[發(fā)明專利]一種圓周陣列曲面結構同步加工裝置

有效

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• 申請日: 2013-04-27
• 公開（公告）號: CN103223634A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發(fā)明（設計）人: 陳志同;陳宇飛
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B24B19/14
• 分類號: B24B19/14;B24B41/04;B24B41/02;B24B47/12
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

技術領域

本發(fā)明涉及一種圓周陣列曲面結構同步加工裝置，它是一種利用同步運動控制機構同時控制多個砂輪，同步磨削加工葉輪上的多個葉片曲面的高效加工裝置。可以成倍縮短葉輪的加工時間，大幅提高加工效率。并且本設計還可以應用于不規(guī)則齒輪等曲面的加工，具有廣泛的應用性。屬于金屬切削加工技術領域。

背景技術

隨著汽車以及航天工業(yè)的發(fā)展，空間復雜曲面加工越來越成為加工行業(yè)的重點及難點。例如葉片、整體葉輪、渦輪等各類空間復雜曲面零件。這類零件大多工作在高溫、高壓。高轉速條件下，選用材料多為難切削材料，再加上葉輪、渦輪等為整體結構，帶有幾十至數(shù)百片復雜型面葉片，其加工一直為制造業(yè)中的難點。

目前對葉輪葉片的加工工藝主要是數(shù)控銑削，數(shù)控磨削加工，加工時一次只加工一個葉片，然后旋轉一個夾角再加工第二個葉片，直至加工完圓周上所有的葉片。如此方法加工時間較長，效率較低，尤其是一些大型葉輪的加工，幾百個葉片的葉輪需要連續(xù)加工數(shù)天，嚴重影響生產和裝配進度。

發(fā)明內容

1、目的：本發(fā)明的目的是提供一種圓周陣列曲面結構同步加工裝置，它是利用同步運動控制機構及其控制下的主軸電機實現(xiàn)葉輪等圓周陣列曲面結構的磨削加工裝置，可同時加工葉輪上多個葉片曲面，大大提高葉輪等圓周陣列曲面結構零件的生產效率。

2、技術方案：如圖2所示，本發(fā)明一種圓周陣列曲面結構同步加工裝置，它是由主軸加工單元1(見圖3)、徑向運動單元2(見圖4)、工作臺運動單元3（見圖5）、雙層主軸加工單元4（見圖6）和龍門式圓周陣列曲面結構同步加工裝置（見圖8、圖9）5部分組成.它們之間的位置連接關系是：該主軸加工單元1安裝在徑向運動單元2的底座2-1或者龍門式機床底座5的圓周上，并通過螺栓固定，用于對工件葉輪3-17的葉片曲面進行加工，它可以沿圓周方向安裝多個，每兩個主軸加工單元之間圓心角角度為葉片夾角的整數(shù)倍。該徑向運動單元2，用于控制安裝其上的主軸加工單元1沿徑向運動，該工作臺運動單元3，安裝在徑向運動單元的底座2-1或者龍門式機床底座5的中心，用于實現(xiàn)葉片的旋轉及上、下運動。葉片的三個運動在數(shù)控系統(tǒng)的控制下，共同實現(xiàn)葉片曲面加工。該雙層主軸加工單元（圖6）用于替換主軸加工單元安裝在底座2-1或者龍門式機床底座5的圓周上，可同時加工兩層葉輪。

所述主軸加工單元1用于實施對曲面的加工，如圖3所示，它包括10個構件：它們是刀架1-1、主軸導軌1-2、主軸電機支架1-3、Z軸鎖緊螺栓1-4、主軸電機1-5、Y軸鎖緊螺栓1-6、螺紋爪1-7、主軸滑塊1-8、移動板1-9和砂輪1-10。它們之間的位置連接關系是：主軸導軌1-2通過螺栓固定在刀架1-1的上平面上，主軸電機支架1-3、移動板1-9和主軸滑塊1-8相互連接并一起鑲崁在主軸導軌1-2上；砂輪1-10安裝在主軸電機1-5的輸出軸上，主軸電機1-5通過Y軸鎖緊螺栓1-6固定在主軸電機支架1-3上，主軸電機支架1-3安裝在移動板1-9上，螺紋爪1-7通過螺釘固定在移動板1-9的下表面。其中，該刀架1-1是扇形平面結構，與底座2-1螺栓連接，上面沿圓直徑方向安裝兩根主軸導軌1-2，用于約束移動板1-9徑向運動。該主軸導軌1-2是工字形導軌件，通過螺栓固定在刀架1-1的上平面上；該移動板1-9是矩形件，其下部安裝的四個主軸滑塊1-8與主軸導軌1-2構成滾動導軌，可約束其沿著導軌方向滑動。該主軸電機支架1-3是U形的支架結構，安裝在移動板1-9上部；該主軸電機1-5安裝在該支架左右兩側的板上，該板上有孔和軸，電機可繞軸轉動，以便調整角度，然后用Y軸鎖緊螺栓1-6鎖緊。其規(guī)格型號由孔徑和電機支架寬度確定；主軸電機1-5頭部安裝砂輪1-10用于磨削加工葉片曲面，該砂輪是按需選購的市購件。該螺紋爪1-7是倒T形件，上部有螺紋孔，用于與移動板1-9螺釘連接，并從刀架1-1的中心槽中穿出，下部有螺紋齒，可以與平面螺旋盤2-5嚙合。該主軸滑塊1-8是凹形件，其凹槽與主軸導軌1-2相配。該Z軸鎖緊螺栓1-4和Y軸鎖緊螺栓1-6是按需選購的市購件。