阅读说明：本技术 基于加工机床的整体叶盘无损检测装置和方法 (Blisk nondestructive testing device and method based on processing machine tool ) 是由 白国娟 侯乃先 王星星 于 2018-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种基于加工机床的整体叶盘无损检测装置和方法,所述整体叶盘无损检测装置包括整体叶盘机床加工系统、涡流检测系统和机床加工控制系统,所述涡流检测系统安装在所述整体叶盘机床加工系统中,通过机床加工控制系统的控制,自动完成所述整体叶盘机床加工系统中叶盘的无损检测。所述基于加工机床的整体叶盘无损检测方法采用如上所述的基于加工机床的整体叶盘无损检测装置。本发明实现了对整体叶盘的无损检测,所述无损检测操作简单,可探性强,易实现,利用现有机床和涡流检测系统实现无损检测,所以,检测系统研制的工作量较小,研发成本低。(The invention provides a blisk nondestructive testing device and method based on a processing machine tool, wherein the blisk nondestructive testing device comprises a blisk machine tool processing system, an eddy current testing system and a machine tool processing control system, the eddy current testing system is installed in the blisk machine tool processing system, and the blisk nondestructive testing in the blisk machine tool processing system is automatically completed through the control of the machine tool processing control system. The nondestructive testing method of the blisk based on the processing machine tool adopts the nondestructive testing device of the blisk based on the processing machine tool. The nondestructive testing of the whole leaf disc is realized, the nondestructive testing is simple to operate, strong in detectability and easy to realize, and the nondestructive testing is realized by utilizing the existing machine tool and an eddy current testing system, so that the workload of the testing system development is small, and the research and development cost is low.)

基于加工机床的整体叶盘无损检测装置和方法

技术领域

本发明涉及整体叶盘无损检测领域，特别涉及一种基于加工机床的整体叶盘无损检测装置和方法，适用于发动机转子用叶盘的初始检查。

背景技术

目前，在航空发动机领域中，叶盘有两种。第一种叶盘是将可拆卸的叶片机械固定到轮盘上，轮盘和叶片包括将其固定到一起的机构。第二种叶盘，又称整体叶盘，是一个单一的部件，没有任何固定机构。即盘和叶片是直接连接的，不是通过榫头或榫槽连到一起的单一部件。

其中，整体叶盘是现代航空发动机中比较新的结构主件，不需叶片榫头和榫槽连接的自重和支撑这些重量的结构，减轻了发动机风扇、压气机、涡轮转子的重量。整体叶盘可消除常规叶盘中气流在榫根与榫槽间缝隙中逸流造成的损失，使发动机工作效率增加，从而使整台发动机推重比显著提高。省去了安装边和螺栓、螺母、锁片等连接件，零件数量大大减少，避免了榫头、榫槽间的微动摩损、微观裂纹、锁片损坏等意外事故，使发动机工作寿命和安全可靠性大大提高，对提高飞机发动机的性能至关重要。

整体叶盘是旋转部件，旋转部件在工作期间承受到会产生相应应力的相当大的离心载荷，为了提高部件的寿命，必须限制这种应力。在现代的飞行器涡轮发动机中普遍采用各种形式的超合金材料，以便保证部件在其使用寿命内的完整性。然而，在发动机部件的初始制造过程中，部件中可能存在缺陷、裂纹或其它异常，这些异常将影响部件的使用寿命，从而影响部件的完整性。因此，在制造过程中或制造完成后要对结构进行检查，以便发现其中存在的可能会限制部件使用寿命的任何异常。

整体叶盘型面复杂，通常使用渗透检测进行缺陷的检查。渗透检测是将可视或荧光物质的液体涂在表面，由毛细作用进入不连续处，然后对表面进行清理，再用显像液喷洒或紫外线照射，从而检查表面开口缺陷。渗透检测方法操作简单、成本低、缺陷显示直观、检测灵敏度高，可检测的材料和缺陷范围广，对形状复杂的部件一次操作就可大致做到全面检测。但是，渗透检测只能检测到开口至表面的不连续，表面必须相对光滑且没有污染物，并且对工件和环境有污染。

影响部件寿命的常常是源于材料内部的缺陷萌生形成的裂纹，所以检测部件的内部缺陷是至关重要的，但是，现在还没有一种易操作并且能检测整体叶盘内部缺陷的无损检测装置和方法。无损检测是指在不损害或不影响被检测对象使用性能的前提下，对材料、零件、设备进行缺陷、化学、物理参数的检测。

