RU2674358C1 - Method of finishing treatment of workpieces of gas turbine engine blade and device for its implementation - Google Patents

Method of finishing treatment of workpieces of gas turbine engine blade and device for its implementation Download PDF

Info

Publication number
RU2674358C1
RU2674358C1 RU2018104522A RU2018104522A RU2674358C1 RU 2674358 C1 RU2674358 C1 RU 2674358C1 RU 2018104522 A RU2018104522 A RU 2018104522A RU 2018104522 A RU2018104522 A RU 2018104522A RU 2674358 C1 RU2674358 C1 RU 2674358C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
workpiece
processing
tool
working tool
axis
Prior art date
Application number
RU2018104522A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Леонидович Раков
Игорь Михайлович Кондратьев
Марина Анатольевна Печейкина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН)
Priority to RU2018104522A priority Critical patent/RU2674358C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2674358C1 publication Critical patent/RU2674358C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B19/00Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group
    • B24B19/14Single-purpose machines or devices for particular grinding operations not covered by any other main group for grinding turbine blades, propeller blades or the like
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B49/00Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
    • B24B49/02Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent
    • B24B49/04Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation according to the instantaneous size and required size of the workpiece acted upon, the measuring or gauging being continuous or intermittent involving measurement of the workpiece at the place of grinding during grinding operation
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B51/00Arrangements for automatic control of a series of individual steps in grinding a workpiece

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding And Polishing Of Tertiary Curved Surfaces And Surfaces With Complex Shapes (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: invention relates to the field of engineering and can be used for finishing machining of complex spatial forms, in particular gas turbine engine blades (GTE). Workpiece is moved to the treatment area and the geometric parameters of the workpiece are scanned in orthogonal coordinates in the transverse, longitudinal and vertical directions using a measuring module. Obtained data is transmitted to the control unit, in which mathematical data processing is performed, compared with the theoretical form of the part and determining the set of areas for processing the workpiece with the help of a working tool as it moves along three orthogonal coordinates. Carry out the removal of the current parameters of the processing of the workpiece with the help of a torque sensor, which are transmitted to the control unit to generate control commands. At the same time, on the basis of the device, there is a portal installed with a workpiece, a working tool, a measuring unit and actuators for moving the tool and the workpiece, associated with the measuring unit and the control unit.
EFFECT: result is a high-performance finishing surface of GTE blades.
5 cl, 4 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области машиностроения, в том числе к способам и устройствам для финишной обработки деталей сложной пространственной формы, в частности заготовок лопаток газотурбинных двигателей (ГТД).The invention relates to the field of engineering, including methods and devices for finishing processing of parts of complex spatial shapes, in particular blanks of gas turbine engine blades (GTE).

Заготовки для финишной обработки лопаток газотурбинных двигателей изготавливаются ковкой и штамповкой, затем фрезеруются. При этом удовлетворяются ограничительные требования по точности к толщине заготовки, но не обеспечивается стабильность угла ее закрутки относительно продольной оси и заданная кривизна поверхности. Поэтому для получения готовой лопатки необходима адаптивная финишная обработка абразивным инструментом, учитывающая форму заготовки и обеспечивающая плавность сопряжений между различными видами поверхностей. В качестве финишных операций используется шлифование и полирование - шлифование для обеспечения допустимых геометрических размеров, полирование - для получения требуемого качества поверхности; в настоящее время эти операции выполняются на разных станках.The blanks for the finish processing of the blades of gas turbine engines are made by forging and stamping, then they are milled. At the same time, restrictive requirements on accuracy to the thickness of the workpiece are satisfied, but the stability of the angle of its twist relative to the longitudinal axis and the given surface curvature are not ensured. Therefore, to obtain a finished blade, adaptive finishing with an abrasive tool is necessary, taking into account the shape of the workpiece and ensuring smooth mates between different types of surfaces. As finishing operations, grinding and polishing are used - grinding to ensure acceptable geometric dimensions, polishing - to obtain the required surface quality; Currently, these operations are performed on different machines.

Известен способ для формирования трехмерной внешней поверхности объекта (патент US 8747188 В2, МПК В24В 49/00 от 24.02.2011), включающий создание 3D-модели объекта и формирование траектории движения инструмента относительно детали по этой модели. Недостатком данного способа является отсутствие возможности обрабатывать каждую поверхность лопатки ГТД оптимальным для этой поверхности способом.There is a method for forming a three-dimensional external surface of an object (patent US 8747188 B2, IPC V24V 49/00 from 02.24.2011), which includes creating a 3D model of the object and forming a tool path relative to the part according to this model. The disadvantage of this method is the inability to process each surface of the GTE blade in an optimal way for this surface.

