一种汽轮机叶片通用回转铣夹具 (一)技术领域
本发明涉及机械加工用工装，具体为一种用于铣削汽轮机叶片型面的回转铣夹具。
(二)背景技术
汽轮机叶片型面是一个扭曲型面，叶片型面加工通常利用三中心孔定位，在数控机床上实现叶片型面回转加工。叶片型面数控加工通常采用两种方法：一是固定铣，分别铣内弧与背弧，生产效率低；二是回转铣，采用专用回转铣夹具，可同时实现叶片内背弧型面的加工，生产效率高。
如图1～图3所示，是一种现有的专用回转铣夹具的结构。其包括底板1、垫块8及盖板2，盖板2上装配有两个顶尖3，两个顶尖3安装在支撑板6上，支撑板6通过特制螺钉4连接在中间板5上，中间板5固定在两个垫块8之间。顶尖3沿图2所示的Y轴方向的位置由特制螺钉4带动支撑板6来调整，支撑板6还可绕特制螺钉4轻微摆动以调整两个顶尖3在Y轴方向的相对位置。
由于叶片的形状大小千差万别，叶根端面两中心孔位置随叶片结构大小的不同而不同，这样就要求叶片回转铣夹具定位两中心顶尖位置也随之变化。但是上述回转铣夹具的两顶尖3在Z轴方向的相对位置是固定的，无法调整，这就造成每生产一个品种的叶片，就要设计一套专用的回转铣夹具，回转铣夹具不能通用，准备周期长、成本高。另外，虽然上述回转铣夹具的两个顶尖3可在Y轴方向调整相对位置，但是，一方面调整量小、调整困难；另一方面，采用特制螺钉4，成本高。
(三)发明内容
针对上述问题，本发明提供一种汽轮机叶片通用回转铣夹具，该回转铣夹具可适用于各种不同结构大小的叶片，便于调整，成本低。
其技术方案是这样的：其包括底板、盖板及顶尖，所述底板上滑动装配有中间体及中间体固定装置，所述盖板有二块，每块所述盖板上装配有一个所述顶尖，所述中间体上滑动装配有所述盖板及盖板固定装置，所述盖板的滑动方向与所述中间体的滑动方向交叉设置。
其进一步的技术方案为：
所述盖板的滑动方向与所述中间体的滑动方向正交设置；所述底板上设置有中间体导滑槽，所述中间体上设置有中间体凸起，所述中间体凸起滑动配合在所述中间体导滑槽中；所述中间体上设置有盖板导滑槽，所述盖板上设置有盖板凸起，所述盖板凸起滑动配合在所述盖板导滑槽中；所述中间体固定装置包括中间体定位侧板，所述底板上设置有中间体定位侧板定位齿，所述中间体定位侧板上设置有与所述中间体定位侧板定位齿相配合的齿形，所述中间体定位侧板上螺纹连接有中间体定位螺钉，所述中间体定位螺钉的尾部抵靠在所述中间体上；所述盖板固定装置包括盖板定位侧板，所述中间体上设置有盖板定位侧板定位齿，所述盖板定位侧板上设置有与所述盖板定位侧板定位齿相配合的齿形，所述盖板定位侧板上螺纹连接有盖板定位螺柱，所述盖板定位螺柱的另一端贯穿所述盖板并由锁紧螺母固定；所述盖板固定装置包括盖板定位侧板，所述中间体设置有盖板定位侧板定位齿，所述盖板定位侧板上设置有与所述盖板定位侧板定位齿相配合的齿形，所述盖板定位侧板上螺纹连接有盖板定位螺钉，所述盖板定位螺钉的尾部抵靠在所述盖板上；每块所述盖板配有二套所述盖板固定装置；所述中间体上的所述盖板导滑槽中设置有横梁，所述横梁的一边上设置有支撑球，所述支撑球抵靠在所述盖板导滑槽的底部，所述横梁的另一边与所述两个顶尖相抵靠；所述盖板导滑槽的两个侧壁上设置有相对应的通槽，所述通槽中装配有贯穿所述横梁的螺栓。
本发明将两个顶尖分开设置在两块盖板上，盖板可沿中间体滑动，中间体可在底板上滑动，从而实现顶尖在竖直平面内任意一点定位，使本发明能适应各种不同结构大小的叶片，调节方便，通用性好，成本低；本发明将两个顶尖抵靠在设置在中间体的盖板导滑槽中的横梁上，通过横梁旋转来调节两顶尖的相对位置，使顶尖在水平方向上能够调整；本发明采用定位齿结构来固定中间体和盖板，结构简单、定位可靠；本发明可很好地解决叶片型面回转加工时经常出现的内背弧余量不均匀、进出汽边余量不均匀以及叶顶与叶根处型面余量不均匀等问题。