由于整体叶盘的构型复杂，还没有一种易操作且能检测整体叶盘内部缺陷的无损检测系统和方法。因此，本领域技术人员亟待于研制一种新型的基于加工机床的整体叶盘无损检测装置。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中整体叶盘型面复杂，采用的渗透检测只能检测到开口至表面的不连续，且对工件和环境有污染等缺陷，提供一种基于加工机床的整体叶盘无损检测装置和方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种基于加工机床的整体叶盘无损检测装置，其特点在于，所述整体叶盘无损检测装置包括整体叶盘机床加工系统、涡流检测系统和机床加工控制系统，所述涡流检测系统安装在所述整体叶盘机床加工系统中，通过机床加工控制系统的控制，自动完成所述整体叶盘机床加工系统中叶盘的无损检测。

根据本发明的一个实施例，所述整体叶盘机床加工系统包括整体叶盘机床、整体叶盘和夹头，所述夹头固定在所述整体叶盘机床的内底面，所述整体叶盘安装在所述夹头上，位于所述整体叶盘机床内。

根据本发明的一个实施例，所述涡流检测系统包括刀架夹头和涡流检测探头，所述刀架夹头的一端安装在所述整体叶盘机床的内顶面，所述涡流检测探头安装在所述刀架夹头的另一端，使得所述涡流检测探头位于所述整体叶盘的上方，对所述整体叶盘进行检测。

根据本发明的一个实施例，所述涡流检测探头包括两个探头，所述探头的端部均安装有弹簧。

根据本发明的一个实施例，所述涡流检测系统还包括反馈信号接收处理装置，所述反馈信号接收处理装置安装在所述整体叶盘机床的外部。

根据本发明的一个实施例，所述机床加工控制系统包括机床控制装置，所述机床控制装置安装在所述整体叶盘机床内，用于控制所述涡轮检测系统。

本发明还提供了一种基于加工机床的整体叶盘无损检测方法，其特点在于，所述整体叶盘无损检测方法采用如上所述的基于加工机床的整体叶盘无损检测装置。

根据本发明的一个实施例，所述整体叶盘无损检测方法包括：

S₁、在整体叶盘加工完成后，将所述刀架夹头退出，将所述整体叶盘机床的玻璃罩打开；

S₂、根据加工时的加工路径和进刀方式，选择适用的所述涡流检测探头；

S₃、采用所述涡流检测探头换下所述刀架夹头上的刀；

S₄、按照所述整体叶盘在加工时最后的加工路径，移动所述涡流检测探头，进行测量；

S₅、对检测结果进行分析。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S₂中所述涡流检测探头与加工面始终保持接触。

根据本发明的一个实施例，所述步骤S₄中根据原先设定的加工程序中设定的进给量控制加工机床，使得所述涡流检测探头与被侧面接触且具有一定压力。

本发明的积极进步效果在于：

本发明基于加工机床的整体叶盘无损检测装置和方法运用了整体叶盘机床加工系统和涡流检测系统集成的方法，实现了对整体叶盘的无损检测，以整体叶盘机加工的最后一步加工路径作为无损检测涡流探头的运动路径，机床的刀具夹头作为带动涡流探头移动的夹头，机床的加工操作系统作为涡流探头移动的操作系统，从而实现了用涡流检测系统对整体叶盘的自动无损检测。所述无损检测操作简单，可探性强，易实现，利用现有机床和涡流检测系统实现无损检测，所以，检测系统研制的工作量较小，研发成本低。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1为本发明基于加工机床的整体叶盘无损检测装置的结构示意图。

图2为本发明基于加工机床的整体叶盘无损检测装置中涡流检测探头的结构示意图。

图3为本发明基于加工机床的整体叶盘无损检测方法的流程图。

【附图标记】

整体叶盘机床 10

整体叶盘 20

夹头 30

刀架夹头 40

涡流检测探头 50

探头 51

弹簧 52

反馈信号接收处理装置 60

机床控制装置 70

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。

此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。

此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。

图1为本发明基于加工机床的整体叶盘无损检测装置的结构示意图。图2为本发明基于加工机床的整体叶盘无损检测装置中涡流检测探头的结构示意图。

如图1和图2所示，本发明公开了一种基于加工机床的整体叶盘无损检测装置，其包括整体叶盘机床加工系统、涡流检测系统和机床加工控制系统，所述涡流检测系统安装在所述整体叶盘机床加工系统中，通过机床加工控制系统的控制，自动完成所述整体叶盘机床加工系统中叶盘的无损检测。

