[发明专利]一种适用于自由曲面的磨削装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种适用于自由曲面的磨削装置，以适用于曲面形状较复杂的零件的磨削。

背景技术

目前，国内外复杂几何形状工件(航空叶片、汽轮机叶片、人体关节、洁具等)的磨削抛光工艺大部分是由人工完成的，不仅具有加工效率低、产品一致性难以保证、生产人员工作环境恶劣等弊端，同时管理成本较高。这种抛光方式虽然能实现复杂曲面的打磨与抛光，但是由于无法做到尺寸精度的有效管控，导致加工精度较差、型面的质量难以保证，且曲面表面的质量与操作人员的熟练程度有很大关系，不仅工人的劳动强度大，而且曲面抛光中磨削厚薄不均的状况也无法得到有效的解决。德国metabo公司在传统机床设计的基础上，开发出了专业的叶片磨削机床，大大提高了叶片的磨削效率，但该设备Z轴主平面不与X轴平行，成垂直状态，导致磨头绕Y轴的旋转支撑臂太长，刚性不好，不能适应叶片型面的大进给量磨削的要求。国内河北廊坊智通机器人公司，与ABB公司合作开发的机械手臂，实现了复杂形状工件磨削抛光的自动化，提高了成品率，并缩短了加工时间，但由于该设备采用串联机械手结构，设备刚性很差，无法适应大型叶片快速磨削的功能要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种适用于自由曲面的磨削装置，以适用于曲面形状较复杂的零件的磨削，并有效提高工件的加工精度。

本发明的技术方案如下：一种适用于自由曲面的磨削装置，包括X轴床身、A轴主轴驱动机构、尾座和接触轮，其关键在于：

a、在所述X轴床身的上表面沿其长度方向平行设置有两根X轴导轨，该X轴导轨上支撑有工件台，工件台能在X轴导轨上滑动；在所述工件台的一端安装A轴主轴驱动机构，能使工件绕平行于X轴的方向旋转，另一端安装尾座，尾座能在工件台上表面的辅助导轨上滑动；

b、在所述X轴床身的旁边设置有与之垂直的Y轴床身，该Y轴床身的上表面通过两根Y轴导轨支撑Z轴床身，Z轴床身能在Y轴导轨上滑动；

c、在所述Z轴床身朝向X轴床身的表面上设有两根Z轴导轨，该Z轴导轨上支撑有滑板，滑板上安装有B轴回转支撑体，B轴回转支撑体与B轴回转电机输出轴上的齿轮联接，所述B轴回转电机安装在回转座上，回转座能绕平行于Y轴的方向旋转；

d、在回转座的顶部安装C轴驱动电机，套装在该C轴驱动电机输出轴上的驱动齿轮与从动齿轮啮合，所述从动齿轮与C轴回转轴固定联接，该C轴回转轴上通过联接座安装磨头座，磨头座能绕平行于Z轴的C轴回转轴旋转；

e、在所述磨头座的上端安装磨头电机，底部安装接触轮，该接触轮通过砂带与磨头电机输出轴上的主动轮连接。

采用以上技术方案，A轴主轴驱动机构与尾座结合，可用于装夹待磨削的自由曲面工件，尾座在工件台表面的辅助导轨上滑动，以便于适应装夹不同长度的工件。待工件装夹到位后，磨头电机带动其轴上的主动轮转动，主动轮通过砂带带动接触轮同步旋转，即可对工件进行磨削处理。本发明在空间上具有六个自由度，即：工件台在X轴导轨上滑动，实现工件在X轴方向的轴向移动；A轴主轴驱动机构带动工件绕其轴线旋转，实现A轴方向的运动；Z轴床身在Y轴导轨上滑动，实现接触轮在Y轴方向的轴向移动；滑板连同磨头座在Z轴导轨上滑动，实现接触轮在Z轴方向的上下移动；B轴回转支撑体与回转座上的伺服电机结合，可控制回转座、磨头座连同接触轮在B轴回转支撑体轴线上作左右摆动，实现B轴方向的运动；回转座顶部的C轴驱动电机还可以驱动C轴回转轴，带动整个磨头座绕C轴回转轴转动，实现磨头座及接触轮C轴方向的运动。

本发明通过空间六个自由度的结合，可以实现复杂曲面工件的磨削处理，并且加工效率高、工人的劳动强度小、加工精度及型面的表面质量均有保障。

在上述X轴床身上表面的一端安装有X轴伺服电机，该X轴伺服电机通过联轴器与X轴滚珠丝杆的一端联接，X轴滚珠丝杆通过轴承支承与X轴床身相联，在X轴滚珠丝杆上套装有丝杆螺母座，该丝杆螺母座固定在工件台的底部。工件台移动的动力由X轴伺服电机提供，当X轴伺服电机运转时，带动X轴滚珠丝杆一起转动，与X轴滚珠丝杆配合的丝杆螺母座带动工件台在X轴导轨上滑动，以便于对工件长度方向的不同部位进行磨削处理。