专利名称：自由曲面砂带磨床的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种叶片磨削抛光设备，适用于各类燃气轮机叶片型面的 高效砂带磨削和抛光。
技术背景燃气轮机叶片可分为柱型和扭曲型两种，通常型面是由不规则的空间复杂 曲面组成。由于其使用场合的特殊性，要求叶片具有较高的表面质量，如某压气机一级动叶片的表面粗糙度值就要求小于Ra0.4pm。目前国内外大型汽轮机 制造厂家多采用五轴联动数控叶片铣削中心来加工精锻后的叶片，再用手持式 砂带或砂轮机对叶片上的铣削刀痕进行人工打磨，不仅加工效率低、工人的劳 动强度极大，而且加工质量不稳定，难以保证精度，特别是对于大型复杂型面 叶片来说，人工方式拿着叶片进行磨抛的难度大，效率很低。国外经过数十年的研究，德国IBS Polisys (原Metabo Polisys Gmbh&Co.KG) 公司和日本三菱重工业株式会社相继研制出了高性能六轴多联动数控叶片砂带 磨床，其作为高端军民两用机床装备，对华进行了技术封锁和高价垄断。由于 该类数控设备的各坐标均采用数控伺服系统，使得其成本及操作难度大大提高。 实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种加工效率较高的自由曲面砂 带磨床。本实用新型的技术方案如下 一种自由曲面砂带磨床，包括床身、主轴驱 动机构和尾座，其关键在于A、 在所述床身的上表面沿其长度方向平行设置有两根X轴导轨，该X轴导轨上支撑有滑动工作台，在滑动工作台的一端安装主轴驱动机构，另一端安装 尾座，尾座能在滑动工作台上表面的辅助导轨上滑动；B、 在所述床身的中部安装减速电机，该减速电机的输出轴朝上并套装齿轮， 所述齿轮与固定在滑动工作台底面的齿条相啮合；C、 在所述床身的旁边设置有升降平台，该升降平台的上表面平行铺设两根 Y轴导轨，在Y轴导轨上支撑有导向座，该导向座能在Y轴导轨上滑动D、 在所述导向座的顶部安装套管，该套管中穿设有连接轴，连接轴与定位 板的一个侧面固定连接，在定位板的另一侧面上安装套筒，且套筒中穿设有支 撑轴；E、 所述支撑轴的一端安装驱动电机，该驱动电机的输出轴上套装主动轮； 在支撑轴的另一端固定有连接支座，该连接支座上安装接触轮和拉杆，并且接 触轮通过砂带与所述主动轮连接。采用以上技术方案，主轴驱动机构与尾座结合，可用于装夹待磨抛的叶片， 且主轴驱动机构能带动叶片绕其轴线旋转，实现A轴方向的运动；尾座在滑动 工作台表面的辅助导轨上沿X2轴方向滑动，以便于适应装夹不同长度的叶片。滑动工作台移动的动力由减速电机提供，在齿轮、齿条的配合下，减速电机能 带动滑动工作台沿X轴导轨作X1轴方向的直线移动，便于对叶片长度方向的不 同部位进行磨削处理。主动轮的转动由驱动电机提供动力，主动轮通过砂带带 动接触轮同步旋转；用手拉动拉杆，可以使导向座在Y轴导轨上作Y轴方向的直线移动；接触轮运动到叶片的上方，此时将拉杆往下压，使支撑轴以连接轴 为支点发生转动，实现C轴方向的运动，接触轮上的砂带与叶片接触，即可开 始磨抛；当用手左右转动拉杆时，拉杆还可以通过支撑轴带动接触轮作摆动， 以实现B轴方向的运动，并达到更好的磨抛效果。与背景技术相比，对型面精度要求高的叶片经本实用新型磨抛后的型面误 差能够达到设计的精度要求，本实用新型不仅可以修正铣削后叶型余量的不均 匀性，尤其在处理型面曲率变化大的叶片局部，能够保证型面的尺寸精度。