本發(fā)明屬于曲面零件的機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于葉片拋光的柔性機(jī)構(gòu)，還涉及利用上述柔性機(jī)構(gòu)進(jìn)行拋光的方法。

背景技術(shù)：

葉片作為航空發(fā)動機(jī)的心臟，是其動力能源裝置的關(guān)鍵部件，為了提高發(fā)動機(jī)的性能，葉片形狀日益趨于復(fù)雜，幾何尺寸逐漸增大，新型結(jié)構(gòu)不斷得到研發(fā)，對葉片的關(guān)鍵制造技術(shù)提出了更高的要求。而葉片型面為典型的空間自由曲面，對葉片表面質(zhì)量、型面精度的要求非常高，而拋光加工工藝作為葉片加工成型的最終工藝直接決定了葉片的表面質(zhì)量，因此對葉片的拋光工藝研究尤為重要。

由于葉片形狀復(fù)雜且非常薄，為高自由度復(fù)雜曲面，且葉片型面尺寸精度要求嚴(yán)格，在拋光過程中容易受力產(chǎn)生變形，影響了葉片的尺寸精度。目前國內(nèi)對葉片拋光普遍采用人工打磨的方法，該方法效率低下、勞動強(qiáng)度大且質(zhì)量難以保證，制約著航空事業(yè)的發(fā)展。因此目前亟需設(shè)計一種拋光裝置，以便提高葉片等曲面類零件的拋光效率和拋光質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于葉片拋光的柔性機(jī)構(gòu)，解決了目前曲面零件采用人工拋光方式存在的拋光效率低及拋光質(zhì)量難以保證的問題。

本發(fā)明的目的還提供利用上述柔性機(jī)構(gòu)進(jìn)行拋光的方法。

本發(fā)明所采用的一種技術(shù)方案是，一種用于葉片拋光的柔性機(jī)構(gòu)，包括刀柄，刀柄上連接有中空圓柱狀的內(nèi)殼體，內(nèi)殼體的內(nèi)部設(shè)有橡皮囊，橡皮囊的底部設(shè)有拋光件，內(nèi)殼體的側(cè)壁上開設(shè)有孔a，橡皮囊的囊口連接在孔a處，內(nèi)殼體的外部套接有外殼體，外殼體的側(cè)壁上開設(shè)有孔b。

本發(fā)明的第一種技術(shù)方案的特點還在于，

其中刀柄為類圓錐狀結(jié)構(gòu)，刀柄的錐底端面中心處加工有螺紋孔，內(nèi)殼體一端的圓周外壁上設(shè)有外螺紋，內(nèi)殼體的一端套接在螺紋孔內(nèi)并通過螺紋與刀柄連接，橡皮囊的囊口穿套在孔a中并通過鉚釘固定在內(nèi)殼體的側(cè)壁上。

其中外殼體為中空套筒狀，外殼體的內(nèi)部分別同軸設(shè)有環(huán)狀的定位盤a和環(huán)狀的定位盤b，內(nèi)殼體套接在定位盤a與定位盤b的中心處，刀柄的錐底所在端套接有軸承a且刀柄的錐底端面恰好頂在定位盤a上，且軸承a的一端端面與定位盤a接觸，軸承a的另一端端面與外殼體的一端端面平齊，外殼體的一端端面上連接有擋圈a，擋圈a套接在刀柄上并靠近刀柄的錐底所在端；

其中內(nèi)殼體的外壁上加工一圈凸臺a和一圈凸臺b，凸臺a與凸臺b沿內(nèi)殼體的中心軸線依次呈階梯狀設(shè)置，且凸臺a的半徑小于凸臺b的半徑，定位盤b恰好卡在凸臺a上，內(nèi)殼體上還套接有軸承b，軸承b位于凸臺a與凸臺b之間，軸承b的一端端面與定位盤b接觸，軸承b的另一端端面與外殼體的另一端端面平齊，外殼體的另一端端面上連接有擋圈b，擋圈b套接在內(nèi)殼體上。

