現(xiàn)代砂帶磨削技術(shù)及工程應(yīng)用

1、現(xiàn)代砂帶磨削技術(shù)及工程應(yīng)用（三）主講人：黃云 重慶大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院教授加入收藏字號(hào)：大中小 【打印】 2013-04-22 來(lái)源：中國(guó)涂附磨具網(wǎng)       高精度、數(shù)字化砂帶磨削加工技術(shù)       典型案例：航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片磨削、汽輪機(jī)葉片磨削、螺旋槳葉片磨削、整體渦輪盤(pán)拋磨、高檔異型水槽高效磨邊加工、鈦合金管拋磨        高精度、數(shù)字化磨削加工設(shè)備的特點(diǎn)：       1.由于加工對(duì)是復(fù)雜曲面，采用多軸聯(lián)動(dòng)

2、數(shù)控加工技術(shù)；       2.對(duì)磨削壓力比較高，采用能夠保持恒壓的磨頭機(jī)構(gòu)；對(duì)于葉片拋磨，在使用六軸數(shù)控加工技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了法向壓力控制軸；       3.對(duì)機(jī)床本身的精度要求高；       4.在線檢測(cè)技術(shù)與數(shù)控加工技術(shù)相結(jié)合；       5. 根據(jù)加工零件尺寸，機(jī)床體積大小不同。       一、高檔異型水槽高效磨邊加工       

3、通過(guò)先進(jìn)數(shù)控技術(shù)結(jié)合砂帶磨削技術(shù)，解決了高檔異型水槽自動(dòng)化磨邊的技術(shù)難題，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域空白.       該裝備2006年在廣東FRANKE（瑞士）公司已經(jīng)加工10多萬(wàn)套星盆產(chǎn)品，順利通過(guò)原廠檢驗(yàn)并返銷(xiāo)國(guó)外3萬(wàn)套，為該公司節(jié)省進(jìn)口同類歐洲加工設(shè)備約12萬(wàn)歐元。      二、鋯合金管材砂帶磨削       鋯合金包殼管的作用是包容并封裝燃料芯塊，避免其受冷卻液的腐蝕與機(jī)械沖腐、包容裂變產(chǎn)物以及燃料元件提供結(jié)構(gòu)支撐等。      

4、0;為了使包殼管達(dá)到使用要求，必須要經(jīng)過(guò)包括壁厚修磨在內(nèi)等十余道工序的加工處理。       均勻壁厚直接影響到包殼管的冷加工和真空退火質(zhì)量，Zr-4 鋯合金管材在進(jìn)入包殼管生產(chǎn)廠之前必須要對(duì)其內(nèi)外表面做相應(yīng)的處理以除去內(nèi)表面的擠壓缺陷和油污，外表面的致密氧化膜、棱狀條紋、溝痕缺陷以及坑狀瑕疵等宏觀缺陷，并達(dá)到規(guī)定的管材壁厚和表面光潔度。       Zr-4鋯合金管坯壁厚數(shù)控外圓砂帶修磨機(jī)床                 

5、                                                   鋯合金數(shù)控外圓砂帶磨床       核反應(yīng)堆鋯合金管坯壁厚砂帶自動(dòng)修磨技術(shù)集成了砂帶磨削工藝、超聲波測(cè)厚及數(shù)控加工等數(shù)項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)         

6、60;                                               鋯合金管材等壁厚修磨現(xiàn)場(chǎng)       隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，我國(guó)對(duì)能源、運(yùn)載、國(guó)防等領(lǐng)域重大工程關(guān)鍵結(jié)構(gòu)零件的質(zhì)量提出了更高要求，其型面制造效率、加工精度和表面粗糙度對(duì)整個(gè)能源與動(dòng)力轉(zhuǎn)換裝置的性能和效率都有著至關(guān)重要的影響。

7、0;     汽輪機(jī)                                       航空發(fā)動(dòng)機(jī)                              螺旋槳推動(dòng)器       國(guó)內(nèi)對(duì)

8、此類零件主要以手工砂帶和砂輪方式進(jìn)行光整加工。勞動(dòng)強(qiáng)度大、粉塵污染嚴(yán)重、加工精度和效率低、成本高，產(chǎn)品質(zhì)量差，對(duì)高可靠的核電與航發(fā)葉片要求存在巨大差距，制約了國(guó)家重大能源工程和國(guó)防建設(shè)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。   葉片磨削加工現(xiàn)狀          三、船用推進(jìn)器調(diào)距槳型面高效精密砂帶磨削       針對(duì)船用螺旋槳型面常采用五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控銑削加工，單因銑削加工的表面質(zhì)量較差，使得其對(duì)船用螺旋槳推進(jìn)效率與疲勞強(qiáng)度影響較大，加之船用螺旋槳存在銑削加工產(chǎn)生的變形，船用螺旋槳表面必須磨削或拋