Известен 3D-принтер для послойного изготовления объемных деталей, включающий основание, печатающую головку, закрепленную на каретке, снабженной модулем ее перемещения в плоскости XY, параллельной основанию принтера; рабочий стол, оснащенный устройством подогрева рабочей поверхности, смонтированный в основании и снабженный модулем перемещения по оси Z; расположенные на основании принтера катушки с механизмами подачи расходного материала в печатающую головку, причем устройство для перемещения каретки включает две продольные рельсовые и, по крайней мере, одну поперечную направляющие, продольные направляющие расположены по оси Y и жестко закреплены на основании, поперечная направляющая расположена по оси X между двумя продольными направляющими с возможностью перемещения по ним, а каретка имеет возможность перемещения по поперечной направляющей посредством приводных ремней (патент РФ на полезную модель №164639, кл. B41F 17/00, 2016 г.).Known 3D printer for the layered manufacturing of volumetric parts, including a base, a print head mounted on a carriage equipped with a module for its movement in the XY plane parallel to the base of the printer; a work table equipped with a device for heating the working surface, mounted at the base and equipped with a movement module along the Z axis; coils located on the base of the printer with mechanisms for supplying consumables to the print head, the device for moving the carriage includes two longitudinal rail and at least one transverse guide, the longitudinal guide is located on the Y axis and rigidly fixed to the base, the transverse guide is located on the axis X between two longitudinal guides with the ability to move along them, and the carriage has the ability to move along the transverse guide by means of drive belts (RF patent and utility model №164639, Cl. B41F 17/00, 2016).

Известно устройство для механической обработки изделий сложной пространственной формы, в которых шлифование производится методом относительного взаимного перемещения привода вращения инструмента относительно обрабатываемой детали (патент RU 2475347 С1, МПК В24В 19/14, В23С 3/18, B25J 9/00 от 23.08.2011). Недостатком данного устройства является отсутствие в нем средств измерения заготовки и, следовательно, невозможность адаптации управляющей программы к изменениям формы заготовки.A device for mechanical processing of products of complex spatial shapes, in which grinding is performed by the relative relative movement of the rotational drive of the tool relative to the workpiece (patent RU 2475347 C1, IPC V24V 19/14, V23C 3/18, B25J 9/00 from 08/23/2011) . The disadvantage of this device is the lack of means for measuring the workpiece and, therefore, the inability to adapt the control program to changes in the shape of the workpiece.

Известен также способ изготовления детали с помощью ковки и дальнейшей адаптивной шлифовки (патент RU 2550449 С2, МПК B21K 3/04, В24В 19/14, В24В 21/16 от 26.06.2009). После операции ковки измеряют геометрические характеристики заготовочной детали и сравнивают их с соответствующими размерами теоретической модели, задающей геометрические характеристики готовой детали. На поверхности заготовочной детали выделяют зоны несоответствия (рассогласования) размеров и определяют количество материала, которое необходимо удалить в каждой из таких зон для устранения этого несоответствия. Заготовочную деталь шлифуют абразивной лентой. При этом количеством удаляемого материала управляют за счет изменения скорости движения детали относительно абразивной ленты в продольном направлении детали в соответствии с заранее установленными соотношениями, полученными калибровкой.There is also a known method of manufacturing parts using forging and further adaptive grinding (patent RU 2550449 C2, IPC B21K 3/04, B24B 19/14, B24B 21/16 from 06/26/2009). After the forging operation, the geometric characteristics of the workpiece are measured and compared with the corresponding dimensions of the theoretical model that sets the geometric characteristics of the finished part. On the surface of the workpiece, zones of inconsistency (mismatch) in dimensions are identified and the amount of material that must be removed in each of these zones is determined to eliminate this discrepancy. The workpiece is sanded with abrasive tape. The amount of material removed is controlled by changing the speed of the part relative to the abrasive belt in the longitudinal direction of the part in accordance with predetermined ratios obtained by calibration.

Недостатком данного способа является отсутствие возможности обработки поверхности сопряжения замковой части и пера лопатки и отсутствие возможности бесконтактных измерений размеров заготовки оптической системой контроля.The disadvantage of this method is the inability to process the surface of the interface of the locking part and the feather of the blade and the lack of non-contact measurement of the dimensions of the workpiece by an optical control system.

