Ленточно-шлифовальный станок Советский патент 1982 года по МПК B24B21/16 

(54) ЛЕНТОЧНО-ШЛИФОВАЛЬНЫЙ СТАНОК

Изобретение относится к обработке поверхностей двойной кривизны, а именно пера лопаток газотурбинньгх двигателей. По основному авт. св. № 831567 известен пентонно-шлифовапьный станок, который содержит станину, механизм обката, сообщающий обрабатываемой попатке формообразующее движение обкатки по огибаемому движущейся щлифовальной лен той контактному копиру, устройство для сообщения абразивной ленте поперечных к плоскости ее вращения перемещений, а также кулачковый механизм кинемат ческой связи механизма обката с уст.ройством поперечного перемещения ленты СИ В этом станке щлифовальная лента в процессе обкатки непрерывно перемещается в поперечном направлении по контактному копиру и совершает полный ход Н в одну сторону за время Т одинарного качания обкатки. При такой взаимосвязи, указанных механизмов, обраёотка лопатки производится лишь тогда, когда ее ко такт с лентой осуществляется по лишга вдоль обрабатываемой поверхности пера и вдоль ленты и непрерывно перемещается в поперечном направлении. При этом воэможна э(})фективная обработка лишь тех лопаток, которые имеют малую длину пера с кривизной только в плоскостях поперечных сечений, что необходимо для того, чтобы рабочая поверхность копира имела профиль, благоприятный для работы ленты, а длина реза, которая равна дпвне линии контакта, не превышала допуотимую величину. Однако при обработке Iсильно закрученштх лопаток (больще ЗО) с больщой длиной пера, например вентиляторных лопаток ГТД, длина реза оказывается; недопустимо большой, а профиль рабочей поверхности копира сильно закрученным, что значительно ухудшает условия обработки (сшгасается производительность и стойкость лент). Кроме того, на обрабатываемых поверхностях . образуются пр исоги, что резко снижает качество обработки. При обработке таких лопаток на известном стаикесс обкаткой не в одной ппосжости, а в двух (в плоскости продопь ной оси и с разворотом вокруг нее, так как только при этом условии можно получить благоприятный профиль рабочей по.верхности копира, обеспечивающий ста. бильн то работу шлифовальной ленты), контакт лопатки с лентой будет осуществляться у5ке не по линии, а в точке, в результате чего при существующей кинематической связи механизма обката с уст ройством поперечного перемещения ленты синхронизации ее поперечных перемещений с движением обкатки не достигается. Для доказательства этого рассмотрим .случай, при котором одинарное качание обкатки лопатки с разворотом вокруг её продольной оси начинается с точки у вхо ной кромки приполочного участка и оканчивается на точке выходной кромки у технологическ:ой бобышки. В начальный момент обработки только точка у входной кромки приполочного участка будет контактировать с лентой, а остальная часть обрабатываемой поверхности пера будет приподнята над копиром. Одновременно с началом обкатки лопатки с раав рртом начнет перемещаться в поперечном направлении и шлифовальная лента, плоскость вращения которой параллельш плоо кости обкатки. Но к тому моменту, когда лопатка должна будет коснуться ленты точкой у входной кромки технологической бобышки, пройдет некоторый промежуток времени t , за который лента переместит ся в поперечном направлении от своего начального положения на часть хода Н, пропорциональную отношению времени ir к времени Т одинарного качания обкатки т.е. указанньхй участок останется необработанным, так как лента к этому моменту выйдет из под него. К тому моменту, когда лента совершит полный ход Н, лопатка также закончит одинарное качание обкатки и будет касаться ленты точкой, противоположной начальной, т.е. точкой у выходной кромки технологической бобышки, а все остальные точки поверхности будут приподняты над копиром, причем все точки, расположенные вдоль выходдай кромки, останутся необработанными, так KaKiiB то время, когда они должны были коснуться ленты, она еще не достигла своего противоположного крайнего положения, а находилась в промежуточном. В результате обработанным оказывается лишь узкий участок поверхности пера, соединяющий начальную и конечную точки касания, а остальная поверхность остается необработанной, что значительно снижает надежность станка, производительность и точность обработки. Кроме этого, невозможность осуществления надежной синхронизации поперечных перемещений ленты с движением обкат ки при обработке пера лопаток значительной длины с большой степенью кривизны значительно сужает технологические возможности Существующего станка. Цель изобретения - расширение технологических возможностей станка, повышение производительности и точности обработки поверхностей пера сильно закрученнь.1Х лопаток значительных габаритов с обкаткой в плоскости продольной оси и с разворотом вокруг нее. Поставленная цель достигается тем, что кинематическая связь механизма обката с устройством поперечных переме- .щений шлифовальной ленты осуществлена посредством храпового механизма. На ф1аг. 1 представлен станок в плоскости вращения шлифовальной ленты; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 3. Станок содержит огибаемые шлифовальной лентой 1 контактный копир 2, направляющие ролики 3 и 4 и приводной шкив 5, являющийся одновременно и натяжным, для чего его вал 6 установлен на коромысле 7, имеющем возможность поворачиваться на оси 8 кронштейна 9, закрепленного на станине 10. На коромысле 7 установлен электродвигатель 11, вращающий через гибкую передачу 12 вап Q npvsBouHoro гшсива. 5, и груз 13, величиной которого задают требуемое натяжение ленты. Поворот коромысла 7 на оси 8 для смены ленты осуществлен штоком, силового цилиндра 14, закрепленного на станине станка. Обрабатываемая лопатка 15 с помощью приспособлений 16 и 17 закреплена на качалке 18, цапфы 19 и 20 которой с помощью подшипников установлены в опорах корпуса 2.1, жестко закрепленного на планшайбе 22 шпинделя 23 механизма обката. На цапфе 20 одним концом закреплен 1д.1чаг 24, второй конец которого сна&жен свободно вращающимся (роликом 25, взаимодействующим с копиром 26 продольного разворота лопатки. Копир 26 закреплен на станине станка. С цапфой 19 кинематически соединен механизм 27 поджима ролика 25 к копиру 26, например пружинный, осуществляющий поджим через качалку 13, цапфу 2О и рычаг 24.