9、光加工。       目前我國(guó)對(duì)螺旋槳葉片的拋光主要為人工拋磨，雖然能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面的打磨與拋光，但葉片表面的質(zhì)量由人員的熟練程度決定，因而無(wú)法做到對(duì)工件尺寸精度的有效管控，導(dǎo)致加工精度較差、型面的質(zhì)量難以保證。螺旋槳葉片        通過(guò)與重慶三磨海達(dá)磨床有限公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)了2ML5560m-4NC數(shù)控強(qiáng)力砂帶磨床進(jìn)行試驗(yàn)，直接將鑄造毛坯槳磨削成型，磨削后的型值最大誤差0.05mm，加工型面表面粗糙度：Ra0.110.29m。該成果于2010年4月正式在重慶衡山機(jī)械廠投入了工程應(yīng)用。四軸聯(lián)動(dòng)螺旋槳砂帶磨床

10、                   葉片磨削現(xiàn)場(chǎng)                      調(diào)距槳葉片磨拋效果        四、汽輪機(jī)葉片七軸六聯(lián)動(dòng)高效精密砂帶磨削                        &#

11、160;                                                                  六軸聯(lián)動(dòng)砂帶磨床                &

12、#160;                                                                         磨削前后效果對(duì)比  57英寸動(dòng)葉片（磨后）型面精度0.

13、05mmRa0.1m       五、壓氣機(jī)葉片高效精密砂帶磨削                                                                     

14、60;                      拋磨壓氣機(jī)葉片       六、航發(fā)葉片七軸六聯(lián)動(dòng)高效精密砂帶磨削       航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的心臟，葉片作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵零件之一，在發(fā)動(dòng)機(jī)上占有重要地位，對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能有著至關(guān)重要的影響。其特點(diǎn)表現(xiàn)為形狀和載荷情況十分復(fù)雜，長(zhǎng)期在高溫、高壓和高速狀態(tài)的惡劣工作環(huán)境下運(yùn)轉(zhuǎn)，數(shù)量多且尺寸大小相差懸殊(尺度跨度大長(zhǎng)度從20mm到700mm )

15、。        葉片通常由具有一定強(qiáng)度的難加工材料制成，如采用高溫合金、鎳基合金、鈦合金等。因葉片材料含有昂貴的高溫合金元素，加工性能比較差，且葉片型面是復(fù)雜空間自由曲面，因此加工難度大。                                                   

16、;                                          葉片結(jié)構(gòu)圖       為滿足發(fā)動(dòng)機(jī)高性能、工作安全性、可靠性以及壽命的要求，葉片必須具有精確的截面形狀與尺寸、嚴(yán)格的表面完整性，同時(shí)允許葉片有一定角度的扭轉(zhuǎn)變形。截面形狀與尺寸對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的效率、推力以及空氣的流向都有重要影響。如果葉身型面與進(jìn)排氣邊的截面形狀與尺寸

17、精度（進(jìn)排氣邊緣與葉身轉(zhuǎn)接的真實(shí)R弧形精度）達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，則可能導(dǎo)致航空發(fā)動(dòng)機(jī)出現(xiàn)紊流、氣喘、怠速不穩(wěn)、失速等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)可危及到飛行安全。                                                              葉片進(jìn)氣邊常見(jiàn)問(wèn)題 &#

18、160;                             葉片排氣邊常見(jiàn)問(wèn)題       國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)精鍛葉身無(wú)余量葉片邊緣的加工則是采用普通銑床切除毛坯上鍛造飛邊，而后采用手工打磨葉片的進(jìn)出氣邊、并通過(guò)投影的方法肉眼觀察打磨質(zhì)量。由于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片邊緣最小厚度不超過(guò)1mm，其截面曲線形狀為圓弧或者其它樣條曲線，采用手工打磨進(jìn)出氣邊容易出現(xiàn)弦長(zhǎng)超差、方頭、截面曲面形狀及位置超差、不符合真實(shí)R型面要求等問(wèn)題，

19、導(dǎo)致葉片廢品率較高、產(chǎn)品一致性差等問(wèn)題，嚴(yán)重制約了葉片質(zhì)量。航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片磨削現(xiàn)場(chǎng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片磨削過(guò)程數(shù)控加工技術(shù) 葉片邊緣截面輪廓線形狀檢測(cè)       由截面輪廓線形狀可以看出，邊緣曲率半徑R圓滑度以及邊緣與葉身型面之間的轉(zhuǎn)接光滑度，已經(jīng)十分接近于真實(shí)R型面加工技術(shù)要求。航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片自動(dòng)化加工生產(chǎn)線        砂帶及磨料的選用       國(guó)外研發(fā)的精細(xì)砂帶形式和種類較多，其中最具代表性的是美國(guó)3M公司運(yùn)用其獨(dú)創(chuàng)的微晶復(fù)制技術(shù)所開(kāi)發(fā)出來(lái)的金字塔

20、堆積磨料砂帶。       3M金字塔堆積磨料砂帶是由外形規(guī)則整齊排列的四棱錐磨粒構(gòu)成，每個(gè)大磨粒都包含了多層的研磨礦砂。砂帶微觀原始形貌                                                                                砂帶實(shí)物圖       新類型砂帶的介紹       3 M研發(fā)了具有精確形狀的三角形陶瓷氧化鋁砂帶。磨粒大小均勻、垂直放置在砂帶上的三角形的陶瓷氧化鋁。當(dāng)磨粒