Наиболее близким техническим решением по отношению к предложенному по совокупности существенных признаков является способ финишной обработки лопатки газотурбинного двигателя и устройство для его осуществления (патент РФ №2629419 от 25.02.2016, МПК В24В 19/14). Способ включает измерение геометрических характеристик заготовки лопатки, сравнение измеренной формы заготовки с теоретической формой готовой лопатки, определение областей заготовки лопатки для полирования, формирование траектории движения инструмента, установление режимов резания для полирования на основе измеренных данных и выполнение полирования, отличающийся тем, что геометрические параметры заготовки лопатки измеряют с помощью оптической системы контроля, а определение областей заготовки для полирования производят путем математического наложения по меньшей мере, одной из допустимых математической моделью поверхностей готовой лопатки и измеренной поверхности заготовки, при этом для полирования используют инструмент в виде полировального круга, имеющего совмещенные на нем коническую, тороидальную и вторую коническую режущие поверхности, предназначенные для обработки участков поверхности лопатки, соответственно спинки и корыта, вогнутой поверхности сопряжения полки и поверхности полки, а формирование траектории движения инструмента и установление режимов резания осуществляют для упомянутых режущих поверхностей полировального круга, причем полирование упомянутых областей на участках заготовки лопатки ведут соответствующими режущими поверхностями полировального круга с помощью двух манипуляторов для относительного перемещения заготовки и круга. Устройство, реализующее данный способ, содержит измерительный модуль, приводы перемещения заготовки лопатки и вращения инструмента для полирования, а также содержит манипуляционную систему с двумя манипуляторами для отдельного перемещения приводов вращения инструмента и перемещения заготовки, а измерительный модуль выполнен в виде оптической системы контроля геометрических характеристик заготовки, включающей систему числового управления упомянутыми манипуляторами, при этом в качестве инструмента использован полировальный круг, выполненный с совмещенными конической, тороидальной и второй конической режущими поверхностями, предназначенными для обработки соответственно спинки и корыта лопатки, вогнутой поверхности сопряжения ее полки и поверхности полки.The closest technical solution in relation to the proposed set of essential features is the method of finishing processing of the blades of a gas turbine engine and a device for its implementation (RF patent No. 2629419 from 02.25.2016, IPC V24V 19/14). The method includes measuring the geometric characteristics of the blade blank, comparing the measured shape of the blank with the theoretical shape of the finished blade, determining the areas of the blade blank for polishing, shaping the tool path, setting cutting modes for polishing based on the measured data, and performing polishing, characterized in that the geometric parameters of the blank the blades are measured using an optical control system, and the determination of the areas of the workpiece for polishing is carried out by thematic overlay of at least one of the surfaces of the finished blade acceptable by the mathematical model and the measured surface of the workpiece, while for polishing use a tool in the form of a polishing wheel having conical, toroidal and second conical cutting surfaces on it intended for processing sections of the surface of the blade, respectively, the back and trough, the concave surface of the interface of the shelf and the surface of the shelf, and the formation of the trajectory of the tool and the establishment of cutting methods are carried out for the said cutting surfaces of the polishing wheel, moreover, polishing of the mentioned areas in the sections of the blade blank is carried out by the corresponding cutting surfaces of the polishing wheel using two manipulators for the relative movement of the workpiece and the wheel. The device that implements this method contains a measuring module, drives for moving the workpiece of the blade and rotation of the tool for polishing, and also contains a manipulation system with two manipulators for separately moving drives for rotating the tool and moving the workpiece, and the measuring module is made in the form of an optical system for monitoring the geometric characteristics of the workpiece including a numerical control system for said manipulators, wherein a polishing wheel is used as a tool, Making a bevel aligned with toroidal and second bevel cutting surfaces, respectively, intended for the treatment of the backrest and the blade trough, the concave surface of the shelf and its mating surface of the shelf.

Недостатками перечисленных технических решений являются:The disadvantages of these technical solutions are:

- или полное отсутствие измерительной системы, или сложность измерения геометрии заготовки, в том числе из-за разных условий закрепления заготовки для измерения, что требует адаптации измерительной системы к каждой заготовке.- either the complete absence of the measuring system, or the difficulty of measuring the geometry of the workpiece, including due to the different fixing conditions of the workpiece for measurement, which requires adaptation of the measuring system to each workpiece.

- низкая производительность получения готовых деталей из-за необходимости выполнения нескольких вспомогательных операций - переустановок заготовок.- low productivity of obtaining finished parts due to the need to perform several auxiliary operations - reinstalling blanks.

Преимуществами предлагаемого технического решения являются:The advantages of the proposed technical solutions are:

- операции финишной обработки - шлифование, полирование, а также предварительное и окончательное измерения заготовки и детали производят за один установ, что обеспечивает уменьшение ошибок базирования и увеличивает точность изготовления детали;- finishing operations - grinding, polishing, as well as preliminary and final measurements of the workpiece and part are performed in one installation, which ensures reduction of base errors and increases the accuracy of part manufacturing;

- высокая точность измерения геометрии заготовки за счет привязки расположения измерительного модуля к каретке и рабочему инструменту.- high accuracy of measuring the geometry of the workpiece by linking the location of the measuring module to the carriage and the working tool.

- высокая производительность за счет уменьшения количества технологических операций (измерения, переустановки и т.д.)- high performance by reducing the number of technological operations (measurement, reinstallation, etc.)

- возможность выполнять операции финишной обработки - и шлифования и полирования за одну установку;- the ability to perform finishing operations - and grinding and polishing in one installation;

- возможность выполнять измерения (до обработки и контрольное измерение после обработки) без переустановки заготовки-детали;- the ability to perform measurements (before processing and control measurement after processing) without reinstalling the workpiece-part;

- возможность выбирать вариант установки заготовки (консоль или с двумя закрепленными концами в зависимости от жесткости или размеров лопатки);- the ability to choose the installation option of the workpiece (console or with two fixed ends, depending on the rigidity or dimensions of the blade);

- возможность применять разные способы (технологии) измерения геометрии заготовок;- the ability to apply different methods (technologies) for measuring the geometry of the workpieces;

- возможность контролировать и макрогеометрию (размеры) и микрогеометрию (шероховатость поверхности) за одну установку детали;- the ability to control both macrogeometry (dimensions) and microgeometry (surface roughness) for one installation of the part;