而 且同弧锻造叶片的氧化皮去除使之更好适应后续的叶片加工。同时，本实用新 型有效降低了工人的劳动强度，大大提高了加工效率，并且加工范围更广，可 加工长度970mm 15000mm的大型复杂型面叶片。在上述滑动工作台底面的两侧固定有滚轮架，该滚轮架上通过滚轮轴安装 滚轮，滚轮由对应的X轴导轨支撑。滑动工作台与X轴导轨之间采用滚动配合， 可以使滑动工作台移动时更顺畅。在上述升降平台的下方设有底架，底架上通过轴承支承转轴，在转轴的端 部安装带手柄的转盘，转轴的中部套装齿轮；在所述升降平台的底面垂直固定 有支撑柱和导向柱，其中支撑柱伸入底架上对应的套管中，导向柱的柱身上分 布有能与所述齿轮相啮合的外齿。当转动转盘时，转轴上的齿轮能带动导向柱 连同升降平台在Z轴方向作上下移动，便于调整接触轮与叶片的高度距离，以 适应不同直径大小的叶片的加工要求。在上述套筒与驱动电机之间的支撑轴上固定张紧座，该张紧座与张紧臂的 下端铰接，在张紧臂的上端安装张紧轮，所述砂带从该张紧轮上绕过。张紧轮 能调节主动轮与接触轮之间砂带的张紧度，防止砂带发生脱落，保障对叶片的磨抛处理能顺利进行。在上述张紧臂的中部设有支臂，该支臂的悬臂端部与伸縮缸的上端铰接， 伸縮缸的下端与气缸座铰接，气缸座固定在支撑轴上。在上述支撑轴靠近连接支座的轴身上固定有抱箍，抱箍上安装惰轮，所述 砂带从该惰轮上绕过。有益效果本实用新型是一种能取代数控方式、可以进行大型汽轮机叶片 抛光磨削的砂带磨床，它能够对燃气轮机叶片进行半自动磨削处理，并且成本 低，操作简单，工人的劳动强度小，加工的效率高，加工的精度有保障；它可 以修正铣削后叶型余量的不均匀性，尤其在处理型面曲率变化大的叶片局部， 能够保证型面的尺寸精度，是一种理想的叶片抛磨设备。
图l为本实用新型的主视图。图2为图1的俯视图。图3为图1的A-A剖视图。图4为本实用新型中升降平台与底架的装配示意图。 图5为图1的左视图。 图6为图5的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明如图1、图2、图3所示，在床身1的上表面沿其长度方向平行铺设有两根 X轴导轨4， X轴导轨4的上方具有滑动工作台5，该滑动工作台5底面的两侧 各固定有两个滚轮架24，在滚轮架24上通过滚轮轴安装滚轮25，滚轮25由对应的X轴导轨4支撑。在床身1的中部安装减速电机7，该减速电机7的输出轴 朝上并套装齿轮8，所述齿轮8与固定在滑动工作台5底面的齿条9相啮合。当 减速电机7运转时，其动力通过齿轮8和齿条9，可带动滑动工作台5在X轴导 轨4上作XI轴方向的直线移动，便于对叶片长度方向的不同部位进行磨削处理。如图1、图2所示，在滑动工作台5上表面的一端安装主轴驱动机构2，滑 动工作台5上表面的另一端平行铺设有两条辅助导轨6，辅助导轨6平行于X轴 导轨4，且辅助导轨6上支撑有尾座3，尾座3能在辅助导轨6上沿X2轴方向 滑动。主轴驱动机构2与尾座3结合，可用于装夹待磨削的叶片，且主轴驱动 机构2能带动叶片绕其轴线旋转，以实现A轴方向的运动；尾座3在滑动工作 台5表面的辅助导轨6上滑动，以便于适应装夹不同长度的叶片。主轴驱动机 构2由电机、主轴箱和夹具等部件组成，电机、主轴箱、夹具以及尾座3的结 构均与现有技术相同，在此不做赘述。