На другом конце шпинделя 23 закреплен рычаг 28 со свободно вращающимся роликом 29, взаимодействующим с копиром ЗО поворота щпинделя. Поджим ро-. лика 29 к копиру 30 осуществлен грузом 31, установленным на рычаге 28.

Шпиндель 23 wa подщипниках установлен в люльке 32 механизма обката. С помощью щпонки 33 люлька 32 закреплена на валу 34, который установлен неподвижно в осевом направлении и с возможностью вращения в подщипниках станины. Привод качания Люльки 32 механизма обката включает электродвигатель 35 и редуктор 36, на выходном валу которого закреплен кривошип 37, который, через ось .38, тягу 39 и ось 40 соединен с люлькой 32.

Контактный копир 2 закреплен на горизонтальном столе 41, имеющем возможность с помощью маховичка 42 и винтовой передачи 43 перемещаться в на- правляющих пиноли 44 механизма подачи.

На пиноли 44 закреплен с возможностью свободного врещения ролик 45, упираюшийся при подаче давления в нижнюю nt лость силового пневмоцилиндра 46 в

клин 47, соединенный винтовой передачей 48 с маховичком 5О ручной додачи. На валу 49 свободно (с возможностью поворота) установлена шестерня 51, входящая в зацепление с зубчатой рейкой 52, соединенной со щтоком силового цилиндра 53 автоматической подачи.

Переход с ручной на автоматическую подачу осуществляют осевым поджатием пружины 54 кулачковой полумуфты 55, соединенной с валом 49 щпонкой или шлицами, к полумуфте на шестерне 51.

Оси вращения роликов 3 и 4 закреплены на кронштейне 56, неподвижно установленном на ползуне 57, который с возможностью возвратно-поступательного перемещения в направлении, перпендикулярном- плоскости вращения ленты, установлен в направляющих плиты 58, закрепленной на станине станка.

Отличительной особенностью станка является то, что вал 34 люльки 32 посредством неподвижно установленного на Яем рычага 59 (фиг. 2), оси 60, закреп(Пенной на рычаге 59, а также фиксатора 61, установленного с возможностью поворота на оси 60, соединен, с храповым колесом 62, закрепленным fta валу 63. Вал 63 установлен соосно с валом 34 в

, подшипниках опоры 64 и подшипниках, расположенных во внутренней проточке вала 34.

На валу 63 закреплена коническая шестерня 65, которая входит в зацепление с конической шестерней 66, закрепленной на вертнем конце вала 67, установленном с возможностью вращения в опорах 68 и 69.

