(3)：573-578．574航空学报Mar252012VoI33No3验证其方案可行性，得到较高的叶片表面质量，提高其加工效率，为叶片生产加工奠定了一定的基础。1抛光工艺要求及方法提出薄壁叶片型面属空间自由曲面，其特点为叶片薄、波纹度大、型面复杂，如图l所示，从而导致叶片在抛光过程中容易产生变形，抛光轮难以适应自由曲面，且容易产生欠抛和过抛现象，影响叶片表面完

8、整性甚至造成叶片报废。因此，基于砂带的弹性磨削效果，为避免叶片变形、适应其自由曲面，本文提出具有柔性功能的砂带机构，实现砂带接触轮与叶片之间的柔性接触，对抛光接触轮与叶片型面接触力进行实时控制，避免刚性冲击及过切现象，适应叶片表面波纹度，有效去除铣削后所产生的波纹。装备难以实现一次装夹完整抛光工艺。因此，将叶背叶盆、阻尼台、叶片根