如图1、图4、图5所示，在床身1的旁边设置有升降平台10，升降平台 10的下方具有底架26。在升降平台10的底面垂直固定有三根支撑柱31和一根 导向柱32，三根支撑柱31与一根导向柱32呈矩形分布，且支撑柱31伸入底架 26上对应的套管中，导向柱32的柱身上分布有外齿。所述底架26上通过两个 轴承27支承转轴28，在转轴28的端部安装带手柄的转盘29，转轴28的中部 套装齿轮30，该齿轮30与所述导向柱32柱身上的外齿相啮合。当转动转盘29 时，转轴28上的齿轮30能带动导向柱32连同升降平台IO在Z轴方向作上下 移动，便于调整磨头与叶片的高度距离，以适应不同直径大小的叶片的加工要 求。如图l、图2、图5和图6所示，在升降平台10的上表面平行铺设两根Y轴导轨ll，该Y轴导轨11与X轴导轨4相垂直，导向座12位于Y轴导轨11的 上方并由Y轴导轨11支撑，且导向座12能在Y轴导轨11上作Y轴方向的滑动。 在导向座12的顶部固定套管13，套管13的轴心线与X轴导轨4平行，在套管 13中穿设有连接轴14，连接轴14能绕套管13转动，该连接轴14的端部与贴 靠在套管13端面的定位板15的一个侧面固定连接，在定位板15的另侧面上 安装套筒16，套筒16的轴心线与套管13的轴心线相垂直，且套筒16中穿设支 撑轴17，支撑轴17在轴向上固定，周向上可左、右转动。所述支撑轴17的一 端固定有支座41，该支座41上安装驱动电机18，且驱动电机18的输出轴上套 装主动轮19。在支撑轴17的另一端安装抱箍42，抱箍42上固定连接支座20， 该连接支座20上安装接触轮21和拉杆22,接触轮21和拉杆22均位于滑动工 作台5的上方，并且接触轮21通过砂带23 (图5中双点画线所示)与所述主动 轮19连接，拉杆22与支撑轴17同向布置。从图l、图2、图5和图6中进一步可知，在套筒16与驱动电机18之间的 支撑轴17上固定张紧座33，该张紧座33与张紧臂34的下端铰接，在张紧臂 34的上端安装张紧轮35，所述砂带23从该张紧轮35上绕过。在张紧臂34的 中部设有支臂36，该支臂36的悬臂端部与伸縮缸37的上端铰接，伸縮缸37的 下端与气缸座38铰接，气缸座38固定在支撑轴17上，且气缸座38和张紧座 33分居在套筒16的两侧。在支撑轴17靠近连接支座20的轴身上固定有抱箍 39，抱箍39上安装惰轮40，所述砂带23也从该惰轮40上绕过。主动轮19的 转动由驱动电机18提供动力，主动轮18通过砂带23带动接触轮21同步旋转， 用手拉动拉杆22，可以使导向座12在Y轴导轨11上滑动，接触轮21运动到叶 片的正上方，此时将拉杆22往下压，使支撑轴17以连接轴14为支点发生转动，实现了C轴方向的运动，接触轮21上的砂带与叶片接触，即可开始磨抛；当用手左右转动拉杆22时，拉杆22还可以通过支撑轴17带动接触轮21作摆动， 实现了B轴方向的运动，以达到更好的磨抛效果。
权利要求1、一种自由曲面砂带磨床，包括床身(1)、主轴驱动机构(2)和尾座(3)，其特征在于A、在所述床身(1)的上表面沿其长度方向平行设置有两根X轴导轨(4)，该X轴导轨(4)上支撑有滑动工作台(5)，在滑动工作台(5)的一端安装主轴驱动机构(2)，另一端安装尾座(3)，尾座(3)能在滑动工作台(5)上表面的辅助导轨(6)上滑动；B、在所述床身(1)的中部安装减速电机(7)，该减速电机(7)的输出轴朝上并套装齿轮(8)，所述齿轮(8)与固定在滑动工作台