(四)附图说明
图1为现有的专用回转铣夹具的结构示意图；
图2为图1的左视图；
图3为图1中的A-A剖视图；
图4为本发明第一种实施例的结构示意图；
图5为图4中的B-B剖视图；
图6为图4中的C-C剖视图；
图7为本发明第二种实施例的结构示意图；
图8为图7中的D-D剖视图；
图9为图7中的E-E剖视图；
图10为本发明中的底板的结构示意图；
图11为图10的左视图；
图12为图10中的F-F剖视图；
图13为本发明中的中间体的结构示意图；
图14为图13的俯视图；
图15为图14中的G-G剖视图；
图16为使用本发明来调整叶片内背弧余量不均匀的坐标示意图；
图17为使用本发明来调整叶片进出汽边余量不均匀的坐标示意图；
图18为使用本发明来调整叶片的叶顶与叶根处型面余量不均匀地坐标示意图。
(五)具体实施方式
本发明是一种汽轮机叶片通用回转铣夹具，汽轮机叶片通过本发明装夹后再装配到数控机床上进行叶片型面的回转加工。
如图4～图6所示为本发明的第一种实施例，如图7～图9所示为本发明的第二种实施例，两种实施例的区别是盖板固定装置不同。
如图4～图9所示，本发明包括底板1、盖板2及顶尖5，顶尖5装在衬套6内，底板1上滑动装配有中间体4及中间体固定装置，盖板2有二块，每块盖板2上装配有一个顶尖5，中间体4上滑动装配有盖板2及盖板固定装置，盖板2的滑动方向与中间体4的滑动方向交叉设置，最好是正交设置。
本发明中，将两个顶尖5分开设置在两块盖板2上，并且盖板2可沿中间体4在X轴方向上滑动，可实现顶尖5在X轴上作任意调整，满足两顶尖5中心位置与中心距的调整；中间体4在底板1可沿Z轴方向滑动，可实现顶尖5在Z轴上作任意调整；通过上述两种调整，可实现顶尖5在XZ平面内任意一点定位，使本发明能适应各种不同结构大小的叶片，通用性好，与现有的专用回转铣夹具相比，成本低。
如图10～图12所示，底板1为一圆板形，其中部沿Z轴方向设置有中间体导滑槽11，中间体导滑槽11是一种T型槽结构。在中间体导滑槽11的两侧设置有中间体定位侧板定位齿12，中间体定位侧板定位齿12位于高出底板1平面的凸台上。在中间体定位侧板定位齿12的两侧分别设置有一条T型槽14。两条T型槽14的外侧底板1上及两条T型槽14内开有通孔37，通孔37的作用是将底板1安装在机床的工作台上。底板1底面中心位置开有销轴孔38，销轴孔38内安装有销轴30，销轴30在安装底板1时起定位作用。
如图13～图15所示，中间体4的形状是长方体，在中间体4的底面上设置有中间体凸起32，中间体凸起32的两侧设置有凹槽33，凹槽33的深度大于底板1上的中间体定位侧板定位齿12凸台的高度。中间体4的上面中部沿X轴方向，即中间体4的长度方向，设置有盖板导滑槽19，盖板导滑槽19的横截面是一边开口的矩形。盖板导滑槽19的底部开有通孔39，盖板导滑槽19的两个侧壁上设置有相对应的通槽31。中间体4的上面，即盖板导滑槽19的两个侧壁的上表面，设置有盖板定位侧板定位齿21，盖板定位侧板定位齿21的中部沿X轴方向，即中间体4的长度方向，开有T型槽20。
中间体4与底板1之间滑动装配的具体结构如下：
如图6所示，中间体4的中间体凸起32滑动配合在底板1上的中间体导滑槽11中，底板1上的中间体定位侧板定位齿12容纳在中间体4底面的凹槽33内；中间体4通过穿过盖板导滑槽19底部通孔39的螺钉35连接在底板1上的T型槽14内，并由T型块34锁紧。
盖板2与中间体4之间滑动装配的具体结构如下：
如图6所示，盖板2的底面上设置有盖板凸起26，盖板凸起26滑动配合在中间体4上的盖板导滑槽19中。盖板2通过螺钉16装配在中间体4上的T型槽20内，并由T型块25锁紧。