- более жесткая конструкция станка и всей системы СПИД, позволяющая использовать повышенные режимы обработки (или обеспечивать меньшие уровни вибрации на сравнимых по производительности режимах обработки);- a more rigid design of the machine and the entire AIDS system, allowing the use of increased processing modes (or to provide lower levels of vibration at comparable processing modes);

- наличие встроенного инструментального магазина револьверного типа позволяет выполнять обработку деталей разными инструментами;- the presence of a built-in tool magazine revolving type allows you to process parts with different tools;

- большая зона сервисного обслуживания;- a large service area;

- более простая система управления;- a simpler control system;

- наличие в системе управления функции расчета примерного времени обработки для синхронизации подачи в зону обработки очередной заготовки;- the presence in the control system of the function of calculating the approximate processing time for synchronizing the supply of the next workpiece to the processing zone;

- возможность параллельной работы двумя инструментами (одновременное шлифование и полирование);- the possibility of parallel work with two tools (simultaneous grinding and polishing);

- наличие инструментального магазина и узла правки инструмента;- the presence of a tool magazine and a tool editing unit;

- возможность использования выдвижной каретки только для перемещения детали (ручная и автоматическая установка) для ускорения подачи заготовки в зону обработки;- the ability to use the retractable carriage only to move the part (manual and automatic installation) to accelerate the supply of the workpiece to the processing zone;

- возможность проводить обработку с использованием смазочно-охлаждающей жидкости и без нее;- the ability to carry out processing using cutting fluid and without it;

- наличие варианта встраивания измерительной системы в стойки портала;- the availability of the option of embedding the measuring system in the rack of the portal;

- возможность использования дополнительной поддерживающей нижней опоры, соединенной с кареткой, для увеличения жесткости заготовки лопатки;- the possibility of using an additional supporting lower support connected to the carriage to increase the rigidity of the blade blank;

- возможность поворота детали вокруг оси Z (для круга);- the ability to rotate the part around the Z axis (for a circle);

- возможность обработки диска с лопатками в сборе.- the ability to handle the disk with the blades assembly.

Задача, на решение которой направлено заявленное изобретение, заключается в выполнении высокопроизводительной финишной операции обработки поверхностей лопатки ГТД при учете особенностей геометрии детали.The problem to which the claimed invention is directed is to perform a high-performance finishing operation for processing the surfaces of a GTE blade, taking into account the particular geometry of the part.

Для достижения поставленной цели предложен способ финишной обработки заготовки лопатки газотурбинного двигателя, включающий измерение геометрических характеристик заготовки, сравнение измеренной формы заготовки с теоретической формой готовой детали, определение областей заготовки для финишной обработки, формирование траектории движения рабочего инструмента, установление режимов резания на основе измеренных данных и выполнение финишной обработки, при этом используют рабочий инструмент в виде круга. В предложенном способе заготовку перемещают в зону обработки и производят сканирование геометрических параметров заготовки в ортогональных координатах в поперечном, продольном и вертикальном направлениях по осям Y, X, Z с помощью измерительного модуля путем равномерного перемещения его вдоль оси вращающейся заготовки, после чего данные измеренной формы заготовки передают в блок управления, в котором производят математическую обработку данных, сравнение измеренной формы заготовки с теоретической формой детали и определение множества областей для механической обработки заготовки, на основании чего выполняют обработку заготовки рабочим инструментом путем совместного перемещения рабочего инструмента по трем ортогональным координатам Y, X, Z, при этом осуществляют снятие текущих параметров обработки заготовки при помощи силомоментного датчика, которые передаются в блок управления для выработки команд управления. При проведении всех операций рабочий инструмент вращают относительно продольной оси корпуса X, а заготовку во время обработки поворачивают относительно ее продольной оси с возможностью фиксации ее в определенном положении.To achieve this goal, a method for the finish processing of a workpiece of a blade of a gas turbine engine is proposed, including measuring the geometric characteristics of the workpiece, comparing the measured shape of the workpiece with the theoretical shape of the finished part, determining the areas of the workpiece for finishing, shaping the tool path, establishing cutting conditions based on the measured data and finishing processing, while using a working tool in the form of a circle. In the proposed method, the workpiece is moved to the processing zone and the geometric parameters of the workpiece are scanned in the transverse, longitudinal and vertical directions along the Y, X, Z axes using the measuring module by moving it uniformly along the axis of the rotating workpiece, after which the data of the measured shape of the workpiece transmit to the control unit, in which the mathematical processing of the data is carried out, comparing the measured shape of the workpiece with the theoretical shape of the part and determining the set areas for machining the workpiece, on the basis of which the workpiece is processed with the working tool by jointly moving the working tool along the three orthogonal coordinates Y, X, Z, while the current workpiece processing parameters are removed using the torque sensor, which are transmitted to the control unit for generating commands management. During all operations, the working tool is rotated relative to the longitudinal axis of the body X, and the workpiece is rotated relative to its longitudinal axis during machining with the possibility of fixing it in a certain position.