(5)底面的齿条(9)相啮合；C、在所述床身(1)的旁边设置有升降平台(10)，该升降平台(10)的上表面平行铺设两根Y轴导轨(11)，在Y轴导轨(11)上支撑有导向座(12)，该导向座(12)能在Y轴导轨(11)上滑动；D、在所述导向座(12)的顶部安装套管(13)，该套管(13)中穿设有连接轴(14)，连接轴(14)与定位板(15)的一个侧面固定连接，在定位板(15)的另一侧面上安装套筒(16)，且套筒(16)中穿设有支撑轴(17)；E、所述支撑轴(17)的一端安装驱动电机(18)，该驱动电机(18)的输出轴上套装主动轮(19)；在支撑轴(17)的另一端固定有连接支座(20)，该连接支座(20)上安装接触轮(21)和拉杆(22)，并且接触轮(21)通过砂带(23)与所述主动轮(19)连接。
2、 根据权利要求l所述的自由曲面砂带磨床，其特征在于在所述滑动工作台(5)底面的两侧固定有滚轮架(24)，该滚轮架(24)上通过滚轮轴安 装滚轮(25),滚轮(25)由对应的X轴导轨(4)支撑。
3、 根据权利要求l所述的自由曲面砂带磨床，其特征在于在所述升降平 台(10)的下方设有底架(26),底架(26)上通过轴承(27)支承转轴(28)， 在转轴(28)的端部安装带手柄的转盘(29)，转轴(28)的中部套装齿轮(30); 在所述升降平台(10)的底面垂直固定有支撑柱(31)和导向柱(32)，其中支 撑柱(31)伸入底架(26)上对应的套管中，导向柱(32)的柱身上分布有能 与所述齿轮(30)相啮合的外齿。
4、 根据权利要求1所述的自由曲面砂带磨床，其特征在于在所述套筒(16) 与驱动电机(18)之间的支撑轴(17)上固定张紧座(33)，该张紧座(33)与 张紧臂(34)的下端铰接，在张紧臂(34)的上端安装张紧轮(35)，所述砂带(23)从该张紧轮(35)上绕过。
5、 根据权利要求4所述的自由曲面砂带磨床，其特征在于在所述张紧臂 (34)的中部设有支臂(36)，该支臂(36)的悬臂端部与伸縮缸(37)的上端铰接，伸縮缸(37)的下端与气缸座(38)铰接，气缸座(38)固定在支撑轴 (17)上。
6、 根据权利要求l所述的自由曲面砂带磨床，其特征在于在所述支撑轴 (17)靠近连接支座(20)的轴身上固定有抱箍(39)，抱箍(39)上安装惰轮 (40)，所述砂带(23)从该惰轮(40)上绕过。
专利摘要一种自由曲面砂带磨床，在床身的上表面平行设置有两根X轴导轨，该X轴导轨上支撑有滑动工作台；在床身的中部安装减速电机，减速电机输出轴上的齿轮与滑动工作台底面的齿条相啮合；在床身的旁边设置升降平台，升降平台的上表面平行铺设两根Y轴导轨，在Y轴导轨上支撑导向座；在导向座的顶部安装套管，套管中穿设连接轴，连接轴与定位板的一个侧面连接，在定位板的另一侧面上安装套筒，且套筒中穿设有支撑轴；支撑轴的一端安装主动轮；在支撑轴的另一端安装接触轮和拉杆，接触轮通过砂带与主动轮连接。本实用新型能有效降低工人的劳动强度，提高加工的效率，还能修正铣削后叶型余量的不均匀性，并能够较好保证型面的表面质量。
文档编号B24B41/02GK201098829SQ20072018804
公开日2008年8月13日 申请日期2007年10月22日 优先权日2007年10月22日
发明者云 黄 申请人:重庆三磨海达磨床有限公司;重庆市材料表面精密加工及成套装备工程技术研究中心