Способ совместного шлифования пересекающихся поверхностей

 

ОЛИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (i 1, 654397

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 22.11.76 (21) 2422832/25-08 с присоединени|ем заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 30.03.79. Бюллетень № 12 (45) Дата опубликования описания 30.03.79 (51) М. Кл.

В 24В 21/06

Государственный комитет (53) УДК 621.923.24 (088.8) по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. М. Мигунов и А. И. Попенко (71) Заявитель (54) СПОСОБ СОВМЕСТНОГО ШЛИФОВАНИЯ

ПЕРЕСЕКАЮЩИХСЯ ПОВЕРХНОСТЕЙ где

15

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 (11.

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

5 выбирают его исходя из зависимости:

$!П ai

tg q„=

CO$a; + 1„/l,,i у, — текущее значение угла подачи контактного копира на врезание, отсчитываемое от поверхности; а; — текущее значение угла пересечения поверхностей;

11$ и I i — текущее значение длин обрабатываемых поверхностей в плоскости вращения абразивной ленты.

20 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 топогра25 фия мест сопряжений некоторых типов лопаток современных газотурбинных двигателей; на фиг. 11, а, б — зона обработки в двух разных продольных сечениях лопатки; на фиг. 12 — схема действия сил в зоне

654397 обработки, находящейся в произвольном

i-том продольном сечении лопатки.

При обработке прикомлевых участков лопаток по методу копирования узкой абразивной лентой (см. фиг. 1) ленте 1 сообщают вращение со скоростью шлифования V.„ и возвратно-поступательные перемещения

5л вдоль хорды пера, а эквидистантный прикомлевому участку лопатки копир 2 или лопатку 3 подают на врезание по стрелке

S ð, причем направление подачи врезания в процессе обработки остается постоянным.

Лента 1 может враш,аться в одной плоскости, а копир 2 и лопатка 3 совместно совершать 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 V.„вращения, а лопатку 3 обкатывают со скоростью S,o no прямолинейной образующей копира, который подают на врезание по стрелке S», . причем направление врезания в процессе обкатки также сохраняют постоянным. При этом в разных продольных сечениях А — А, Б — Б,  — В и т. п. (см. фиг. 3) копир эквидистантен сопряженным продольным сечениям лопатки.

При данном методе шлифования, как и при методе копирования, зона обработки также перемещается вдоль хорды лопатки, причем в различных продольных сечениях

А — А, Б — Б,  — В лопатки соотношение обрабатываемых длин 1 полки и 1 пера не остается постоянным, а определяется геометрическими формами детали.

Из чертежей (см. фиг. 8, 9, 10) видно, что соотношение длин обрабатываемых пересекающихся поверхностей турбинных и компрессорных лопаток изменяется в широком диапазоне. Так, при обработке спинки турбинной лопатки (см. фиг. 8) одновременно шлифуются полка 1 и «косой участок» 3— часть профиля пера 2, прилегающая к полке, плоскость которой составляет угол 1 с перпендикуляром к продольной оси лопатки.

При движении зоны обработки от выходной кромки к входной последовательно обрабатываются участки полки l», l», l» и т. д., причем l<>)l,>)lii и соответствующие участки профиля пера, длины которых, наоборот, уменьшаются.

В сечении à — Г обрабатывается участок полки с минимальной длиной iimin и участок профиля пера длиной l», а отношение

ln/li ш = Х оказывается очень большим, так как limin почти равно нулю. В сечении Д вЂ” Д обрабатывается участок полки с максимальной длиной 1 „„и участок профиля

Зо

65 пера с длиной 4п, здесь, как следует из черт ж а, /. — l2D/l i)mi ú. 1 .

У некоторых типов лопаток безразмерный параметр Х, равный отношению 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, шлифуется только полка 1, а Х, следовательно, равно нулю. Прп обработке жс, например, поворотной компрессорной лопатки (см. фиг. 10) в некоторые моменты времени, наоборот, шлифуется только перо

2 и, равно бесконечности.

При неизменном в процессе обработки угле 7 подачи на врезание и постоянном 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 шлифования обрабатываемых поверхностей (за счет изменения длин поверхностей в направлении резания) сопровождается изменением давлений на обрабатываемых участках — на участках с большой площадью давления будут меньше, чем на участках с меньшей площадью. А так как интенсивность съема металла, как известно, пропорциональна нормальным давлениям, то на участках малой длины скорость съема припуска будет значительно выше, чем на участках с большой длиной.

