叶片是汽轮机的关键零件之一,汽轮机性能的优劣和效率的高低主要取决于汽轮机叶片型面的设计和加工水平。汽轮机叶片材料多为各种不锈钢,型面为复杂的自由曲面,因此决定了叶片的难加工性。砂带磨削是一种古老而又新兴的加工方法,它具有高效、冷态、弹性磨削等特点。随着数控技术的进步,砂带磨削技术得到了新的发展和运用,砂带磨床可应用于各个行业各种材料的磨削加工,特别是对难加工材料和复杂型面的加工。目前,我国汽轮机叶片型面的最终加工通常是由人工打磨抛光完成,其劳动负荷大,作业环境恶劣,生产效率低下,精度难以保证。国外已成功开发并运用数控砂带磨床进行汽轮机叶片的磨削加工,但该类机床售价十分昂贵,一般国内叶片生产企业难以承受。因此,采用先进的叶片磨削工艺替代现有的手工抛磨,研发一种制造成本低、磨削效率高、磨削精度好的经济实用型叶片数控砂带磨床,是我国汽轮机制造业的迫切要求。本论文根据汽轮机叶片的结构形状、材质特点以及砂带磨削特性,首先,对汽轮机叶片砂带磨削工艺性进行分析研究。在对叶片磨削运动分析的基础上,研究制定了机床结构配置方案,建立了叶片砂带磨削的运动学模型,进行了叶片数控砂带磨床的总体结构设计和专用磨头的设计,并借助有限元分析软件,对所设计的机床关键零部件进行静力学分析和模态分析,对所设计的机床结构力学性能进行了验证。根据机床磨削运动控制功能要求,进行了机床控制系统设计和研究,完成了机床逻辑控制PLC程序的开发,完成了机床控制系统的制备和调试。本论文最终完成汽轮机叶片数控砂带磨床样机研制,并在所研制的样机上对汽轮机叶片进行实际磨削试验,以实际检验机床样机结构的合理性和控制系统的功能,验证叶片砂带磨削能力和效率。磨削试验结果表明,所完成的数控叶片砂带磨床样机基本满足设计要求,达到了预期的目的。