УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ТОЧНОСТИ СЛОЖНОГО ПРОФИЛЯ ПРИ ПОЛИРОВКЕ ЛОПАТОК ГТД

Предлагаемая полезная модель относится к устройствам разметки геометрических параметров компрессорных, турбинных лопаток и может быть применена при производстве газотурбинных двигателей (ГТД), а также деталей и технологической оснастки, имеющих осе-ориентированную конструкцию.
Известно устройство для разметки заготовки пера лопатки, содержащее основание и шаблон, на основании установлен кронштейн с подвижным шаблоном, который снабжен фиксатором с возможностью перемещения в продольном направлении, а на основании установлены упоры для лопатки, между упорами установлен ограничитель движения перемещения лопатки в продольном направлении, причем подвижный шаблон и основание связаны фиксирующим элементом. (RU №119668, МПК B23P 15/02 опубликовано 27.08.2012).
Недостатком аналога является то, что технология влечет за собой высокую трудоемкость процесса, вероятность брака из-за ошибки рабочего, большую продолжительность производственного процесса и может использоваться только на заготовительной операции.
Прототипом заявляемой полезной модели является устройство для контроля геометрических параметров пера лопаток, содержащее неподвижное горизонтальное основание, два вертикальных кронштейна, размещенных на основании по разные стороны от контролируемой лопатки, четыре каретки, по две каретки на каждый кронштейн, имеющие возможность вертикального перемещения, датчик линейных перемещений, измерительную систему, подвижную каретку, размещенную на неподвижном основании, имеющую возможность перемещения между стойками в продольном направлении, снабженную приводом, управляемым от ПЭВМ и вторым датчиком линейных перемещений, оснастку для установки лопатки, вертикальные кронштейны, жестко соединенные перекладиной, четыре каретки, соединенные П-образной планкой, имеющие один привод, управляемый от ПЭВМ. Измерительная система прототипа состоит из датчиков линейных перемещений с измерительными сферическими наконечниками, управляемыми пневматическим приводом, оснастка для крепления лопатки жестко закреплена на быстросменной паллете, которая установлена в патрон, закрепленный на подвижной каретке. Кроме того устройство снабжено преобразователем сигналов, имеющим выход в ПЭВМ, а контактные датчики закреплены с помощью кронштейнов, установленных на П-образной планке (RU №127449, МПК G01B 5/20, опубликовано 27.04.2013).
Недостатком прототипа является отсутствие системы разметки для указания снятия необходимого припуска, что снижает эффективность осуществления операции ручной полировки, поскольку требует ручной разметки пера лопатки, что увеличивает трудоемкость и снижает точность.
В основу полезной модели поставлена задача повышения точности разметки, а также снижения трудоемкости процесса полировки.
Задача решается за счет того, что устройство для контроля геометрических параметров пера лопаток, содержащее горизонтальное основание, два вертикальных кронштейна, размещенных на основании по разные стороны от контролируемой лопатки и жестко соединенных перекладиной, четыре каретки, соединенных П-образной планкой, по две каретки на каждый кронштейн, имеющие возможность вертикального перемещения, снабженные датчиком линейных перемещений, измерительную систему, состоящую из линейных датчиков с измерительными сферическими наконечниками, управляемыми пневматическим приводом, подвижную каретку, размещенную на основании, имеющую возможность перемещения между кронштейнами в продольном направлении, снабженную приводом, управляемым от ПЭВМ и вторым датчиком линейных перемещений, оснастку для установки лопатки, имеющие один привод, управляемый от ПЭВМ, оснастку для крепления лопатки, жестко закрепленную на быстросменной паллете, которая установлена в патрон, закрепленный на подвижной, согласно полезной модели, в П-образную планку закреплено устройство разметки, представляющее собой пару соосно расположенных лазеров.
Кроме того, горизонтальное основание может быть выполнено подвижным, а устройство разметки неподвижным.
Кроме того, горизонтальное основание может выполнено неподвижным, а устройство разметки подвижным.
Кроме того подвижными могут быть выполнены и устройство разметки, и горизонтальное основание.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, на котором представлена схема устройства.
