叶片是汽轮机的关键部件,也是最精细、最重要的零件之一,它起着将蒸汽的动能转换为机械能的作用。叶片的型面设计和制造水平很大程度上会影响汽轮机的工作效率。为适应其在高温、高压、巨大的离心力、蒸汽力、腐蚀和振动以及湿蒸汽区水滴冲蚀等因素的共同作用下良好运行,制造叶片的材料通常要具有以下特殊的综合性能：拉伸、持久及抗高温疲劳断裂性能；高组织稳定性；良好的薄壁性能；良好的工艺性能；高耐气体腐蚀性及耐热腐蚀性；高抗振动衰减能力；一般由lCrl3、2Crl3等难加工材料制造而成。目前,我国叶片型面的终加工仍停留在手工抛磨阶段,工人劳动强度大,加工效率低,叶片生产周期长,且叶片品质得不到保障。随着核电装备制造业的发展,汽轮机对高质量大规格叶片的需求会不断上升,传统的手工抛磨己满足不了叶片批量生产要求,因此寻求叶片自动化研抛装备势在必行。本文以叶片研抛机床为基础,创新性地开发了一套叶片砂带研抛系统,该系统能具有很好适应叶片曲率变化,充分利用机床并联机构加工灵活、精度高、加工工艺性好等优点。采用砂带研抛设备与机床并联机构联动控制加工叶片,获得的叶片不仅提高了研抛品质和效率,而且改善了工人的作业环境,降低了工人劳动强度。面对竞争日益激烈的市场环境,只有不断发展和创新砂带研抛理论,加大前沿技术和高精端产品的开发深度,才能实现从技术引进消化到自主创新的深刻转变,逐步摆脱国内砂带研抛技术对外依存度高的被动局面。本文阐述了叶片研抛机床的总体结构方案。该研抛机床主要由滑动工作台、3杆并联机构、夹具、变轮式工具系统、龙门等5部分组成,给出了机床整体技术参数；结合汽轮机叶片的结构和加工工艺的要求,兼顾叶片研抛机床的运动特点,设计叶片研抛机床的砂带研抛工艺,包括砂带的研抛方式、砂带和叶片的接触形式、研抛工艺参数等。构建工具系统整体结构。充分考虑叶片型面特点及加工工艺要求,兼顾恒压力研抛形式,提出变轮式工具系统方案,确定研抛系统和换轮机构,在CATIA中完成各组件的设计、装配及干涉检验；通过对砂带研抛机理的研究和研抛类型的比较,确定工具系统采用接触轮闭式砂带研抛方式；考虑机床加工性能及叶片样件的材质特点的情况下,确定如下砂带磨削工艺参数：砂带线速度15-30m/s；工件进给速度0～0.2m/min;磨削深度0～0.1mm；磨削压力范围10～120N。借助ANSYS软件对工具系统进行有限元分析。在ANSYS软件环境中选择合适的三维实体单元对工具系统及关键部件进行静力学和模态分析,静力学分析验证了工具系统的力学性能满足设计要求,工具板的变形微小,不会对研抛精度产生影响；模态分析结果表明,换轮机构的固有频率不在步进电机常用工作频率范围内,避免了换轮机构产生共振而破坏或影响研抛精度,进一步验证了工具系统设计的合理性。进行工具系统的气动控制研究。根据工具系统的结构特点,建立研抛力的简化数学模型,通过调节气缸压力值来间接地实现对研抛压力的控制,最终实现恒压力研抛；搭建电控系统和气动控制系统的硬件结构,控制系统整体方案采用IPC+运动控制卡实现, IPC负责控制气缸的运动,运动控制卡实现对两个电机的实时控制。最后,建立气动控制系统各主要部分的数学模型。