Также предлагается устройство, в котором реализуется новый способ для финишной обработки лопатки газотурбинного двигателя, содержащее основание, на котором установлен портал с размещенными на нем заготовкой, режущим инструментом, измерительным блоком и приводами перемещения инструмента и заготовки, связанные с измерительным блоком и блоком управления. Портал выполнен подвижным относительно основания с возможностью продольного перемещения по оси Y и на нем установлены манипулятор подачи заготовки, измерительный блок и каретка поперечного перемещения по оси X с закрепленным на ней корпусом под установку сменного рабочего инструмента с возможностью вертикального перемещения инструмента относительно оси Z. При этом на корпусе дополнительно установлен силомоментный датчик, связанный с блоком управления, который имеет обратную связь с приводами перемещения портала, каретки, инструмента блока и манипулятора с заготовкой, причем установленном на основании манипулятор подачи заготовки обеспечивает возможность фиксированного положения или вращения заготовки вокруг оси Y в процессе обработки.A device is also proposed that implements a new method for finishing a blade of a gas turbine engine, comprising a base on which a portal is mounted with a workpiece, a cutting tool, a measuring unit, and tool and workpiece movement drives connected to the measuring unit and the control unit. The portal is movable relative to the base with the possibility of longitudinal movement along the Y axis and a workpiece feed manipulator, a measuring unit and a transverse movement carriage along the X axis with a housing fixed on it for installing a removable working tool with the possibility of vertical movement of the tool relative to the Z axis are installed on it. an additional torque sensor is installed on the housing, connected with the control unit, which has feedback with the movement drives of the portal, carriage, tool block and the manipulator with the workpiece, and installed on the basis of the workpiece feed manipulator provides the possibility of a fixed position or rotation of the workpiece around the Y axis during processing.

Возможен вариант выполнения устройства по схеме с двумя подвижными порталами, на одном портале установлена каретка с обрабатывающим инструментом, а на другом манипулятор с заготовкой и измерительный модуль, причем оба портала базируются на одном основании.An embodiment of the device according to the scheme with two movable portals is possible, a carriage with a processing tool is installed on one portal, and a workpiece with a workpiece and a measuring module are installed on the other, both portal being based on the same basis.

Предложенный способ финишной обработки лопатки газотурбинного двигателя осуществлен в нижеописанном устройстве для обработки сложных геометрических поверхностей, в том числе для финишной обработки лопатки ГТД поясняется следующими иллюстрациями.The proposed method for the finish processing of the blades of a gas turbine engine is carried out in the device described below for processing complex geometric surfaces, including for the finishing processing of a GTE blade, is illustrated by the following illustrations.

На фиг. 1 показан вид устройства для финишной обработки лопатки ГТД,In FIG. 1 shows a view of a device for finishing a GTE blade,

на фиг. 2 дана схема устройства при подаче заготовки лопатки в манипуляторе,in FIG. 2 shows a diagram of the device when feeding the workpiece of the blade in the manipulator,

на фиг. 3 показано устройство с расположенным на портале измерительным оптическим модулем,in FIG. 3 shows a device with a measuring optical module located on the portal,

на фиг. 4 дано устройство с двумя порталами - на одном портале установлена каретка с обрабатывающим инструментом, а на другом измерительный модуль.in FIG. Figure 4 shows a device with two portals - a carriage with a processing tool is installed on one portal, and a measuring module is installed on the other.

На основании 1 расположен портал 2 с возможностью перемещения по оси Y относительно основания 1 при помощи шарико-винтовых передач (ШВП) 3 и шаговых двигателей 4 на рельсовых линейных направляющих (на рисунке не показаны) (Фиг. 1). Каретка 5 расположена на портале 2 с возможностью перемещения по оси X при помощи ШВП 6 и шагового двигателя 7. На каретке 5 размещен корпус 8 с рабочим инструментом 9, например, шлифовальным или полировальным кругом, приводимым во вращение двигателем 10. Корпус 8 выполнен с возможностью перемещения по оси Z и поворота относительно этой оси при помощи двигателя (на рисунке не показан). На корпусе 8 размещен также силомоментый датчик (на рисунке не показан), связанный с рабочим инструментом 9. На каретке 5 размещен также датчик измерения геометрических координат 11 поверхности заготовки лопатки ГТД - детали 12. Система измерения геометрических координат детали - измерительный модуль 11 установлена с возможностью перемещения по оси Z относительно каретки 5. Измерительный модуль 11 может быть выполнен как оптическим, так и механическим. Заготовка лопатки 12 закреплена в манипуляторе подачи заготовок 13 с возможностью вращения относительно оси X и Y при помощи двигателей (на рисунке не обозначены). Силомоментный датчик, измерительный модуль 11, двигатели 4, 7 и двигатель корпуса 8 соединены с блоком управления (на рисунке не показан), который обрабатывает информацию полученную с силомоментного датчика и измерительного модуля 11 и вырабатывает управляющие команды для перемещения рабочего инструмента.On the base 1 there is a portal 2 with the possibility of movement along the Y axis relative to the base 1 using ball screw drives (ballscrews) 3 and stepper motors 4 on linear rail guides (not shown in the figure) (Fig. 1). The carriage 5 is located on the portal 2 with the possibility of moving along the X axis using a ball screw 6 and a stepper motor 7. On the carriage 5 there is a housing 8 with a working tool 9, for example, a grinding or polishing wheel driven by a motor 10. The housing 8 is arranged movement along the Z axis and rotation about this axis with the help of a motor (not shown in the figure). A force-torque sensor (not shown) is also attached to the housing 8 and is connected to the working tool 9. A sensor 5 for measuring the geometrical coordinates 11 of the gasket surface of the GTE blade - part 12 is also located on the carriage 5. A system for measuring the geometrical coordinates of the part - measuring module 11 is installed with the possibility movement along the Z axis relative to the carriage 5. The measuring module 11 can be performed both optical and mechanical. The workpiece of the blade 12 is fixed in the workpiece feed manipulator 13 with the possibility of rotation about the X and Y axis using motors (not shown in the figure). The torque sensor, measuring module 11, motors 4, 7 and the engine of the housing 8 are connected to a control unit (not shown), which processes the information received from the torque sensor and measuring module 11 and generates control commands for moving the working tool.