Устройство контроля профиля пера лопатки содержит неподвижное горизонтальное основание 1, два вертикальных кронштейна 2 размещенных на основании по разные стороны от контролируемой лопатки и жестко соединенных горизонтальной планкой 3 сверху, четыре каретки 4, по две каретки на каждый кронштейн, жестко соединенных П-образной планкой 5, которая имеет возможность вертикального перемещения и оснащена парой лазеров 6 для нанесения разметки. Положение П-образной планки определяется приводом линейных перемещений управляемым от ПЭВМ, образованным шариковинтовой парой и сервоприводом 7. Текущее положение П-образной планки отслеживается датчиком линейных перемещений 8.
Устройство также включает подвижную каретку 9, размещенную на неподвижном основании 1, которая имеет возможность продольного перемещения между кронштейнами 2, снабженную вторым датчиком линейных перемещений 10 и аналогичным приводом линейных перемещений 11 управляемым от ПЭВМ.
Измерительная система устройства включает в себя два датчика линейных перемещений со сферическим измерительным наконечником 12 и два преобразователя сигнала 13. Датчик линейных перемещений 12 находится в контакте с измеряемым профилем лопатки 14.
На П-образной планке установлены кронштейны 15, в которых закреплены датчики линейных перемещений со сферическим измерительным наконечником 12.
Задача повышения точности и снижения трудоемкости последующей полировки лопатки решается за счет того, что в устройство добавляется пара лазеров, установленных на П-образной планке.
Устройство работает следующим образом. При включении устройства выполняется выведение движущихся частей устройства в исходное положение (референтные точки). В оснастку 16 устанавливается измеряемая лопатка 14. Загружается измеряемая программа в ПЭВМ, запускается ее выполнение. Процесс измерения осуществляется путем касания сферических поверхностей (шарика) измерительных датчиков поверхности лопатки. Для этого выполняется позиционирование каретки 9 на требуемом сечении, подвод датчиков линейных перемещений 12 к требуемой координате пера лопатки 14 и пневматический подвод измерительных наконечников датчиков линейных перемещений 12. Производится измерение как отдельных точек (с подводом и отводом шарика) для всех точек, так и сканированием (обкаткой по профилю) в сечении или произвольным образом по любой траектории в пределах пера лопатки. Измеренные линейные координаты x, y, z, поступающие от датчиков фиксируются в ПЭВМ и подвергаются обработке. Вычисление наиболее простого геометрического параметра - толщины осуществляется путем нахождения разницы линейных показаний датчиков 12 с учетом диаметра измерительного наконечника. Вычисление погрешности формы и расположения профиля осуществляется в два этапа. На первом этапе производится аппроксимация массива координат измеренных точек с использованием семейства NURBS кривых. На втором этапе выполняется сличение теоретического (по 3D модели) и фактического профилей с вычислением погрешностей формы и расположения, с учетом аппроксимированного выражения являющегося оценкой фактического профиля, уменьшая тем самым погрешности радиуса коррекции присущие координатным устройствам со сферическими наконечниками.
После осуществления процесса измерения лопатки, выполняется процесс лазерной разметки, которая осуществляется в ряде предусмотренных технологией полировки точек. До выполнения лазерной разметки происходит расчет необходимой глубины лазерной маркировки в заданных точках координатной сетки пера лопатки. Расчет выполняется посредством сравнения измеренных и номинальных координат профиля с учетом минимального слоя материала, предусмотренного для предотвращения появления дефектного слоя на окончательной поверхности и возможности выхода за верхнюю границу поля допуска. Дефектный слой может появиться из-за воздействия лазерного излучения на поверхность лопатки.
Для осуществления процесса лазерной разметки выполняется взаимное позиционирование лопатки 14 и пары лазеров 6, что достигается при помощи передвижения каретки 9 и П-образной планки 5. Далее происходит лазерная разметка пера лопатки на ранее вычисленную глубину в соответствующей точке.
Таким образом, предлагаемая конструкция устройства для обеспечения точности сложного профиля (поверхности) при полировке лопаток ГТД:
- повысить производительность процесса за счет совмещения в одном устройстве процесса измерения и процесса разметки;
- повысить точность за счет использования средств автоматизации.