其中軸承a和軸承b均為角接觸軸承。

其中擋圈a和擋圈b均為環(huán)形薄板狀零件。

其中擋圈a與外殼體一端的連接處、擋圈b與外殼體另一端的連接處、定位盤a與內(nèi)殼體的接觸處、定位盤b與內(nèi)殼體的接觸處及橡皮囊囊口與內(nèi)殼體的連接處均設(shè)有密封圈。

其中內(nèi)殼體為一端封閉另一端開口，內(nèi)殼體的封閉端與刀柄通過螺紋連接，橡皮囊的底部從內(nèi)殼體的開口端伸出內(nèi)殼體。

其中拋光件為砂紙。

其中孔a和孔b同軸。

本發(fā)明所采用的第二種方案是，一種葉片拋光方法，具體包括以下步驟：

步驟1，將刀柄的錐頂端部與機(jī)床主軸連接；

步驟2，將孔b與液壓站連通，通過液壓站向外殼體與內(nèi)殼體之間的腔體沖壓，然后液壓油再通過孔a進(jìn)入橡皮囊內(nèi)部對橡皮囊進(jìn)行沖壓；

步驟3，用砂紙將沖壓后的橡皮囊底部進(jìn)行包裹，同時將砂紙的邊緣塞入內(nèi)殼體與橡皮囊之間的間隙，即通過內(nèi)殼體與橡皮囊之間的間隙將砂紙卡住；

步驟4，啟動機(jī)床，機(jī)床主軸帶動刀柄轉(zhuǎn)動，內(nèi)殼體和橡皮囊隨刀柄一起轉(zhuǎn)動，橡皮囊底部的砂紙與葉片接觸并對葉片進(jìn)行拋光，當(dāng)拋光到葉片表面粗糙度達(dá)到Ra0.8μm～Ra1.2μm時，拋光過程結(jié)束。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明采用沖壓橡皮囊結(jié)構(gòu)對曲面零件進(jìn)行拋光，整個拋光過程沒有剛性力的參與，保證了拋光的柔性；液壓在整個拋光過程中保持恒定，使得拋光過程中整個結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；橡皮囊和內(nèi)殼體的連接保證了結(jié)構(gòu)的位置性。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，可以安裝在機(jī)床上實現(xiàn)數(shù)控拋光，實現(xiàn)復(fù)雜曲面類零件的柔性拋光。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種用于葉片拋光的柔性機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種用于葉片拋光的柔性機(jī)構(gòu)的剖視圖。

圖中，1.刀柄，2.擋圈a，3.擋圈b，4.軸承a，5.軸承b，6.外殼體，7.內(nèi)殼體，8.橡皮囊，9.螺紋孔，10.孔a，11.孔b，12.定位盤a，13.鉚釘，14.定位盤b，15.凸臺a，16.凸臺b，17.凸起，18.凹坑。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

本發(fā)明一種用于葉片拋光的柔性機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖1、2所示，包括刀柄1，刀柄1上連接有中空圓柱狀的內(nèi)殼體7，內(nèi)殼體7的內(nèi)部設(shè)有橡皮囊8，橡皮囊8的底部設(shè)有拋光件，內(nèi)殼體7的側(cè)壁上開設(shè)有孔a10，橡皮囊8的囊口連接在孔a10處，內(nèi)殼體7的外部套接有外殼體6，外殼體6的側(cè)壁上開設(shè)有孔b11。

刀柄1為類圓錐狀結(jié)構(gòu)，刀柄1的錐底端面中心處加工有螺紋孔9，內(nèi)殼體7一端的圓周外壁上設(shè)有外螺紋，內(nèi)殼體7的一端套接在螺紋孔9內(nèi)并通過螺紋與刀柄1連接，橡皮囊8的囊口穿套在孔a10中并通過鉚釘13固定在內(nèi)殼體7的側(cè)壁上。