Устройство может быть выполнено с измерительным оптическим модулем с передающей и приемной частью 11 (фиг. 3) расположенным на портале 2. Устройство снабжено двумя порталами 2 и 14 (фиг. 4) - на портале 2 установлена каретка 5 с обрабатывающим инструментом 9, а на портале 14 измерительный модуль 15, выполненный, например, в виде щупа.The device can be made with a measuring optical module with a transmitting and receiving part 11 (Fig. 3) located on the portal 2. The device is equipped with two portals 2 and 14 (Fig. 4) - on the portal 2 there is a carriage 5 with a processing tool 9, and on portal 14 measuring module 15, made, for example, in the form of a probe.

Способ и устройство реализуются следующим образом.The method and device are implemented as follows.

Заготовку 12 перемещают к устройству при помощи, например робота (на рисунках не показан), затем производят ее размещение в зажимном приспособлении (на рисунке не показано) манипулятора подачи заготовок 13 и осуществляют поворот на 180 градусов (фиг. 2), тем самым, перемещая ее в зону обработки. Производят измерение геометрических характеристик заготовки лопатки оптической или механической системой измерения геометрических координат детали 11 путем перемещения измерительного модуля 11 по оси Z и каретки 5 по оси X и портала 2 по оси Y (фиг. 1). Также возможно бесконтактное измерение координат поверхности детали 12 измерительным модулем 11 путем перемещения каретки 5 по оси X и портала 2 по оси Y.The workpiece 12 is moved to the device using, for example, a robot (not shown in the figures), then it is placed in the clamping device (not shown in the figure) of the workpiece feed manipulator 13 and rotated 180 degrees (Fig. 2), thereby moving her to the treatment area. The geometric characteristics of the blade blank are measured by an optical or mechanical system for measuring the geometric coordinates of part 11 by moving the measuring module 11 along the Z axis and carriage 5 along the X axis and portal 2 along the Y axis (Fig. 1). It is also possible to contactlessly measure the coordinates of the surface of the part 12 by the measuring module 11 by moving the carriage 5 along the X axis and the portal 2 along the Y axis.

Данные измеренной формы детали 12 передаются в блок управления устройством (на рисунке не показан), где производится сравнение измеренной формы заготовки 12 с теоретической формой детали и определение множества областей для обработки данной заготовки, а также определение траектории и режимов резания для рабочего инструмента 9. Затем выполняют обработку заготовки 12 рабочим инструментом 9 при движении корпуса 8, портала 2 и каретки 5. Параметры обработки заготовки 12 при помощи силомоментного датчика передаются в систему управления станком для выработки команд управления. При необходимости после обработки проводят контроль геометрических размеров заготовки при помощи измерительного модуля 11. В случае достижения необходимой точности изготовления блок управления отправляет заготовку 12 на дальнейшие технологические операции, в противном случае - на повторную обработку.The data of the measured shape of the part 12 is transmitted to the device control unit (not shown), where the measured shape of the workpiece 12 is compared with the theoretical shape of the part and the set of areas for processing this workpiece is determined, as well as the path and cutting conditions for the working tool 9. Then they process the workpiece 12 with a working tool 9 when the body 8, the portal 2 and the carriage 5 are moving. The processing parameters of the workpiece 12 are transferred to the machine control system using a torque sensor for I am developing management teams. If necessary, after processing, the geometrical dimensions of the workpiece are monitored using the measuring module 11. If the required manufacturing accuracy is achieved, the control unit sends the workpiece 12 for further technological operations, otherwise, for reprocessing.

Способ реализуется также при помощи измерительного оптического модуля 11, который скрепляют с порталом 2 (фиг. 3). Измерительный оптический модуль 11 состоит из приемной и излучающей части, например лазерного излучателя и линейки фотоэлементов. Портал 2 движется относительно заготовки 12 и измерительный оптический модуль 11 сканирует геометрические параметры заготовки 12, после чего блок управления формирует управляющие команды на движение портала 2 по оси Y, движение каретки 5 по оси X, движение корпуса 8 с рабочим инструментом 9 по оси Z, а также регулирует частоту вращения и усилие прижима рабочего инструмента 9 к поверхности детали 12.The method is also implemented using a measuring optical module 11, which is fastened to the portal 2 (Fig. 3). The measuring optical module 11 consists of a receiving and radiating part, for example a laser emitter and a line of photocells. The portal 2 moves relative to the workpiece 12 and the measuring optical module 11 scans the geometric parameters of the workpiece 12, after which the control unit generates control commands for the movement of the portal 2 along the Y axis, the movement of the carriage 5 along the X axis, the movement of the housing 8 with the working tool 9 along the Z axis, and also regulates the speed and pressure of the working tool 9 to the surface of the part 12.

