[發明專利]整體葉盤復合數控銑削垂直結構機床

無效

• 申請號: 201310041828.7
• 申請日: 2013-02-04
• 公開（公告）號: CN103084636A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 史耀耀;辛紅敏;張軍鋒;趙盼;寧立群
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: B23C3/00
• 分類號: B23C3/00;B23Q1/26;B23Q5/40
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明涉及一種整體葉盤數控銑削機床，特別是涉及一種整體葉盤復合數控銑削垂直結構機床。

背景技術

整體葉盤是高推重比、高性能發動機的核心部件，也是航空航天、國防、能源、動力等領域重大裝備實現減重、增效和改善性能的關鍵零件。與傳統葉片和輪轂裝配結構相比，整體葉盤省去榫頭、榫槽及相應的連接件，減輕了重量，提高了推重比，使發動機的工作壽命與安全可靠性得到提升，但由于其結構復雜、通道窄、開敞性差等，使其制造技術屬于國際性難題。因此，實現整體葉盤高效、高質量、低成本數控加工是提升國家重大裝備制造水平、提高航空發動機工作性能的核心關鍵技術。

國內在整體葉盤加工方面普遍采用并依賴進口的通用五坐標機床插銑加工，難以滿足整體葉盤零件的高效低成本制造要求。尤其在其粗加工階段，加工過程使用的刀具規格多且刀具磨損嚴重，導致加工周期長、效率低，成本居高不下。國外新研整體葉盤加工工藝與裝備技術對我國實行嚴密技術封鎖。大量國內整體葉盤加工經驗表明：現有整體葉盤粗加工裝備與工藝技術已經成為整體葉盤工程化批量生產中實現高效、低成本制造的瓶頸問題。資料顯示，某新型航空發動機一級風扇整體葉盤的制造，開槽粗加工材料去除量約占90％，使用高精度和高成本的進口通用五坐標加工中心，即使采用先進的插銑工藝技術，開槽粗加工仍需約40～50天時間。加工效率極其低下，已經很難適應國內航空發動機的批量化生產需求，嚴重制約我國新一代航空發動機技術進步和自主創新，限制我國航空工業跨越式發展和國民經濟的可持續發展。因此，開展整體葉盤高效強力復合數控銑削加工工藝及裝備技術研究，對實現整體葉盤高效低成本加工，滿足批量化生產，非常迫切和需要。

發明內容

為了克服現有通用五坐標機床加工整體葉盤效率低的不足，本發明提供一種整體葉盤復合數控銑削垂直結構機床。該機床將盤銑、插銑和側銑工藝高度集成，盤銑加工用于大余量的切除，開槽加工；插銑用于擴槽加工，曲面成形；側銑用于半精加工，除棱清根。其大扭矩、高剛性盤/插銑雙動力頭結構，可以形成整體葉盤高效強力復合數控銑床，實現一次裝夾定位，即可完成整體葉盤的粗加工以及半精加工。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種整體葉盤復合數控銑削垂直結構機床，包括插銑和側銑裝置5、夾具8、旋轉工作臺9、水平工作臺、床身底座17和立柱24，其特點是還包括盤銑裝置21。整個機床有四個直線軸，分別是X軸、Y1軸、Y2軸和Z軸。三個旋轉軸，分別是A軸、B軸和C軸。Z軸伺服電機1固連在立柱24頂端，Z軸機床滑枕3和Z軸滾珠絲杠螺母副2用螺釘固連在立柱24前端，Z軸機床導軌4直接卡在Z軸機床滑枕3上，插銑和側銑裝置5通過螺釘及Z軸滾珠絲杠螺母副2固連在Z軸機床導軌4上后與Z軸機床滑枕3固連，然后固連在立柱24上。電主軸6通過軸承及支承軸與插銑和側銑裝置5相連接。Y2軸機床滑枕18和Y2軸伺服電機及滾珠絲杠螺母副13通過螺釘緊固在床身底座17上，Y2軸機床導軌14直接卡在Y2軸機床滑枕18上，第二水平工作臺15用螺釘固定在Y2軸機床導軌14上，X軸機床滑枕11及X軸伺服電機及滾珠絲杠螺母副16用螺釘固定在第二水平工作臺15上，X軸機床導軌12直接卡在X軸機床滑枕11上，第一水平工作臺10用螺釘固定在X軸機床導軌12上，旋轉工作臺9用螺釘緊固在第一水平工作臺10上，夾具8固定在旋轉工作臺9上，整體葉盤7裝夾在夾具8上。Y1軸機床滑枕19和Y1軸伺服電機及滾珠絲杠螺母副22用螺釘固定在立柱24左側，Y1軸機床導軌23直接卡在Y1軸機床滑枕19上，盤銑裝置21通過固定板及螺釘固連在Y1軸機床導軌23上，盤銑刀20通過鍵與銑刀軸固連，銑刀軸與盤銑裝置21固連，盤銑刀20與盤銑裝置21固連后形成整體。

還包括控制系統，所述控制系統雙通道七軸五聯動。同時控制X軸、Y2軸、Z軸、B軸和C軸實現盤銑的加工；同時控制X軸、Y2軸、Z軸、A軸和C軸，加上主軸SP的旋轉實現插銑、側銑的加工。

所述X軸、Y1軸、Y2軸和Z軸采用光柵尺構成全閉環位置檢測。

所述A軸、C軸采用光電編碼器構成全閉環角度檢測，采用液壓鎖緊，實現任意角度定位后的夾緊。

所述B軸采用鼠牙盤嚙合定位鎖緊，依靠伺服電機上的編碼器實現半閉環角度檢測。

所述SP電主軸含有內置編碼器，通過編碼器進行全閉環速度反饋。

所述A軸的旋轉角度為-15°～105°。

所述B軸的旋轉角度為-90°～90°。

所述C軸的旋轉角度為0°～360°。