在加工制造渦輪葉片時要對彎曲面進行內加工和外加工，還有些渦輪葉片部位接近性差，而且渦輪葉片材料也難于切削，因此加工制造渦輪葉片首選研磨加工方法。有很多方略影響著渦輪葉片研磨加工的生產率。

飛機的動力裝置、燃氣動力裝置和燃氣泵站渦輪機的運行葉片和導向葉片的作用都是轉換能量，并進一步影響效率。為了能夠承受高熱載荷，此類渦輪葉片須選用不易研磨加工的材料，而為了確保動力裝置的效率，其對渦輪葉片的形狀和外形尺寸的精度以及表面加工質量也有特別高的要求。因此，加工制造渦輪葉片首選研磨加工方法。

渦輪導向葉片的研磨加工過程：導向葉片由葉片和一個底部及一個端部組成。在加工渦輪導向葉片樅樹形狀葉片根部時，使用的切削刀具必須具備很高的切削效率，并能確保導向葉片底部外形的精度。此外，底部的兩側還必須進行研磨加工。端部加工只涉及到對Z形斷面、密封和平行凸肩的研磨。

在能夠加工的平面前，必須將葉片夾緊固定。夾緊固定葉片有兩個方法：硬點法和澆注法。采用硬點法需要一個設備，用該設備裝配在葉片結構件的不同的設備和支撐點上并適當張緊。而采用澆注法則是在導向葉片周圍澆注鋅合金材料，用鑄鐵件固定要先加工的設備面。這種方法，可將澆注固定的工件運輸到各個不同的加工作業點，并在各個加工作業點將工件重新進行相對精準的張緊固定。

此外，要根據加工葉片的批量大小來選擇最佳的研磨方法和研磨機床。為了提高研磨加工的精度和生產率，盡可能使工件在一個張緊裝置里固定后再進行研磨加工，這樣可以縮短加工設備的配備時間。

旋轉式工作臺的研磨加工

進行小批量研磨加工作業時，更適合使用帶有固定立式工作臺的立式機床進行研磨加工作業，所有要求變換的動作由砂輪來完成。帶有工作臺的磨床結構緊湊，此外，除了完全固定式的工作臺外，還推薦使用旋轉式工作臺。采用旋轉式工作臺，工件可固定在一個張緊裝置里，在四周進行工件研磨加工。

采用Micro–Cut 4結構系列的520 S型單螺桿磨床加工渦輪葉片（圖1），砂輪研磨寬度為600mm，研磨長度為700mm。在進行第一輪研磨加工后，（例如進行葉片樅樹形狀葉片根部的一個面的研磨后）工件的張緊裝置將工件旋轉180°，以便進行第二個面的研磨加工。接著，由磨床的一個機械手將工件夾緊裝置以及工件從磨床里取出，放置在檢測裝置上，在那里檢測葉片底部兩個面之間的加工偏差。隨后，研磨裝置根據檢測裝置所確定的偏差值來調節磨床，接著完成葉片樅樹形狀葉片根部形狀兩個面的研磨加工作業。

圖1 適用于小批量渦輪葉片研磨加工作業的Micro–Cut 4 520 S型單螺桿磨床。
畫面右側是砂輪件，砂輪后面是自動化砂輪更換裝置

采用底托砂輪轉換裝置提高生產率

采用底托砂輪轉換裝置進行加工作業的主要優點是：加工作業時只需設置第一個工件便可達到非常精準的研磨效果。為了對渦輪葉片進行整體式研磨加工，根據其結構的不同，2~4個能夠快速轉換的設備就夠了。采用底托轉換裝置可以顯著提高研磨加工作業的生產率，而刀具方面同樣有可以提高研磨加工作業生產率的措施，即砂輪轉換裝置的應用。這種砂輪轉換裝置通常是半自動化或全自動化的，也可使用仰式雙研磨器來進行簡單轉換刀具。當使用成套砂輪進行研磨加工時，左邊研磨器要能夠校正后面的研磨器。

這樣的研磨作業有兩個顯著的優點：一是，多個金剛石輥定位在雙研磨器定位的兩個暗銷上，這樣省去了換裝。二是，在研磨加工作業時，工件的一個側面只與一個砂輪校正，而使用簡單的研磨裝置則完全不同。由于磨損較大，兩個砂輪均需進行校正。采用托盤轉換裝置的研磨設備可節省最多達75%的設備配備時間（圖2）。

圖2 使用仰式雙研磨器可節省加工設備配備時間最多達75%，且在校正砂輪備件時不須考慮砂輪磨損

此外，在研磨設備的冷卻系統方面也存在著更加合理化的潛在可能性，這需要從冷卻系統的各種噴嘴著手。不能根據不同的研磨加工作業任務來更換冷卻系統的噴嘴，而是要在一個噴嘴上帶有不同的針閥截面，這樣就可以大大節省時間。