Способ реализуется также при помощи измерительного модуля 15, который скрепляют с порталом 14 (фиг. 4), который может двигаться по оси Y. Измерительный модуль 15 выполнен например в виде щупа и выполнен с возможностью перемещения вдоль оси X относительно портала 14. Вначале измерительный модуль 15 сканирует поверхность заготовки 12, с последующей выработкой управляющих команд на движение корпуса 8 с рабочим инструментом 9The method is also implemented using the measuring module 15, which is fastened to the portal 14 (Fig. 4), which can move along the Y axis. The measuring module 15 is made, for example, in the form of a probe and is made to move along the X axis relative to the portal 14. First, the measuring module 15 scans the surface of the workpiece 12, with the subsequent development of control commands for the movement of the housing 8 with the working tool 9

Блок управления станка управляет процессом измерения и обработкой заготовок. Возможные варианты исполнения устройства приведены в таблице 1.The machine control unit controls the measurement process and the processing of the workpieces. Possible versions of the device are shown in table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (5)

1. Способ финишной обработки заготовки лопатки газотурбинного двигателя, включающий измерение геометрических характеристик заготовки, сравнение измеренной формы заготовки с теоретической формой готовой детали, определение областей заготовки для финишной обработки, формирование траектории движения рабочего инструмента, установление режимов резания на основе измеренных данных и выполнение финишной обработки с помощью рабочего инструмента в виде круга, отличающийся тем, что заготовку перемещают в зону обработки и производят сканирование геометрических параметров заготовки в ортогональных координатах в поперечном, продольном и вертикальном направлениях по осям Y, X, Z с помощью измерительного модуля путем равномерного перемещения его вдоль оси вращающейся заготовки, после чего данные измеренной формы заготовки передают в блок управления, в котором производят математическую обработку данных, сравнение измеренной формы заготовки с теоретической формой детали и определение множества областей для финишной обработки заготовки, на основании чего выполняют обработку заготовки упомянутым рабочим инструментом путем его перемещения по трем ортогональным координатам Y, X, Z, при этом осуществляют снятие текущих параметров обработки заготовки с помощью силомоментного датчика, которые передают в блок управления для выработки команд управления.1. A method for finishing a workpiece of a blade of a gas turbine engine, including measuring the geometric characteristics of the workpiece, comparing the measured shape of the workpiece with the theoretical shape of the finished part, determining the areas of the workpiece for finishing processing, forming the path of the working tool, setting cutting modes based on the measured data and performing finishing using a working tool in the form of a circle, characterized in that the workpiece is moved into the processing zone and produced by scanning geometrical parameters of the workpiece in orthogonal coordinates in the transverse, longitudinal and vertical directions along the Y, X, Z axes using the measuring module by uniformly moving it along the axis of the rotating workpiece, after which the data of the measured shape of the workpiece is transmitted to the control unit, in which mathematical processing is performed data, comparing the measured shape of the workpiece with the theoretical shape of the part and determining the set of areas for finishing the workpiece, on the basis of which the processing agotovki said working tool by means of its movement along three orthogonal coordinates Y, X, Z, wherein the removal is carried out the current parameters of the workpiece via force-torque sensor, which is transmitted to the control unit for generating control commands. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что рабочий инструмент вращают относительно продольной оси его корпуса.2. The method according to p. 1, characterized in that the working tool is rotated relative to the longitudinal axis of its body. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что заготовку во время обработки поворачивают относительно ее продольной оси с возможностью фиксации в определенном положении.3. The method according to p. 1, characterized in that the workpiece during processing is rotated relative to its longitudinal axis with the possibility of fixing in a certain position. 4. Устройство для финишной обработки заготовки лопатки газотурбинного двигателя, содержащее основание, на котором установлен портал с размещенными на нем заготовкой, рабочим инструментом, измерительным блоком и приводами перемещения инструмента и заготовки, связанными с измерительным блоком и блоком управления, отличающееся тем, что портал выполнен подвижным относительно основания с возможностью продольного перемещения по оси Y, на нем установлены манипулятор подачи заготовки, измерительный блок и каретка поперечного перемещения по оси X с закрепленным на ней корпусом для установки сменного рабочего инструмента с возможностью вертикального перемещения инструмента относительно оси Z, при этом на корпусе дополнительно установлен силомоментный датчик, связанный с блоком управления, который имеет обратную связь с приводами перемещения портала, каретки, инструмента и манипулятора с заготовкой, причем установленный на основании манипулятор подачи заготовки обеспечивает возможность фиксированного положения заготовки или вращения ее вокруг оси Y в процессе обработки.4. A device for finishing processing of a workpiece of a blade of a gas turbine engine, comprising a base on which a portal is mounted with a workpiece, a working tool, a measuring unit and actuators for moving the tool and workpiece associated with the measuring unit and the control unit, characterized in that the portal is made movable relative to the base with the possibility of longitudinal movement along the Y axis, a workpiece feed manipulator, a measuring unit and a lateral movement carriage are mounted on it X X with a housing fixed on it for installing a replaceable working tool with the possibility of vertical movement of the tool relative to the Z axis, while the housing is additionally equipped with a torque sensor connected to the control unit, which has feedback from the movement drives of the portal, carriage, tool and manipulator with the workpiece, and the workpiece feed manipulator mounted on the base provides the possibility of a fixed position of the workpiece or its rotation around the Y axis during processing. 5. Устройство по п. 4, отличающееся тем, что оно снабжено установленным на основании дополнительным подвижным порталом, на котором установлен измерительный модуль. 5. The device according to claim 4, characterized in that it is equipped with an additional movable portal mounted on the base, on which the measuring module is installed.
RU2018104522A 2018-02-06 2018-02-06 Method of finishing treatment of workpieces of gas turbine engine blade and device for its implementation RU2674358C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018104522A RU2674358C1 (en) 2018-02-06 2018-02-06 Method of finishing treatment of workpieces of gas turbine engine blade and device for its implementation

