新型开式砂带磨削技术及其在航发叶片加工中的应用

新型开式砂带磨削技术及其在航发叶片加工中的应用叶片作为航空发动机的关键零件之一,对航空发动机的性能有着至关重要的影响。叶根和阻尼台转接R处叶片厚度突变，应力集中现象十分严重，故在叶片高负荷运转过程中,易在应力集中处产生断裂,导致叶片报废,严重影响航空发动机的安全性和寿命。当前普遍采用手工打磨的方式对叶根和阻尼台转接R进行加工，但其磨效率低，次品率高，且容易在转接R处形成刮痕，加剧应力集中。现有的数控砂带磨削技术在叶片型面的加工中已经得到了很好的应用,但由于叶根和阻尼台转接R曲率半径小，使得现有的砂带磨削技术和装置难以对叶根和阻尼台转接R进行有效加工。为了能够实现叶根和阻尼台转接R的自动化加工,本课题针对其加工特点,提出一种新型开式砂带磨削技术,设计一套抛磨工具系统,并进行磨削工艺研究,为实现叶根和阻尼台转接R的磨削加工提供指导。基于新型开式砂带磨削技术的理论分析,研究新型开式砂带磨削系统的动态特性,并建立基于阿基米德螺旋线原理的卷绕系统数学模型。基于上述理论分析,针对航空发动机叶片叶根和阻尼台转接R的加工技术要求,进行磨抛机构、驱动机构、张紧机构、压力控制机构等关键部件的分析设计,设计一套新型的开式砂带磨抛工具系统;针对上述研制的磨抛工具系统,对其静力学特性和振动特性进行有限元分析,验证其强度、静刚度和动态特性;在上述研究的基础上,通过正交试验,探究钛合金材料新型开式砂带磨削参数对表面粗糙度和磨削深度的影响规律,并采用灰色关联分析法对磨削参数进行优化分析。利用优化后的磨削参数对叶根和阻尼台转接R进行工艺试验，验证所设计的抛磨工具系统加工叶根和阻尼台转接R的可行性和有效性。