外殼體6為中空套筒狀，外殼體6的內(nèi)部分別同軸設(shè)有環(huán)狀的定位盤a12和環(huán)狀的定位盤b14(定位盤a12與定位盤b14之間存在空腔)，內(nèi)殼體7套接在定位盤a12與定位盤b14的中心處，刀柄1的錐底所在端套接有軸承a4且刀柄1的錐底端面恰好頂在定位盤a12上，且軸承a4的一端端面與定位盤a12接觸，軸承a4的另一端端面與外殼體6的一端端面平齊，外殼體6的一端端面上連接有擋圈a2，擋圈a2套接在刀柄1上并靠近刀柄1的錐底所在端；

內(nèi)殼體7的外壁上加工一圈凸臺a15和一圈凸臺b16，凸臺a15與凸臺b16沿內(nèi)殼體7的中心軸線依次呈階梯狀設(shè)置，且凸臺a15的半徑小于凸臺b16的半徑，定位盤b14恰好卡在凸臺a15上，內(nèi)殼體7上還套接有軸承b5，軸承b5位于凸臺a15與凸臺b16之間，軸承b5的一端端面與定位盤b14接觸，軸承b5的另一端端面與外殼體6的另一端端面平齊，外殼體6的另一端端面上連接有擋圈b3，擋圈b3套接在內(nèi)殼體7上。

軸承a4和軸承b5均為角接觸軸承，軸承a4和軸承b5在本裝置中承受自重和拋光的較小軸向力以及高的轉(zhuǎn)速，故軸承a4和軸承b5選用角接觸軸承

擋圈a2和擋圈b3均為環(huán)形薄板狀零件。

擋圈a2與外殼體6一端的連接處、擋圈b3與外殼體6另一端的連接處、定位盤a12與內(nèi)殼體7的接觸處、定位盤b14與內(nèi)殼體7的接觸處及橡皮囊8囊口與內(nèi)殼體7的連接處均設(shè)有密封圈。

擋圈a2與外殼體6一端的連接處、擋圈b3與外殼體6另一端的連接處、定位盤a12與內(nèi)殼體7的接觸處、定位盤b14與內(nèi)殼體7的接觸處安裝密封圈，保證了液壓腔體內(nèi)的密封性，橡皮囊8與內(nèi)殼體7通過鉚釘連接，并在橡皮囊8與內(nèi)殼體7的連接處設(shè)置密封圈是為了保證橡皮囊8內(nèi)的壓力和整個結(jié)構(gòu)的氣密性。內(nèi)殼體7為一端封閉另一端開口，內(nèi)殼體7的封閉端與刀柄1通過螺紋連接，橡皮囊8的底部從內(nèi)殼體7的開口端伸出內(nèi)殼體7。

拋光件為砂紙。

孔a10和孔b11同軸。

為了對橡皮囊8進(jìn)行固定，內(nèi)殼體7的內(nèi)壁相對兩側(cè)分別設(shè)有凸起17和凹坑18，凸起17和凹坑18靠近內(nèi)殼體7的下端設(shè)置且對橡皮囊8施壓起定位作用，由于橡皮囊8具有彈性且本身是不成型結(jié)構(gòu)，因此當(dāng)橡皮囊8內(nèi)部沖壓膨脹時，與內(nèi)殼體7的內(nèi)壁結(jié)構(gòu)相適應(yīng)，內(nèi)殼體7為上窄下寬狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)殼體7底部開有圓形孔。砂紙將橡皮囊8的底部全部包裹且砂紙的邊緣被夾在橡皮囊8與內(nèi)殼體7(開口端)之間的縫隙處，當(dāng)橡皮囊8內(nèi)被液壓氣體充滿時，橡皮囊8與內(nèi)殼體7內(nèi)壁緊密接觸，則砂紙將被夾緊，砂紙、紗布沒有被固定死，這樣當(dāng)砂紙被磨壞時方便更換。

