Способ совместного шлифования пересекающихся поверхностей Советский патент 1979 года по МПК B24B21/06 

1

Изобретение относится к области ленточного шлифования мест сопряжений пересекающихся профильных поверхностей, например прикомлевых участков лопаток газотурбинных двигателей.

Известен способ совместного шлифования пересекающихся поверхностей, например прикомлевого участка лопаток, при котором движущуюся в направлении от одной пересекающейся поверхности к другой абразивную ленту поджимают подаваемым на врезание контактным копиром 1.

Известный способ обработки при шлифовании деталей как методом обкатки, так и копирования узкой абразивной лентой, когда зона обработки при поперечной подаче ленты (или детали) смещается в направлении, перпендикулярном к плоскости вращения ленты, а угол подачи на врезание в процессе обработки остается постоянным, не обеспечивает, как это будет показано ниже, необходимых стойкости ленты и качества поверхности при требуемом уровне производительности вследствие изменения в широком диапазоне соотношения длин обрабатываемых пересекающихся поверхностей в различных продольных сечениях лопатки.

Целью изобретения является повышение качества обработки и стойкости ленты путем обеспечения равенства давлений на обрабатываемые поверхности.

Поставленная цель достигается тем, что в процессе работы изменяют угол подачи и выбирают его исходя из зависимости:

tg V,

COS а + 1ц 11,1

гдеYt - текущее значение угла подачи

контактного копира на врезание, отсчитываемое от поверхности;

«г - текущее значение угла пересечения поверхиостей; in и ki - текущее значение длин обрабатываемых поверхностей в плоскости вращения абразивной ленты.

На фиг. 1 схематически изображена обработка поверхностей узкой абразивной лентой методом копирования; на фиг. 2-6 то же широкой абразивной лентой методом обкатки; на фиг. 7-10 приведена топография мест сопряжений некоторых типов лопаток современных газотурбинных двигателей; на фиг. 11, а, б - зоиа обработки в двух разных продольных сечениях лопатки; нафиг. 12 - схема действия сил в зоне обработки, находящейся в произвольном t-TOM продольном сечении лопатки. При обработке нрикомлевых участков лопаток по методу конировання узкой абразивной лентой (см. фиг. 1) ленте 1 сообщают вращение со скоростью щлнфования V-i и возвратно-поступательные перемещения 5л вдоль хорды пера, а эквидистантный прикомлевому участку лопатки копир 2 или лопатку 3 подают на врезание по стрелке 5вр причем направление нодачи врезания в процессе обработки остается постоянным. Лента 1 может вращаться в одной плоскости, а копир 2 и лопатка 3 совместно соверщать качательные движения в плоскости, перпендикулярной к плоскости вращения ленты. В обоих случаях зона резания будет в процессе возвратно-поступательного движения перемещаться, например, от входной кромки к выходной и обратно. При обработке по методу обката (см. фиг. 2) ленте 1, огибающей контактный копир 2, сообщают скорость УЛ вращения, а лопатку 3 обкатывают со скоростью SOQ по прямолинейной образующей копира, который подают на врезание по стрелке 5вр, причем направление врезания в процессе обкатки также сохраняют постоянным. При этом в разных нродольных сечениях А-А, Б-Б, В-В и т. н. (см. фиг. 3) копир эквидистантен сопряженным продольным сечениям лопатки. При данном методе щлнфования, как и при методе копирования, зона обработки также перемещается вдоль хорды лопатки, причем в различных продольных сечениях А-А, Б-Б, В-В лопатки соотнощение обрабатываемых длин /1 полки и /2 пера не остается постоянным, а определяется геометрическими формами детали. Из чертежей (см. фиг. 8, 9, 10) видно, что соотнощение длин обрабатываемых пересекающихся поверхностей турбинных и компрессорных лопаток изменяется в щироком диапазоне. Так, при обработке спинки турбинной лопатки (см. фиг. 8) одновременно щлифуются полка 1 и «косой участок 3 - часть профиля пера 2, прилегающая к полке, плоскость которой составляет угол г с перпендикуляром к продольной оси лопатки. При движении зоны обработки от выходной кромки к входной последовательно обрабатываются участки полки /ц, liz, /13 и т. д., причем и соответствующие участки профиля пера, длины которых, наоборот, уменьщаются. В сечении обрабатывается участок полки с минимальной длиной /imm и. участок профиля пера длиной kr, а отнощение Wimin оказывается очень больщим, так как /imm почти равно нулю. В сечении Д-Д обрабатывается участок полки с максимальной длиной /imax И участок профиля пера с длиной /2в, здесь, как следует из чертежа, /. /2D//iniax 1У некоторых типов лопаток безразмерный параметр К, равный отнощению обрабатываемых длин профиля и полки, может изменяться в процессе обработки от некоторого конечного значения до нуля или бесконечности. Например, при обработке лопатки (см. фиг. 9), когда зона обработки будет находиться левее входной кромки и правее выходной, щлифуется только полка 1, а Я,, следовательно, равно нулю. При обработке же, например, новоротной компрессорной лопаткн (см. фиг. 10) в некоторые моменты времени, наоборот, щлифуется только неро 2 и v равно бесконечности. При неизменном в процессе обработки угле Y подачи на врезание и постоянно.м угле а пересечения поверхностей значения нормальных составляющих полного усилия резания (см. фиг. 12) в различных продольных сечениях по каждой из обрабатываемых поверхностей будут оставаться постоянными. Вследствие этого изменение площади щлифования обрабатываемых поверхностей (за счет изменения длин поверхностей в направлении резания) сопровождается изменением давлений на обрабатываемых участках - на участках с больщой площадью давления будут меньше, чем на участках с меньщей площадью. А так как интенсивность съема металла, как известно, пропорциональна нормальным давлениям, то на участках малой длины скорость съема припуска будет значительно выще, чем на участках с больщой длиной. Скорость же съема припуска однозначно определяет качественные стороны процесса щлифования, частоту щлифованной поверхности, теплонапряженность процесса, распределение и глубину залегания остаточных напряжений, глубину и интенсивность прижогов, скорость износа абразивной ленты и т. д. Таким образом, при щлифовании прикомлевых участков лопаток при постоянном угле нодачи на врезание, во-нервых, припз ск на разных поверхностях снимается неравномерно, во-вторых, процесс интенсивного съема металла на участках с малой площадью резания сопровождается значительными контактными температурами в зоне обработки и градиентами температур в поверхностном слое детали, что не гарантирует от возникновения прижогов и трещин, в-третьих, высокие температуры, способствуя возникновению и развитию химических, диффузионных, электроконтактных и др. процессов в зоне обработки, снижают стойкость абразивных лент и качество поверхности. Поскольку условия протекания процесса щлифования непрерывно изменяются в течение одного двойного качаНИН лопатки с копиром или одного двойного хода абразивной лепты, то режимы розания приходится назначать исходя из начболее неблагоприятных условий обработки, что снижает производительность обработки. Согласно изобретению, абразивная лента

