ШЛИФОВАЛЬНЫЙ СТАНОК ДЛЯ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к области машиностроения и может быть использована в технологиях финишной обработки лопаток газотурбинных двигателей (ГТД), а также других деталей.
Известен станок для шлифования (в том числе лопаток ГТД), содержащий станину с установленной на ней с возможностью перемещения стойкой, на которой размещены также с возможностью перемещения бабки со шпинделями, где закреплены шлифовальные круги. Также на станине смонтирован стол с линейным перемещением, на котором установлено приспособление для фиксации в нем обрабатываемых деталей (RU 2179502, В24В 19/14, 2002 г.).
Известен станок для обработки пера лопаток, содержащий станину, на которой установлены один на другой столы соответственно продольной и поперечной подачи, а также поворотный стол, на котором размещен механизм установки шлифовального инструмента. Также на станине смонтирована стойка с перемещающимся по ней блоком шпинделя, имеющим устройство для закрепления с двух концов обрабатываемой лопатки (SU 1039698, В24В 19/14, 1983 г.).
При использовании известных устройств для шлифования лопаток, как правило, возможно образование на обрабатываемой поверхности волнистости и достаточно высокой шероховатости. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение точности и чистоты финишной обработки деталей, в частности, пера лопаток ГТД.
Решение указанной задачи достигается тем, что шлифовальный станок содержит станину с расположенными на ней крестовым столом и первой стойкой, на которой размещен с возможностью вертикального перемещения суппорт. На суппорте установлено поворотное устройство с консольно закрепленной шлифовальной головкой, в которой расположен шлифовальный круг. Крестовый стол выполнен в виде установленных одна на другую двух кареток горизонтального перемещения во взаимно-перпендикулярных направлениях. На верхней каретке размещены: вторая стойка с установленной на ней с возможностью вертикального перемещения задней бабкой, на которой закреплен центр поджима обрабатываемой детали, и поворотный узел с механизмом закрепления обрабатываемой детали, установленный оппозитно центру поджима. Поворотное устройство шлифовальной головки смонтировано так, что его ось расположена в плоскости вращения шлифовального круга, проходит через его центр и перпендикулярна плоскости перемещения суппорта, а поворотный узел механизма закрепления обрабатываемой детали установлен так, что его ось перпендикулярна плоскости перемещения кареток. Полезная модель поясняется чертежами, где:
на фиг.1 показан общий вид шлифовального станка;
на фиг.2 то же, вид сверху;
на фиг.3 показана схема обработки пера лопатки шлифовальным кругом;
на фиг.4 показана схема дополнительного возвратно-поворотного движения шлифовального круга;
на фиг.5 показана схема выбора диаметра шлифовального круга;
на фиг.6 показан фрагмент продольного сечения лопатки, поясняющий выбор радиуса закругления рабочей поверхности шлифовального круга;
на фиг.7 показан фрагмент сечения профиля шлифовального круга.
Шлифовальный станок содержит станину 1, на котором расположены первая стойка 2 и крестовый стол 6. На первой стойке 2 по направляющим 12 перемещается суппорт 3 по вертикальной координате «Y». На суппорте 3 установлено поворотное устройство 4, имеющее возможность совершать поворотные движения относительно своей оси по координате «А». На поворотном устройстве 4 консольно закреплена шлифовальная головка 5, в которой установлен шлифовальный круг 18. Крестовый стол 6 состоит из расположенных одна на другой кареток 11 и 14 горизонтального перемещения во взаимно-перпендикулярных направлениях. Каретка 11 перемещается по направляющим 15 (координата «Z»), а каретка 14 перемещается по направляющим 13 (координата «X»). На верхней каретке 14 размещена вторая стойка 7 с установленной на ней с возможностью вертикального перемещения по направляющим 16 задней бабкой 9 (координата «L»), на которой закреплен центр поджима 10 обрабатываемой детали 17. На каретке 14 также находится поворотный узел 8 (координата «В») с механизмом закрепления обрабатываемой детали 17 (условно не показан), установленный оппозитно центру поджима 10. Ось поворотного устройства 4 шлифовальной головки 5 расположена в плоскости вращения шлифовального круга 18, проходит через его центр 19 и перпендикулярна плоскости перемещения суппорта 3. Поворотный узел 8 механизма закрепления обрабатываемой детали установлен так, что его ось перпендикулярна плоскости («XZ») перемещения кареток 11 и 14.
В данном случае под центром 19 шлифовального круга 18 понимается его геометрический центр.
Следует дополнительно отметить, что для обработки деталей типа лопаток ГТД, поверхность которых имеет определенную кривизну, целесообразно принимать параметры шлифовального круга 18, исходя из следующих соображений.
Диаметр шлифовального круга 18 выбирается из условия:
кp
max
D=0,4...0,8D,
max
где D - максимально допустимый диаметр вписанной окружности в «кривизну» профиля лопатки, т.е. окружности, касающейся профиля не более чем в одной точке (см. фиг.5).
Оптимальный профиль рабочей поверхности шлифовального круга 18 показан на фиг.7. Он имеет прямолинейные участки, расположенные под углом 85°, для обработки плоских участков полок лопаток и скругление рабочей поверхности с радиусом R, соответствующим радиусу округления на переходе пера лопатки в ее полку (см. фиг.6).
Станок работает следующим образом.
попер
прод
Обрабатываемая деталь 17, например лопатка ГТД, устанавливается одним концом в механизм закрепления (условно не показан) обрабатываемой детали на поворотном узле 8. Другой конец лопатки 17 зажимается центром поджима 10 путем соответствующего вертикального перемещения задней бабки 9. По заранее рассчитанным программам, заложенным в память блока управления станком (условно не показан), осуществляется обработка поверхности лопатки 17 (см. фиг.3). При этом лопатке 17 придают поперечные движения S относительно оси вращения шлифовального круга 18, которые в соответствии с профилем пера лопатки формируются соответствующими программными перемещениями кареток 11 и 14, а также поворотного узла 8. В свою очередь вращающийся шлифовальный круг 18 приводится в контакт с обрабатываемой деталью 17 и перемещается по ее продольной оси (S) посредством программного перемещения суппорта 3. В процессе обработки с помощью программного управления поворотным устройством 4 шлифовальному кругу 18 сообщают дополнительные возвратно-поворотные движения («А», см. фиг.4), которые, накладываясь на основные рабочие перемещения круга 18 и лопатки 17, позволяют существенно повысить качество обработки поверхности за счет значительного уменьшения ее волнистости и шероховатости. После окончания всей обработки шлифовальный круг 18 отводится от детали 17, которая после перемещения вверх задней бабки 9 освобождается из механизма закрепления детали.
Предлагаемая полезная модель позволяют существенно повысить качество обработки поверхности за счет значительного уменьшения ее волнистости и шероховатости.