現(xiàn)代砂帶磨削技術及工程應用

1、現(xiàn)代砂帶磨削技術及工程應用（三）主講人：黃云 重慶大學機械工程學院教授加入收藏字號：大中小 【打印】 2013-04-22 來源：中國涂附磨具網(wǎng)       高精度、數(shù)字化砂帶磨削加工技術       典型案例：航空發(fā)動機葉片磨削、汽輪機葉片磨削、螺旋槳葉片磨削、整體渦輪盤拋磨、高檔異型水槽高效磨邊加工、鈦合金管拋磨        高精度、數(shù)字化磨削加工設備的特點：       1.由于加工對是復雜曲面，采用多軸聯(lián)動

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

3、通過先進數(shù)控技術結合砂帶磨削技術，解決了高檔異型水槽自動化磨邊的技術難題，填補了國內相關技術領域空白.       該裝備2006年在廣東FRANKE（瑞士）公司已經(jīng)加工10多萬套星盆產(chǎn)品，順利通過原廠檢驗并返銷國外3萬套，為該公司節(jié)省進口同類歐洲加工設備約12萬歐元。      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械沖腐、包容裂變產(chǎn)物以及燃料元件提供結構支撐等。      

4、0;為了使包殼管達到使用要求，必須要經(jīng)過包括壁厚修磨在內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量，Zr-4 鋯合金管材在進入包殼管生產(chǎn)廠之前必須要對其內外表面做相應的處理以除去內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)控外圓砂帶修磨機床                 

5、                                                   鋯合金數(shù)控外圓砂帶磨床       核反應堆鋯合金管坯壁厚砂帶自動修磨技術集成了砂帶磨削工藝、超聲波測厚及數(shù)控加工等數(shù)項關鍵核心技術         

6、60;                                               鋯合金管材等壁厚修磨現(xiàn)場       隨著科學技術的進步，我國對能源、運載、國防等領域重大工程關鍵結構零件的質量提出了更高要求，其型面制造效率、加工精度和表面粗糙度對整個能源與動力轉換裝置的性能和效率都有著至關重要的影響。

7、0;     汽輪機                                       航空發(fā)動機                              螺旋槳推動器       國內對

8、此類零件主要以手工砂帶和砂輪方式進行光整加工。勞動強度大、粉塵污染嚴重、加工精度和效率低、成本高，產(chǎn)品質量差，對高可靠的核電與航發(fā)葉片要求存在巨大差距，制約了國家重大能源工程和國防建設相關技術的發(fā)展。   葉片磨削加工現(xiàn)狀          三、船用推進器調距槳型面高效精密砂帶磨削       針對船用螺旋槳型面常采用五軸聯(lián)動數(shù)控銑削加工，單因銑削加工的表面質量較差，使得其對船用螺旋槳推進效率與疲勞強度影響較大，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。       目前我國對螺旋槳葉片的拋光主要為人工拋磨，雖然能實現(xiàn)復雜曲面的打磨與拋光，但葉片表面的質量由人員的熟練程度決定，因而無法做到對工件尺寸精度的有效管控，導致加工精度較差、型面的質量難以保證。螺旋槳葉片        通過與重慶三磨海達磨床有限公司聯(lián)合開發(fā)了2ML5560m-4NC數(shù)控強力砂帶磨床進行試驗，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械廠投入了工程應用。四軸聯(lián)動螺旋槳砂帶磨床

10、                   葉片磨削現(xiàn)場                      調距槳葉片磨拋效果        四、汽輪機葉片七軸六聯(lián)動高效精密砂帶磨削                        &#

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

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

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

14、60;                      拋磨壓氣機葉片       六、航發(fā)葉片七軸六聯(lián)動高效精密砂帶磨削       航空發(fā)動機是飛機的心臟，葉片作為航空發(fā)動機的關鍵零件之一，在發(fā)動機上占有重要地位，對航空發(fā)動機的性能有著至關重要的影響。其特點表現(xiàn)為形狀和載荷情況十分復雜，長期在高溫、高壓和高速狀態(tài)的惡劣工作環(huán)境下運轉，數(shù)量多且尺寸大小相差懸殊(尺度跨度大長度從20mm到700mm )

15、。        葉片通常由具有一定強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，且葉片型面是復雜空間自由曲面，因此加工難度大。                                                   

16、;                                          葉片結構圖       為滿足發(fā)動機高性能、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、嚴格的表面完整性，同時允許葉片有一定角度的扭轉變形。截面形狀與尺寸對發(fā)動機的效率、推力以及空氣的流向都有重要影響。如果葉身型面與進排氣邊的截面形狀與尺寸

17、精度（進排氣邊緣與葉身轉接的真實R弧形精度）達不到設計要求，則可能導致航空發(fā)動機出現(xiàn)紊流、氣喘、怠速不穩(wěn)、失速等現(xiàn)象，嚴重時可危及到飛行安全。                                                              葉片進氣邊常見問題 &#

18、160;                             葉片排氣邊常見問題       國內航空發(fā)動機精鍛葉身無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出氣邊、并通過投影的方法肉眼觀察打磨質量。由于航空發(fā)動機葉片邊緣最小厚度不超過1mm，其截面曲線形狀為圓弧或者其它樣條曲線，采用手工打磨進出氣邊容易出現(xiàn)弦長超差、方頭、截面曲面形狀及位置超差、不符合真實R型面要求等問題，

19、導致葉片廢品率較高、產(chǎn)品一致性差等問題，嚴重制約了葉片質量。航空發(fā)動機葉片磨削現(xiàn)場航空發(fā)動機葉片磨削過程數(shù)控加工技術 葉片邊緣截面輪廓線形狀檢測       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接光滑度，已經(jīng)十分接近于真實R型面加工技術要求。航空發(fā)動機葉片自動化加工生產(chǎn)線        砂帶及磨料的選用       國外研發(fā)的精細砂帶形式和種類較多，其中最具代表性的是美國3M公司運用其獨創(chuàng)的微晶復制技術所開發(fā)出來的金字塔

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成，每個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。當磨粒