Скорость же съема припуска однозначно определяет качественные стороны процесса шлифования, частоту шлифованной поверхности, теплонапряженность процесса, распределение и глубину залегания остаточных напряжений, глубину и интенсивность прижогов, скорость износа абразивной ленты и т. д.

Таким образом, при шлифовании прикомлевых участков лопаток при постоянном угле подачи на врезание, во-первых, припуск 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 шлифования непрерывно изменяются в течение одного двойного качания лопатки с копиром или одного двойно654397

Ра1 Р sin (а — () 2t 1 l2t

Из условия равенства давлений на обеих поверхностях имеем

Piit = И.

lo хода абразивной лснты, то режимы резания приходится назначать исходя из на.;— более неблагоприятных условий обработки, что снижает производительность обработки.

Согласно изобретению, абразивная лента 5

1 огибает контактный копир 2 и, вращаясь в плоскости чертежа со скоростью V.„, ñoвершает возвратно-поступательное движение в плоскости, перпендикулярной к плоскости чертежа. 10

Деталь 3 (или копир 2) подают на копир

2 (или на деталь 3) в направлении S,ðt подачи врезания, под некоторым углом ; к обрабатываемой поверхности lt„(cv. фиг.

11 и 12), текущее значение которого в про- 15 цессе поперечного перемещения ленты или смещения зоны обработки в результате качания лопатки изменяют таким образом, чтобы давления на обеих обрабатываемых поверхностях в процессе изменения соотно- 20 шения длин обрабатываемы < поверхностен были бы одинаковыми.

Если бы длины обрабатываемых поверхностей, пересекающихся под углом и, были одинаковыми, то угол подачи на врезанне у 25 необходимо было бы назначать равным а/2, т. е. врезание производить по биссектрисе угла пересечения поверхностей. Если длина

lt,, поверхности, от которой отсчитывается угол в некотором текущем продольном сече- 30 нии будет больше длины 4,, сопряженной с ней поверхности (фиг. 11 а), то для того, чтобы давления на ооеих поверхностях были равны, необходимо, чтобы угол р был больше а/2, т. е. направление подачи необ- 35 ходимо отклонять в сторону поверхности с меньшей длиной. Наоборот, если в продольном сечении ltr (1.б (см. фиг. 11,б), то необходимо выполнить условие ув (и 2.

Пусть длины пересекающихся под углом 40 а,; поверхностей обрабатываемой детали 3 в некотором t-том продольном ее сечении равны!„и 4;. При подаче детали 3 ня врезание по стрелке S.„ðt- действует сила Р шлифования, составляющая угол у с поверхностью длиной ll;. Тогда нормальные силы, действующие на поверхности, будут равны

Р,< — Ptsinт,, P„— — Р; sin(ut — ",,), а соответствующие им давлсния на поверх- 50 ности:

Р«Pt вопд 1 У 1

Отсюда

1я г

1 sin

tt

1 cos а; + Ist

Изменение направления подачи врезания в процессе поперечного к плоскости вращения ленты смещения зоны обработки может быть осуществлено известными и предназначенными для аналогичных задач механизмами.

Предлагаемый способ шлифования позволяет повысить качество обработки и стойкость лент 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 (napaллельных вращению ленты) сечениях лопаток.

Фор мул а изобретения

Способ совместного шлифования пересекающихся поверхностей, например, прикомлевого участка лопаток, при котором движущуюся в направлении от очной пересекающейся поверхности к другой абразивную ленту поджимают в направлении угла подачи на врезание контактным копиром, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения качества обработки и стойкости ленты путем обеспечения равенства давлений на обрабатываемые поверхности, в процессе работы изменяют угол подачи и выбирают его исходя из зависимости:

sifl at сов ; - - l»tl t где у, — текущее значение угла подачи контактного копира на врезанис, oTcчитывасмос от поверхности; и; — тскущсс знячснис угла пересечения поверхностей;

ll, и 4; — текущее значсние длин обрабатываемых поверхностей в плоскости вращения абразивной ленты.

Источники информации, принятые во внимание прн экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 360202. кл. В 24В 21/06. 1969, 654397

Rue. SZ

Редактор Т. Морозова

Заказ 311/9 Изд. № 254 Тираж 1014 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель В. Сенаторов

Техред А. Камышникова

Корректоры: О. Данишева и Л. Брахнина