优选地，所述整体叶盘机床加工系统包括整体叶盘机床10、整体叶盘20和夹头30，将夹头30固定在整体叶盘机床10的内底面，整体叶盘20安装在夹头30上，且位于整体叶盘机床10内。

所述涡流检测系统包括刀架夹头40和涡流检测探头50，将刀架夹头40的一端安装在整体叶盘机床10的内顶面，涡流检测探头50安装在刀架夹头40的另一端，使得涡流检测探头50位于整体叶盘20的上方，对整体叶盘20进行检测。

此处的涡流检测探头50优选地包括两个探头51，在探头51的端部均安装有弹簧52。涡流检测探头50包括安装在其针尖附近的小型电线圈，通过线圈产生交流电，该交流电又在部件中产生涡流。探头51沿着受检整体叶盘20的表面运动，并用来测量电磁场和部件之间的相互作用。整体叶盘20中的缺陷会干扰涡流，被干扰的涡流会改变探针线圈中的激励电流，这样就可适当地检测到被改变的电流，显示异常。由此可以通过涡流检测系统和整体叶盘加工机床系统的共同作用，实现对整体叶盘缺陷的精确、快速、方便地检测，从而实现对整体叶盘的低成本检测。

此外，所述涡流检测系统还包括反馈信号接收处理装置60，反馈信号接收处理装置60安装在整体叶盘机床10的外部。

更进一步地，所述机床加工控制系统包括机床控制装置70，将机床控制装置70安装在整体叶盘机床10内，用于控制所述涡轮检测系统。

图3为本发明基于加工机床的整体叶盘无损检测方法的流程图。

如图3所示，本发明还提供了一种基于加工机床的整体叶盘无损检测方法，其特采用如上所述的基于加工机床的整体叶盘无损检测装置。

进一步具体地说，所述整体叶盘无损检测方法包括如下步骤：

步骤100、在整体叶盘20加工完成后，将刀架夹头40退出，将整体叶盘机床10的玻璃罩打开。

步骤110、根据加工时的加工路径和进刀方式，选择适用的涡流检测探头50。因为涡流检测时，探头必须与受检部件或样品保持接触，两者之间没有任何间隙。所以需要根据不同加工路径和进刀方式，选择不同的涡流检测探头50，以保证涡流检测探头50与加工面始终保持接触。

步骤120、采用涡流检测探头50换下刀架夹头40上的刀。

步骤130、按照整体叶盘20在加工时最后的加工路径，移动涡流检测探头50，进行测量。因为涡流检测时，需要涡流检测探头50跟被测面要接触并且有一定的压力，所以可以通过原先设定加工程序中设定的进给量控制加工机床，从而保证涡流探头接触样件表面，并且具有一定的压力。

步骤140、对检测结果进行分析。

如上所述，本发明通过利用涡流检测技术和整体叶盘加工机床集成，并用特制的机床涡流检测探头进行整体叶盘的无损检测。机床的刀具夹头作为带动涡流探头移动的夹头，机床的加工操作系统作为涡流探头移动的操作系统，以整体叶盘的机加工最后一步加工路径作为无损检测涡流探头的运动路径。当整体叶盘加工完后，在机床数控系统的基础上，用涡流检测系统的涡流探头换下加工用的刀具，涡流探头随着刀具夹头，按照整体叶盘加工的最后一步的加工路径对部件进行扫描，从而实现用涡流检测系统对整体叶盘的自动无损检测。

综上所述，本发明基于加工机床的整体叶盘无损检测装置和方法运用了整体叶盘机床加工系统和涡流检测系统集成的方法，实现了对整体叶盘的无损检测，以整体叶盘机加工的最后一步加工路径作为无损检测涡流探头的运动路径，机床的刀具夹头作为带动涡流探头移动的夹头，机床的加工操作系统作为涡流探头移动的操作系统，从而实现了用涡流检测系统对整体叶盘的自动无损检测。所述无损检测操作简单，可探性强，易实现，利用现有机床和涡流检测系统实现无损检测，所以，检测系统研制的工作量较小，研发成本低。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。