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压气机叶片抛磨技术
2014/03/31
      无论是火力发电还是航空发动机,压气机叶片的型面加工精度和表面粗糙度的一致性要求越来越高,传统的铣削加手动抛光的技术已经无法满足要求。德国IMM公司(原德国IBS公司)六轴联动磨削抛光机床的应用,彻底解决了上述加工问题。

      MTS系列机床刚性强,可以承载大型、重型叶片,其磨削过程为“跟踪式磨削”,即砂带轮运动轨迹是沿着叶片型面进行的,可以精确地实现0.1mm级的金属去除量的磨削,适合加工不锈钢、钛合金、镍基合金和有色金属材质的锻造、铸造或铣削后的透平叶片。
      在加工过程中,叶片沿纵向(X轴)往复运动并进行回转(A轴)。在每次回复前,横向(Y 轴)根据程序设置的步进量进给。为了保证接触压力在所有点都与叶片表面垂直,两个旋转轴(B、C轴)进行插补运动。如果磨削叶片外凸面的接触轮能够磨削到 叶片最小半径的内凹面,那么就可以在一次装夹定位的情况下使用同一个接触轮对整个叶片型面进行无间断的磨削。通过在垂直方向上使用气动控制轴,接触轮可以 按照编程压力沿着叶片型面运动。该编程压力是由一个比例阀来精确控制的,并在很大程度上决定了叶片磨削去除率。根据叶片的几何形状(凹凸面、进出汽边), 在同一个加工程序中可以选择不同的接触压力。

      磨削去除率可以通过调整接触压力、X轴移动速度、Y轴步进量、砂带磨粒度和砂带切削速度进行控制。磨削节拍取决于叶片的尺寸、几何形状、磨削量以及要求的表面粗糙度,通常需要采用几种不同砂带完成同一叶片的磨削。所有数控轴以及切削速度都可以无级编程,这样就可以找到最佳匹配的磨削参数组合对不同材料(如钢、铝、钛等)的叶片进行加工。MTS机床可以进行湿式加工,机床可以整体运输,紧凑型设计使得机床占地小。

      在IMM机床上可以采用机床Teach-in模式或者CAD/CAM软件实现工件的数控加工。Teach-in模式内置于西门子Sinumerik840D数控系统中,具有友好性的操作者界面,对于叶片的复杂几何曲面,编写和生成数控程序都非常简单和容易。根据工件几何型面,机床所有轴的运动可以在机床上直接进行编程。覆盖工件整个型面上的网络点可以直接输入Teach-in模式,在进一步设置加工参数(如进给速度、接触压力等)后,就可以自动生成加工程序。CAD/CAM软件包由IMM和CAMAIX公司共同开发,专业用于诸如叶片等具有复杂造型面的工件的抛磨加工。对于任何复杂的几何型面,IMM软件生成程序的速度非常快,对于优化过程中局部造型或参数的任何改变,磨削路径的重新计算只是针对修改部分而进行。

 IMM软件具备以下强化功能:

        •图形化的操作者界面使得定义磨削方法和磨削路径非常容易和简单

Ÿ        •图形可视化的交互式方式来定义三维几何曲面

Ÿ        •对于任何复杂叶片型面的磨削路径的生成都没有限制

Ÿ        •通过定义砂带或砂轮的参数来选择磨削工具

Ÿ        •交互式的用户指导贯穿于整个编程过程

Ÿ        •通过6轴插补后置处理生成数控程序

Ÿ        •工件和机床参数的定义和设置非常容易

Ÿ        •工艺指令可以被安插在磨削路径的任意点上

Ÿ        •磨削路径的图像化模拟演示可以直接验证整个磨削过程

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