На нижнем конце вала 67 также установлена коническая шестерня 70, которая входит в зацепление с двумя коническими шестернями 71 и 72, расположенными неподвижно в осевом направлении на подшипниках ступенчатого вала 73, установленного неподвижно в осевом напра&лении в подшипниках опоры 74 и подщипниках станины. Внзгренние торпы шеотерен 71 -и 72 выполнены в виде зубчатых полумуфт.

На ступенчатом валу 73 выполнен шлицевой участок, расположенный между внутренними торцами шестерен 71 в 72, а также два резьбовых участка с одинаковой резьбой, один тю которых расположе между шестерней 72 и внутренней перего;родкой станины, а другой консольно расположен по правую от перегородки сторону и входит в зацепление (составляет винтовую пару) с гайкой 75, закреплена ной на ползуне 57.

На шлипевом участке вала 73 с возмоностью осевого перемещения и взаимодействия с внутренними зубчатыми торцами шестерен 71 и 72 установлена двусторонняя зубчатая цолумуфта 76, по п&риметру которой выполнен кольцевой паз. ,В кольцевой паз полумуфты 76 введена с зазором вилка 77,. закрепленная на вту№ ке 78 (фиг. 3), которая с возможностью осевого перемещения установлена на штанге 79. Штанга 79 установлена с возможностью перемещения параллельно оси вала 73 в направляющей 80, а также закреплена на штоке 81 цилиндра 82, н&лодвижно установленного на станине 10. Штоковая и бесштоковая полости силового цилиндра 82 гидравлически соединены с распределителем 83, посредством которого осуществлено изменение направления перемещения штока 81. Взаимодействие штока 81 при его перемещении вправо со втулкой 78 осуществлено пружину 84, а при перемещении влево - через штангу 79, регулируемый упор 85, закрепленный на ней, и через пружину 86. Пружины 84 и 86 прецнаоначены для осуществления плавного ввода гз зацепле ние зубчатых . Резьбовой участок вала 73, располо женный между конической шестерней 72 и внутренней перегородкой станины, вв&ден в зацепление с гайкой 87 (фиг. 2 иЗ которая установлена с возможностью осевого перемещения в корпусе 88, закрепленном с плитой 89 на ползуне 9О. Ползун 9О установлен -с возможностью перемещения параллельно оси вала 73 в направляющих корпуса 91, закрепленного на станине 1О. Фиксапия гайки 87 в углово положении осуществлена пальцем 92, закрепленным в гайке 87 и введенным в направляющую канавку,корпуса 88. Взаимодействие гайки 87 с корпусом 88 осуществлено через пружины .93 и 94 и крышки 95 и 96. Последние выполнены с отверстиями для вала 73 и закреплены по обеим сторонам корпуса 88. . На плите 89 установлен с возможное тью взаимодействия с датчиками 97 и 98 двусторонний упор 99 (фиг. 3). Датчик 97 закреплен на упоре 1ОО, установленном с возможностью регулировочного перемещения в направлении , параллельном оси вала 73, в направляющих корпуса 101, неподвижно установленного на ста-и нине 10. Регулировочное перемещение упора 100 с датчиком 97 осуществлено посред ством винта 102. Датчик 98 закреплен на упоре lO3t установленном с возможностью регулировочного перемещения в направлении, параллельном оси вала 73, в направляю.щих корпуса 104, неподвижно установленного на станине. Регулировочное перемещение упора ЮЗ с датчиком 98 осуществлено посредством винта 105. Датчики 97 и 98 электрически соединены с устройством 106, управляющим работой распределителя 83, а также устройством, управляющим {заботой силового цилиндра 53(фиг. 1) механизма подачи на врезание (не изображен). Кроме того, на крошнтейне 1О7 стани ны 10 соосно с валом 63 неподвижно установлен диск 1О8, по оси которого выполнено отверстие для вала 63. На поверхности П диска 1О8, (фиг. 2 и 4) с возможностью регулировочного перемещения по окружности установлена дугообразная пластина 109, внутренний диаметр которой равен наружному диаметру диска 108. При этом щириной В пластины 1О9 (фиг. 2) обеспечена возможность перекры тия ею фиксатора 61 и зубьев храпового колеса 62. Для обеспечения свободного вращения храпового колеса 62 относительно вогнутой поверхности пластины 109 диаметр диска 1О8 выполнен больгще Наружного диаметра храпового 62. При работе станка электродвигатель 11 через гибкую передачу 12 и шкив 5 вращает шлифовальную ленту 1, а электродвигатель 35 механизма обкатки через редуктор 36, кривощип 37 и тягу 39 сообщает качательные движения люльке 32. В процессе обкатки ролик 