本發(fā)明一種用于葉片拋光的柔性機(jī)構(gòu)的使用方法為，將刀柄1與機(jī)床主軸連接，孔b11連接液壓站，當(dāng)通過液壓站經(jīng)孔b11向本裝置內(nèi)沖壓時，外殼體6與內(nèi)殼體7之間的部分首先形成液壓腔體，擋圈a2與外殼體6一端的連接處、擋圈b3與外殼體6另一端的連接處、定位盤a12與內(nèi)殼體7的接觸處、定位盤b14與內(nèi)殼體7的接觸處的密封圈對整個結(jié)構(gòu)的氣密性進(jìn)行保障，橡皮囊8囊口與內(nèi)殼體7的連接處的密封圈保障了液壓油不進(jìn)入內(nèi)殼體7和橡皮囊8之間的縫隙，液壓油經(jīng)過內(nèi)殼體7上的孔a10沖入橡皮囊8，橡皮囊8沖壓膨脹，通過內(nèi)殼體7內(nèi)壁的凸起17和凹坑18對橡皮囊8起定位作用，此時拋光件被夾在內(nèi)殼體7與橡皮囊8之間，啟動機(jī)床對零件進(jìn)行拋光。在整個拋光過程中，刀柄1、內(nèi)殼體7和橡皮囊8為轉(zhuǎn)動體，隨機(jī)床主軸進(jìn)行轉(zhuǎn)動帶動拋光件對零件進(jìn)行拋光，擋圈a2、擋圈b3和軸承a4、軸承b5以及外殼體6對整個構(gòu)件起到支撐和定位作用，不隨機(jī)床主軸轉(zhuǎn)動。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，可以實現(xiàn)復(fù)雜曲面類零件的柔性拋光。

本發(fā)明一種葉片拋光方法，具體包括以下步驟：

步驟1，將刀柄1的錐頂端部與機(jī)床主軸連接；

步驟2，將孔b11與液壓站連通，通過液壓站向外殼體6與內(nèi)殼體7之間的腔體沖壓(沖壓時液壓站內(nèi)的液壓油會進(jìn)入外殼體6與內(nèi)殼體7之間的腔體)，然后液壓油再通過孔a10進(jìn)入橡皮囊8內(nèi)部對橡皮囊8進(jìn)行沖壓(因為孔a10位于外殼體6的腔體內(nèi)部，因此孔a10與橡皮囊8的內(nèi)腔連通，同時橡皮囊8的囊口有固定在孔a10處，因此液壓油進(jìn)入外殼體6的內(nèi)腔后會進(jìn)入橡皮囊8內(nèi)部)；

步驟3，用砂紙將沖壓后的橡皮囊8底部進(jìn)行包裹(此處指代的橡皮囊8的底部指的是當(dāng)把橡皮囊8塞進(jìn)內(nèi)殼體7后，同時向橡皮囊8內(nèi)加沖入液壓油橡皮囊8膨脹，膨脹后的液壓囊8鼓起后與內(nèi)殼體7的內(nèi)壁緊貼，砂紙將膨脹后的橡皮囊8底部進(jìn)行包裹)，同時將砂紙的邊緣塞入內(nèi)殼體7與橡皮囊8之間的間隙，即通過內(nèi)殼體7與橡皮囊8之間的間隙將砂紙卡住；

步驟4，啟動機(jī)床，機(jī)床主軸帶動刀柄1轉(zhuǎn)動，內(nèi)殼體7和橡皮囊8隨刀柄1一起轉(zhuǎn)動，橡皮囊8底部的砂紙葉片接觸并對葉片進(jìn)行拋光。當(dāng)拋光到葉片表面粗糙度達(dá)到Ra0.8μm～Ra1.2μm時，拋光過程結(jié)束。

其中步驟4中拋光時機(jī)床主軸的線速度控制在7m/s～10m/s；

其中步驟3中砂紙選取150目～320目，磨料成份為SiC；

其中步驟2中的沖壓壓力為1MPa～6MPa。

本發(fā)明一種用于葉片拋光的柔性機(jī)構(gòu)的特點為，利用沖壓橡皮囊8對葉片(曲面零件)進(jìn)行拋光，砂紙(拋光耗材)固定簡單且可以方便的進(jìn)行更換；整個拋光過程沒有剛性力的參與，保證了拋光的柔性；液壓壓力在整個拋光過程中保持恒定，使得拋光過程中整個結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。