本发明中的中间体固定装置，包括中间体定位侧板8，中间体定位侧板8上设置有与底板1上的中间体定位侧板定位齿12相配合的齿形，中间体定位侧板8上螺纹连接有中间体定位螺钉9，中间体定位螺钉9的尾部抵靠在中间体4上，中间体定位螺钉9上装配有锁紧螺母7，锁紧螺母7可将中间体定位螺钉9锁紧在中间体定位侧板8上。中间体4由两套中间体固定装置固定，每套中间体固定装置的中间体定位侧板8由螺钉10和T型块24锁紧在底板1上的中间体导滑槽11中。
本发明中的盖板固定装置有两种，第一种盖板固定装置是图4～图6所示的本发明的第一种实施例中所用的，每块盖板2配有一套盖板固定装置。其包括盖板定位侧板3，盖板定位侧板3上设置有与中间体4上的盖板定位侧板定位齿21相配合的齿形，盖板定位侧板3上螺纹连接有盖板定位螺柱17，盖板定位螺柱17的另一端贯穿盖板2并由锁紧螺母15固定锁紧。第一种盖板固定装置的优点是可节省两块盖板之间的空间。
第二种盖板固定装置是图7～图9所示的本发明的第二种实施例中所用的，每块盖板2配有二套盖板固定装置。这种盖板固定装置包括盖板定位侧板3，盖板定位侧板3上设置有与中间体4上的盖板定位侧板定位齿21相配合的齿形，盖板定位侧板3上螺纹连接有盖板定位螺钉36，盖板定位螺钉36的尾部抵靠在盖板2上。这种盖板固定装置的优点是盖板定位侧板3上不需要加工用于穿螺钉的通孔。
上述两种盖板固定装置中的盖板定位侧板3都是通过螺钉18装配在中间体4上的T型槽20内，并由T型块29锁紧。
为了使两顶尖5在Y轴方向上可调，在中间体4上的盖板导滑槽19中设置有横梁27，横梁27的一边上设置有支撑球28，支撑球28抵靠在盖板导滑槽19的底部，横梁27的另一边与两个顶尖5相抵靠；盖板导滑槽19的两个侧壁上的通槽31中装配有贯穿横梁27的螺栓13，螺栓13的尾部装有弹簧垫圈22和螺母23。
根据杠杆原理，横梁27可绕着支撑球28旋转，调节两顶尖5的上下位置，达到一动平衡。横梁27可以绕着螺栓13转动，根据顶尖5位置，螺栓13在中间体4上的通槽31中，随着横梁27在X轴方向上左右移动调节支撑球28到两顶尖5中心位置，通过螺母23拧紧固定，其中弹簧垫圈22防止螺母23松动，这样可通过螺栓13与螺母23将横梁27固定在中间体4上，防止横梁27在工作过程中沿X轴方向左右移动。
如图16～图18所示，本发明的工作原理与工作过程如下：
在叶片40的型面回转加工时，经常会出现内背弧余量不均匀、进出汽边余量不均匀、叶顶与叶根处型面余量不均匀等问题，本发明均可很好地予以解决。
1、内背弧余量不均匀
如图16所示，内背弧余量不均匀，说明叶片40实际的回转轴线X1、X2与理论回转轴线X不重合，且偏内弧或偏背弧。通过中间体4沿底板1上的中间体导滑槽11移动调整，可沿着Z轴作任意滑动，根据检测数据Δ，进行夹具顶尖5位置的调整，实现叶片40加工的实际回转轴线X1、X2与理论回转轴线X重合，从而可解决内背弧型面余量不均匀问题。
2、进出汽边余量不均匀
如图17所示，进出汽边余量不均匀，说明叶片40实际回转轴线Z1、Z2与理论回转轴线Z不重合，且偏进汽边或偏出汽边。通过盖板2沿中间体4上的盖板导滑槽19中移动调整，可沿着X轴作任意滑动，根据检测数据Δ，进行夹具顶尖5位置的调整，实现叶片40加工的实际回转轴线Z1、Z2与理论回转轴线Z重合，从而可解决进出汽边余量不均匀问题。
3、叶顶与叶根处型面余量不均匀
如图18所示，叶顶与叶根处型面余量不均匀，叶片实际回转轴线Y1、Y2与理论回转轴线Y不重合，且倾斜一个角度θ。通过中间体4沿底板1上的中间体导滑槽11移动调整，可沿着Z轴作任意滑动，根据检测数据θ，进行夹具顶尖5位置的调整，让叶片加工的实际回转轴线Y1、Y2与理论回转轴线Y重合，从而可解决叶顶与叶根处型面余量不均匀问题。