[發明專利]用于大型筒體內壁加工的自推進式機構

無效

• 申請號: 201110109912.9
• 申請日: 2011-04-29
• 公開（公告）號: CN102152132A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 林忠欽;來新民;王皓;趙勇;陳根良;孫衛東
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B23Q1/44
• 分類號: B23Q1/44
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

技術領域

本發明涉及的是一種數控加工技術領域的裝置，具體是一種用于大型筒體內壁加工的自推進式機構。

背景技術

超大直徑薄壁筒體構件的高效高精度加工是我國航天等領域急需的關鍵技術。目前，超大直徑薄壁筒體構件制造主要采用滾彎成形、化學銑削以及TIG(Tungsten?Inert?Gas，鎢極惰性氣體)焊接技術等手段來完成，在縱向、軸向兩個方向存在拼接焊縫，使得制造得到的構件結構強度差、尺寸精度低、形狀控制困難，并存在較重的化學污染。不同的加工工藝要求也造成了裝備整體的體積龐大，結構復雜，并且難以完成他們之間的協調控制。對于大直徑薄壁筒體，現有的制造裝備更是難以完成其內壁表面的銑削和鄰接柱面之間的拼焊工藝。同時，由于不同工序之間使用不同的執行裝置，使得裝備的加工效率低下，且不同裝置更換之間容易引入重定位誤差，影響柱面的加工質量。

經過對現有技術文獻的檢索發現，中國實用新型專利號ZL200920186311.6，名稱為“加工大型筒體的鏜床”，該裝置實現筒體內壁加工，但裝備只適用于鏜孔，不能實現銑削和焊接工藝，而且精度不高，效率低下。

發明內容

本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種用于大型筒體內壁加工的自推進式機構，該機構能夠在大型筒體內部實現多個加工刀頭的同步工作，能夠形成對稱的加工軌跡，完成柱面的內表面高速銑削及其之間的攪拌摩擦焊接等工藝，該機構具有布置空間緊湊、工作范圍大、結構剛度高、承載特性好、控制方式容易、操作精度高、加工效率高以及柔性化程度高等特點。

本發明是通過以下技術方案實現的，本發明包括：固定組件、軸向運動組件、移動平臺、若干個轉動組件、轉動平臺和若干個執行機構，其中：軸向運動組件與固定組件連接，移動平臺分別與軸向運動組件和轉動平臺連接，若干個轉動組件分別與轉動平臺連接且以圓周陣列均勻分布，若干個執行機構均與移動平臺和轉動平臺固定連接且以圓周陣列均勻分布。

所述的固定組件包括：擋板導軌、定位擋板和機座，其中：擋板導軌和定位擋板均與機座固定連接，機座與軸向運動組件連接，定位擋板設置于擋板導軌上且與擋板導軌相適配，筒體插入定位擋板中。

所述的軸向運動組件包括：絲杠系統和若干根運動導軌，其中：絲杠系統和若干根運動導軌均與移動平臺和固定組件連接且若干根運動導軌以圓周陣列均勻分布。

所述的絲杠系統中心與筒體的中心重合。

所述的轉動組件包括：轉動齒輪和轉動電機，其中：轉動齒輪分別與轉動電機和轉動平臺連接。

所述的轉動平臺內設有內齒圈且內齒圈與轉動組件連接。

所述的執行機構包括：安裝平面和加工平臺，其中：安裝平面分別與轉動平臺和加工平臺連接，加工平臺與加工刀頭連接。通過更換加工刀頭能夠實現所需的加工工藝。

執行機構布置在筒體內部的移動平臺和轉動平臺上，若干個執行機構通過軸對稱布置能夠實現多個加工刀頭的同步工作，能夠形成對稱的加工軌跡。這種對稱式分布的工作平臺形式，提高了裝備的制造加工效率，同時也有助于裝備均勻承載，能夠提高裝備的結構剛度，減小零部件的彈性變形，進一步提高裝備的操作精度。

通過驅動電機組件和轉動電機在其工作空間內的二維坐標定位和軌跡運動控制，形成了以徑向位置、軸向轉角以及軸向位置為控制變量的圓柱坐標系型加工空間定位和運動方式。

本發明采用內藏式的布置形式，結構緊湊，空間利用率高；利用多根運動導軌支撐和多齒輪嚙合冗余驅動的形式，在增加系統承載能力的同時極大地提高了系統的結構剛度；采用徑向位置、軸向轉角以及軸向位置的運動控制形式，與具體加工工藝要求相吻合，使得裝備控制策略簡單，誤差傳遞不敏感以及加工精度高；執行機構采用均勻對稱布置的多刀具同時加工的方式，不僅提高了裝備的加工效率，同時也使得裝備的受載更加均勻，減小零部件的彈性變形和振動，進一步提高系統加工精度，延長使用壽命；執行機構能夠安裝或更換不同加工裝置的方式，能夠實現銑削、焊接等加工的一體化；工作空間大，加工柔性好，利用軸向和徑向位置的靈活控制，能夠實現直徑8-12m的大型筒體的高效高精度的銑削、焊接加工等加工。

附圖說明

圖1為本發明俯視圖。

圖2為本發明主視圖。

圖3為運動平臺立體示意圖1。

圖4為運動平臺立體示意圖2。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例