29, взаимо. действуя с копиром 30, через рычаг 28 и шпиндель 23 сообщает лопатке 15 формообразующее движение относительно контактного копира 2 в плоскости вращения ленты, а ролик 25, взаимодрйствуя с копиром 26, через, рычаг 24 поворачивает качалку 18 вместе с лопаткой вокруг ее продольной оси 00, При этом в процессе поворота люльки 32 по часовой стрелке фиксатор 61, взаиомдействуя с зубьями храпового колеса 62, поворачивает его. Вращение храпового колесу 62 через вал 63, конические шестерни 65, 66, вал 67 и коническую шестерню 70 передается коническим шестерням 71 и 72, которые при этом вращаются в про- -тивоположные стороны. Давление рабочей жидкости, которое через распределитель 83 (фиг. З) подается в бесштоковую полость силового цилиндра 82, удерживает поршень и шток 81 в крайнем правом положении, осуществляя тем самьгм через пружину 84 и вилку 77 сцепление зубьев полумуфты 76 и шестерни 72. В резуль тате этого вращение шестерни 72 через полумуфту 76 передается валу 73. При этом вращательное движение вала 73 преобразуется в поступательное движение, например вправо (фиг. 2), гайки 75, ползуна 57, кронштейна 56, роликов 3 и 4, а соответственно и шлифовальной ленты 1. Поперечное перемещение ленты 1 по контактному копиру 2 осуществляется до тех пор, пока люлька 32 не займет своего крайнего положения при повороте по часовой стрелке и не начнет поворачиваться против часовой стрелки (фиг. 1 и 4). При этом фиксатор 61 перестает взаимодействовать с зубьями храпового колеса 62, вследствие чего прекращается передача вращения От вала 34 люльки 32 к механизму поперечного перемещения ленты. В момент изменения направления. качания люльки на противоположное (по часовой стрелке) поперечное перемещение ленты возобновится. Передаточное число контяческих передач, а также шаг винтовой передачи, выбраны с таким расчетом, чтобы величина поперечнхэго перемещения шлифовальной ленты по контактному К1 пиру в процессе максимального поворота люльки 32 по часовой стрелке не правы шала ширины ленты. Для уменьшения величины разового поперечного перемещения ленты пластину 1О9 (фиг. 4) устанавливают на диске 108 таким образом, чтобы она вначале поворота люльки 32 по часовой стрелке находилась между зубьями храпового колеса 62 и фиксаторсм 61. При этом фиксатор 61 при повороте люльки 32 по. часовой стрелке не начинает взаимодействовать с зубьями храпового колеса 62 до тех пор, пока его вершина не сместится с пластины 1О9. Величина разового хода ленты при этом уменьшится во .столько раз, во сколько уменьшится угол поворота люльки 32, при котором фиксатор 61 взаимодействует с храповым ко- песом 62, например, при повороте люльки на максимальный, угол 6О°, шлифовальная лента перемещается по контактному копиру в поперечном направлении на 5О мм. Фиксатор 61 храпового механизма при ЭТС1М также поворачивается относительно оси качания люльки на 6О°, поворачивая вд этот же угол храповое колесо 62. Прн перекрытии пластиной 10Q фиксатора 61 и зубьев храпового колеса 62 на угол ЗО° кинематическая связь вала 34 с механизмом поперечного перемещения ленты возобновитсятолько после поворота люль ки 32 на угол 30° и не будет прерывать ся до ее поворота на угол 60°. В это время храповое колесо 62 также повергнется на угол 30°, т.е. на угол в два раза меньший, чем тот, который необходи для перемещения ленты на 50 мм. В реВультате этого величина поперечного перемещения ленты также уменьшится в 2 раза, т.е. будет равна 25 мм. При вращении вала 73 однорременно jc гайкой 75 в том же направлении с той (же скоростью перемещается гайка 87, (которая через пружину 94, крышку 96 и, корпус 88 перемещает за собой ползун 9О и плиту 89 -с упором 99. В момент достижеН1Ю лентой крайнего правого положения (фиг. 2), при котором пуюисходит обработка крайней правой точки обрабатываемой поверхности пера лопатки 15, правый торец ртора 99 (фиг. 3 касается упора 103 и ножки датчика 98. Датчик 98 подает сигнал на устройство 106, которое посредством распределителя 83 подает давление рабочей жидкости в штоковую полость силового иипвндра 82, в результате чего поршень и шток 81 перемещаются в крайнее левое положение, осуществляя тем самым через штангу 79, упор 85, пружину 86, втулку 78 и вилку 77 перемещение полумуфты 76 в крайнее левое положение, т.