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1、新一代航空发动机转子叶尖高速磨复合加工技术发布时间:2009-11-20 8:23:51面对航空工业的快速发展,新一代航空发动机转子装配结构已完全有别于一、二代发 动机,对转子叶片叶尖磨削也提出了更高的要求。近年来,随着三代发动机批量生产,其 整体制造技术水平得到了较大的提升,但与国际先进航空发动机制造企业相比,个别制造 工艺仍存在较大差距,高速叶尖磨工艺就是其中一例。目前,采用高速叶尖磨进行发动机 各类转子叶片叶尖的粗精加工、在线检测及在线去除毛刺已是国外航空发动机制造公司和 维修公司普遍应用的工艺技术。某型发动机高压压气机转子因其转子叶片与鼓筒的周向装 配结构不同于任何机种的轴向燕尾方式,
2、其叶片与榫槽的配合间隙较大,高出其他机种5 倍以上,在叶片活动量要求较大的情况下,磨削叶片外径保证其公差及径向跳动要求是一 直以来追求的目标,转子结构及技术要求见图1。多年来,为使其叶片在拉伸状态下进行 磨削,采取每片叶片安装在模拟盘上,用螺钉逐个顶起叶片,使用普通改制设备低速对各 级模似盘进行磨削的工艺方法,不但生产效率低,而且质量状态不稳定,无法满足设计要 求。采用高速磨及在线测量新工艺技术是转子提高叶片外径磨加工效率、提升质量水平最 有效的方法。高速叶片叶尖磨削工艺,通过高速的工件转速,使转子叶片在高速条件下获 得足够大的离心力,具有大活动量的叶片在贴紧鼓筒榫槽的状态下进行磨削与在线测量
3、, 磨削后的外径尺寸与工作状态保持一致,是保障发动机性能,使压气机转子在最小的工作 间隙下确保发动机耗油率所实施的重要工艺手段。高速叶尖磨设备工程应用特点高速叶尖数控磨床型号为DANTIP R3 1500/2000,磨削工件转速最高可达4000r/min,符合压气机转子各级叶片处于向外拉紧状态加工叶尖尺寸的技术要求。采用GE/Fanuc Series 16i CNC控制系统,其测量系统为DAN-BTM725非接触式测量系统,用 以在线测量各级叶片的外径尺寸,并将每次测量的各级、每片叶片的外径尺寸以数据和图 形的方式显示出来,提供的LVDT Probe测量系统用来对转子的非叶片表面进行测量。高
4、速叶尖磨床具有砂轮自动修整功能,能通过程序设定砂轮自动修整时间。高速叶尖磨床提 供的吸尘装置、标准空调系统,分别用以吸收磨削时产生的碎屑以及控制防护罩内温度, 确保测量结果精确。高速叶尖磨设备属复合加工机床(见图2),其主要性能参数见表 1。表1髙速叶尖磨库的主菱性能蛰数數值工作告中心商占呵J mni支悴间距(6MI -如0 nun磨削直猛沪刿埠 -一 * l370nani最大零件电虽巧少吟工牛輛速CUW)- 4i)ur i-nim非接触画生辜统圖畳范Bi盘订 一堂口弓I11LLH .3距挖鬧烛特飙叶片数空洞停制暹度图2高速叶尖塢浚磁吾加3转子高速叶尖磨工艺设计应用方案高速叶尖磨工艺设计具有3
5、种含义:一是转子叶片以拉伸状态下进行高速磨削的高效加工技术;二是以工序集中为原则的复合加工技术;三是实现在线检测的测量技术。1 高速叶尖磨削的高效加工技术 数控高速叶尖磨削工艺已完全颠覆了原普通车改制磨床进行磨削叶片外径的工艺,其 技术主要通过合理的工艺设计、正确的装夹方式、高效的磨削参数来体现。(1)工艺设计。 数控高速叶尖磨对磨削工件的自身不平衡量有较高要求,超过设定值即报警中断磨 削,因此,转子叶尖在高速磨削前需采取一系列平衡工艺对转子进行预先动平衡,经过试 验,转子预先平衡的最终不平衡量控制在25gcm以内。1、2级叶片外径余量较大,安 排一次粗磨工序,其工艺流程见图 3。(2)装夹方式。为保证磨削后19级叶片的叶尖相对基准跳动在0.05mm以内,采取转子基准与工装 基准过盈配合的液压工装,通过控制与转子配合的前后液压夹盘工装径向跳动不大于0.01,经0.2MPa压力的气密性检查,使转子与夹具紧密配合,达到转子设计基准与机床加 工基准紧密贴合的精