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018104522A RU2674358C1 (en) 2018-02-06 2018-02-06 Method of finishing treatment of workpieces of gas turbine engine blade and device for its implementation

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2674358C1 true RU2674358C1 (en) 2018-12-07

Family

ID=64603597

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018104522A RU2674358C1 (en) 2018-02-06 2018-02-06 Method of finishing treatment of workpieces of gas turbine engine blade and device for its implementation

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2674358C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112476163A (en) * 2020-11-04 2021-03-12 中材科技(萍乡)风电叶片有限公司 Grinding machine for wind power blades

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1525949A1 (en) * 2003-10-14 2005-04-27 Snecma Moteurs Automated method of polishing mechanical titanium or titanium alloy workpieces
RU2504468C1 (en) * 2012-10-25 2014-01-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли (Минпромторг России) Method of grinding gas turbine engine blade root
RU2550449C2 (en) * 2009-06-26 2015-05-10 Снекма Production of forged piece with adaptive grinding
RU2629419C1 (en) * 2016-02-25 2017-08-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) Method for final machining of gas turbine engine blade and device for its implementation

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1525949A1 (en) * 2003-10-14 2005-04-27 Snecma Moteurs Automated method of polishing mechanical titanium or titanium alloy workpieces
RU2550449C2 (en) * 2009-06-26 2015-05-10 Снекма Production of forged piece with adaptive grinding
RU2504468C1 (en) * 2012-10-25 2014-01-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли (Минпромторг России) Method of grinding gas turbine engine blade root
RU2629419C1 (en) * 2016-02-25 2017-08-29 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт машиноведения им. А.А. Благонравова Российской академии наук (ИМАШ РАН) Method for final machining of gas turbine engine blade and device for its implementation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112476163A (en) * 2020-11-04 2021-03-12 中材科技(萍乡)风电叶片有限公司 Grinding machine for wind power blades

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4993896A (en) Edge contouring system
US6663465B2 (en) Grinding machine and method of sharpening blades
US8522654B2 (en) Cutting-edge position detecting method and cutting-edge position detecting apparatus
RU2417148C2 (en) Method of grinding rod-shape parts, grinding machine tool (versions) and dual grinding section
CN104029126B (en) For the configuration method deviateed for confirming dressing tool and the milling drum accordingly equipped
WO1991012111A1 (en) Computer-controlled grinding machine for producing objects with complex shapes
US20090133461A1 (en) Machining method, program, machining-program generating program and machining apparatus of press die
KR20100009503A (en) Method and apparatus for machining v grooves
JP2010225141A (en) Method and device for generating converted control data for controlling tool by machine tool
CN110744406A (en) Blade profile grinding and polishing self-adaptive machining system and method through robot
JP5401757B2 (en) Processing equipment
JP4456520B2 (en) Multi-axis spherical grinding apparatus and grinding method
Hähnel et al. Reconfigurable robotic solution for effective finishing of complex surfaces
CN106363475B (en) A kind of efficient double-ended grinding machine and its control method
KR102542333B1 (en) Measuring steady rest for supporting and measuring central workpiece regions, grinding machine with such a measuring steady rest, and method for supporting and measuring central workpiece regions
US4643622A (en) Automatic C-axis feedrate control for machine tools
RU2674358C1 (en) Method of finishing treatment of workpieces of gas turbine engine blade and device for its implementation
JP2010029947A (en) Compound end mill and processing method using compound end mill
JP2010017769A (en) Method of machining sheet-like workpiece
JP5202179B2 (en) Thread grinding method and screw grinding machine
JP2010076032A (en) Taper honing processing method and taper honing machine
GB2417449A (en) Process and device for grinding a profile of a workpiece
CN113245636A (en) Equipment and process method for automatically grinding tooth profile fillet of precision gear by robot
CN110919468A (en) Novel wriggling grinding machine
JP2001079762A (en) Method and device for dressing by cnc control of regulating wheel of grinding device for centerless work and grinding method and device for centerless work