е. сцепление ее с шестерней 71. Одновременно датчик 98 подает сигнал на устройство, управлян. щее механ{Езмом подачи ( не изображено), в результате чего осуществляется подача контактного копира 2 с лентой 1 на врезание.. Регулирование величины подачи на врезание осуществляют настройкой реле времени (не изображено). При этом в процессе поворота люльки 32 по часовой стрелке вращение вала 73 осушествпяется от шестерни 71, которая вращает ся в направлении, противопояожиом напрев лению вращения шестерни 72. Направление поперечного перемещения гаек 75 и 87, а соответственно ленты и упора 99, также изменяется fia противоположное - справа налево. В момент достижения nevfтой крайнего левого положения, которое обеспечивает обработку крайней левой точки обрабатываемой поверхности пера лопатки 15, левый торец упора 99 (фиг. 3) касается упора 1ОО и датчика 97, который дает команду на взменение направления поперечного перемещения ленты на противоположное, а также на подачу контактного копира с пентой на врезание, причем вследствие равенства шага резьбы на обоих резьбовых участках вала 73 шлифовальная лента к упор 99 (фиг. 3) за один 1фомежуток времени перемещаются на одинаковую величину Н, . равную Гсуммарной величине поперечного перемещения лентьг, что и обеспечивает срабатывание датчиков 97 и 98 именно при достижении лентой крайних положений. Указанный ишш повторяется до тех пор, пока датчик окончания обработки (не показан) не подаст сигнал на отвод контактного копира 2 с лентой 1 от по патки 15, а также на отключение элек1родвигателя 35 механизма обката и при вода 11 вращения ленты. В начальный момент обработки пера лопатки 15 шлифовальная лента расположена на контактном копире 2 в крайнем, например правс д положении (фиг. 2), об&спечивающем обработку крайней правой точки обрабатываемой поверхйости, и не начинает перемещаться в поперечном направле|гаи до тех пор, пока люлька 32 .не займет крайнего положения при повороте по часовой стрелке. За время поворота люлькв 32 в указанном направлении осущесггвпяется обкатка обрабатываемой поверхности лопатки 15 по контактному копиру, а поскольку шлифовальная лента при этом не смещается в поперечном направлении, то весь участок обрабатываемой поверхности лопатки, расположенный вдоль кромки, оказывается обработанным на ширину контакта с лентой. После этого в процессе обратного движения обкатки шлифовальная лента перемещается в поперечном направлении на расстояние, обеспечивающее частичное перекрытие ею своего первоначального положения, что обеспечивает отсутствие необработанных нрсмежутков между обработанными учао тками лопатки. Обработка лопатки при этом осуществляется продольными строчками, частично перекрывающими друг друга. При этом за время перемещения ленты в крайнее левое положение на величину хода Н (фиг. 2) осуществляется полная обработка всей поверхности пера лопатки. При достижении лентой 1 своего крайнего положения датчик 97 дает команду на врезание контактного копира с лентой и переключение полумуфты 76, в результате чего изменяется направление попе- речного перемещения ленты. Так как в предлагаемом станке механизм обката кинематически связан с механизмом поперечного перемещения ленты посредством храпового механизма, то достигается строгая синхронизации поперечных перемещений ленты с движением обкатки, вследствие чего при обработке сильно закрученных лопаток значительных габаритов с обкаткой в плоокости продольной оси лопагки и с развез ротом вокруг нее за время перемещения ленты в поперечном направлении от одного крайнего положения до другого осу- шествляется полная, а не частичная (как в известном), обработка поверхности пера, чтозначительноРасширяет технологические возможности станка, а также повышает производительность и точность обработки. Кроме того, возможность регулировки величины разового поперечного перемещения шлифовальной ленты также расширяет технологические возможности станка. . Формула изобретения Ленточно-шлифовальный станок по авт. св. № 831567, отличающ и,йс я тем, что, с целью расширения техгг .нологических возможностей, механизм обкатки связан с устройством поперечного перемещения ленты посредством храпо- вого механизма, Источ шки информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР N9 831567, кл. В 24 В 21/16, 1976.

х

82 81 8 76 86 85 80 79

- Щ- f

, нД&Jv у|

101 т 97ф,99 9В Ш т 6-6