在上述研磨加工作業情況下，由3個閥控制的管子來輸送冷卻液，由閥的截面來決定向管子里加冷卻液的量，從而噴射出冷卻液。采用合理化噴嘴的方法除了最多可節省30%的配備冷卻系統的時間外，還有其他多個優點：在冷卻系統要求較小冷卻液輸送量時，可使用較小型的泵和較小型的冷卻系統，并能夠減少電流消耗。

我們是在探索如何減少研磨機床配備時間的過程中得出了這些方法。采用上述方法，配備研磨機床的時間由原來的2h縮短了一半多，也就是少于1h。此外，使用這種方法，研磨機床的附屬機組小，砂輪磨損低，整個研磨機床能效高。

控制機器人

決定研磨加工車間生產率的重要因素有研磨機床的加料和出料，這也包括工件和刀具的輸送。一個智能化的技術解決方案是讓輸送帶和懸掛設置的控制機器人實現聯合控制，機器人固定在機床的上方，（例如固定在研磨加工間的天花板上），這樣的設置有多個優點。這樣對操作人員來說不存在潛在的風險。

如果操作人員和機器人在同一高度作業，風險就會很大。這樣，與通常操作人員和機器人在同一高度作業的機床相比，這樣的研磨加工車間可在很大程度上省去安全設備和風險預防設備。此外，這樣的研磨加工車間里的機床操作范圍的可接近性也大大改善。由于距離較短，輸送帶的工件進料和出料由機器人控制，這樣便縮短了工件進料和出料的時間。由于機器人懸掛式設置在研磨機床的上方，因此不需要另外占位，這樣重要的是研磨加工車間占位面積較小，從而節省了生產成本。這樣在研磨機床旁可設置研磨器和金剛石輥機組，機器人同樣可以控制研磨器和金剛石輥機組。這樣也會進一步節省研磨加工作業的時間和成本。

工件輸送帶的設置實現了研磨加工車間的人們所希望的靈活性。對于全自動化加工作業的研磨機床，工件輸送帶要設置得明顯高于操作人員的頭部高度，這樣可以最大程度地確保研磨機床的可接近性。應靈活設置研磨加工車間的工作，比如在進行小批量工件加工或是不斷更換研磨加工渦輪葉片時，可手工進行工件控制，為此，研磨機床設有一個符合人體工程學高度的操作手柄。

DS型雙軸同步研磨機床的加工靈活性佳，Micro-Cut 4型研磨機床便是雙軸同步研磨機床。而在投資少、對機床較小靈活性要求低時也可選擇單軸研磨機床。當然，可以想象，這些單軸研磨機床也可在研磨加工車間內以其他形式進行擺放。

對每個面進行測量

在研磨加工飛機渦輪葉片時，第一臺機床同步研磨渦輪葉片兩側的樅樹形狀葉片外形，第二臺機床同步研磨渦輪葉片的兩個側面，第三臺機床研磨渦輪葉片內外兩面帶有弧度的過渡區，內側一面由一小砂輪進行研磨加工，而外側一面由一大直徑的盆形砂輪進行研磨加工，所有的渦輪葉片組合在一起構成一個環形直徑。第四臺機床和第五臺機床研磨加工渦輪葉片的端部。在加工較大的渦輪葉片時，第四臺機床同步研磨加工，在渦輪葉片的端部兩側研磨出Z形剖面，在加工較小的渦輪葉片時，由于葉片出現依次干擾輪廓，所以要依次在渦輪葉片的端部兩側研磨出Z形剖面。第五臺機床用于研磨加工渦輪葉片底部復雜的剖面上的端面槽。

人們需根據所研磨加工的渦輪葉片的類型和用途來確定工件研磨加工的精度并確定測量點的數量。飛機渦輪葉片的研磨加工要求是，每個研磨加工面都必須進行測量并形成文件。為了確保渦輪葉片研磨加工生產流程的合理化并獲得高生產率，每臺研磨加工機床均必須配備測量設備，根據測量設備的測量結果來校正研磨加工機床。

在第一臺機床上加工渦輪葉片樅樹形狀葉片根部時，使用的是可持續進行校準的剛玉砂輪。其他所有的研磨加工生產流程中，有些生產廠家使用CBN研磨砂輪。因為剛玉砂輪局部磨耗高，因此在研磨加工渦輪葉片的端部兩側研磨出Z形剖面或是密封面時，推薦人們使用CBN研磨砂輪。如果要使用剛玉砂輪研磨加工垂直的橫檔時，必須經常校正砂輪。而與之相反，使用CBN研磨砂輪進行研磨加工時，砂輪的磨損就極低。