1огибает контактный коиир 2 и, вращаясь в плоскости чертежа со скоростью УЛ, совершает возвратно-поступательное движение в плоскости, перпендикулярной к плоскости чертежа.

Деталь 3 (или копир 2) подают на копир

2(или на деталь 3) в направлении SBP, подачи врезания, под некоторым углом 7; к обрабатываемой поверхности /и (см. фиг. 11 и 12), текущее значение которого в процессе поперечного перемещения ленты или смещения зоны обработки в результате качания лопатки изменяют таким образом, чтобы давления на обеих обрабатываемых поверхностях Б процессе изменения соотнощения длин обрабатываемых поверхностей были бы одинаковыми.

Если бы длины обрабатываемых поверхностей, пересекающихся под углом а, были одинаковыми, то угол подачи на врезание у необходимо было бы назначать равным а/2, т. е. врезание производить по биссектрисе угла пересечения поверхностей. Если длина Аа поверхности, от которой отсчитывается угол в некотором текущем продольном сечении будет больще длины /2а сопряженной с ней поверхности (фиг. На), то для того, чтобы давления на обеих поверхиостях были равны, необходимо, чтобы угол у был больше а/2, т. е. направление подачи необходимо отклонять в сторону поверхности с меньшей длиной. Наоборот, если в продольном сечении /)б /2б (см. фиг. 11,6), то ieобходимо выполнить зсловие YG а/2.

Пусть длины пересекающихся под углом а/ поверхностей обрабатываемой детали 3 в некотором г-том продольном ее сечении равны /и и ki. При подаче детали 3 на врезание по стрелке Sup, действ ет сила Р шлифования, составляющая угол у с поверхностью длиной /i;. Тогда нормальные силы, действующие на поверхности, будут равны

Р,, PI sin Ть - PI sin («г - т,).

а соответствующие им давления на поверхности:

PII

Pi-slnii Лг-1

III

PlSln(,i) hi -i(21

Из условия равенства давлений на обеих поверхностях имеем

1(Рг1Отсюда

/liSina,;

tg

U/,/ COS at + /о,Измененне направления подачи врезания в процессе поперечного к плоскости вращения ленты смещения зоны обработки может быть осуществлено известными и предназначенными для аиалогичных задач механизмами.

Предлагаемый способ шлифования позволяет повысить качество обработки и стойкость леит при одинаковых с прототипом режимах обработки или повысить производительность обработки за счет применения более высоких режимов. Повышается также экономичность обработки за счет снижения расходов на абразивные ленты.

Значения вышеуказанных положительных эффектов зависят от геометрических параметров обрабатываемых деталей, преимущественно от изменения соотношения длин пересекающихся поверхностей в различных продольных (параллельных вращению леиты) сечениях лопаток.

Формула изобретения

Способ совместного шлифования пересекающихся поверхностей, например, прикомлевого участка лопаток, прп котором движущуюся в направлении от одной пересекающейся поверхности к абразивную

леиту поджимают в направлении угла иодачи иа врезание контактным копиром, отличающийся тем, что, с иелью повыщеиия качества обработки и стойкости ленты путем обеспечения равенства давлений на обрабатываемые поверхности, в процессе работы изменяют угол иодачи и выбирают его исходя из зависимости:

Sin а;

tgT(COS У +

45

где

7г - текущее зиачсиие угла подачи контактного копира иа врезание, отсчитываемое от иоверхиости;

а,- - текущее значение угла иересечения поверхностей; ki и /2t - текущее значение длин обрабатываемых поверхностей в плоскости вращения абразивной ленты.

Источники информации, иринятые во внимаиие при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N° 360202, кл. В 24В 21/06. 1969.

2 7oS

сриг.2

иг.8

..

А t f i 7

/ rg :;Wfe 7

II

2сриг.З

риг.10

,. Щ.

Kr