[发明专利]一种大型轴类工件的分度加工装置及方法

说明书

技术领域

   本发明涉及一种大型轴类工件的分度加工装置及方法，特别是用于大型核电转子的分度加工装置及方法。

背景技术

核电转子作为发电机组中的重要部件，具有大尺寸、高精度、价值高的特点，核电转子装完叶片的重量将超过300吨，其转子毛坯价值达到8000万人民币，核电转子镶装叶片的槽为枞树型圆弧轮槽，这种轮槽不会产生应力集中，叶片的装配也十分方便；但这些轮槽加工精度要求高、数量多、加工难度大；当前对于核电转子轮槽的加工，均采用转子两端通过滑动轴承支撑、数控机床分度加工的方式，由于滑动支撑的摩擦力很大，核电转子在分度时的驱动力矩变化较大，分度过程中会出现爬行现象，造成分度定位不准确，导致加工精度大大下降，同时，核电转子具有长度较长、重量大的特点，分度时有应力变化，导致转子两端的分度不一定同步进行，而目前的加工装置对转子两端分度的同步性均无法控制，这也会造成分度定位不准确，其最终的结果将造成核电转子加工不合格，形成严重的报废；且现有的加工方式对分度装置的控制时序、检测到位延时、准停控制等没有优化，加工时机床存在较大应力，导致机械磨损较快，加工装置的精度很快变差，使用寿命较短，产品的精度随之显著降低。

发明内容

 本发明的目的是针对现有技术存在的上述不足，提供一种大型轴类工件的分度加工装置及方法，它能提高分度定位的准确性和稳定性，加工装置的磨损小，保证了产品加工的稳定性和精度，大幅提高了合格率。

为达到上述目的，本发明的一种大型轴类工件的分度加工装置，包括床身、设于床身上的前、后支撑装置、分度装置、至少一个检测工件转动角度的圆光栅、设于床身至少一侧的导轨、滑动设于各自导轨上的数控机床、PLC（可编程控制器），其特征在于前、后支撑装置均包括设于床身上的支撑底座、固定于支撑底座上的静压轴瓦和支架，静压轴瓦均设有凹弧面，并在凹弧面上设有一道以上的凹槽，凹槽在凹弧面底部母线两侧对称设置，前、后静压轴瓦内的凹槽相同设置，在静压轴瓦内设有与每道凹槽相连的油路，每条油路通过管路均与一分配器相连，分配器与油泵相连，在每条管路上均设有调压器和节流阀，在每个支架上固设有卡紧油缸，卡紧油缸的活塞杆与卡紧体固联，卡紧体位于各自的静压轴瓦上方；分度装置包括设于床身上的箱体、伺服电机、通过轴承设于箱体上的蜗杆和分度主轴，蜗杆一端通过联轴器和减速机与伺服电机相连，分度主轴上固设有与蜗杆啮合的蜗轮，分度主轴与一装夹卡盘固联，装夹卡盘设有三个以上可移动的卡爪；伺服电机、圆光栅均与PLC相连。

上述圆光栅可以设于工件的后端和与后支撑装置相邻的支座上；

上述也可以圆光栅设于分度主轴的前端和箱体上；

对工件进行分度加工时，装夹卡盘将工件的一端卡紧；通过油泵和分配器对静压轴瓦内的凹槽通入高压油，凹槽在凹弧面底部母线两侧对称设置，加上调压器和节流阀可保证每道凹槽内的油液作用于轴颈的压力相等并对称分布，在两端轴颈的下方形成静压油膜，前、后静压轴瓦内的凹槽相同设置，使得工件被同步的向上垂直顶升，浮起0.02-0.04毫米即可，此时轴颈与静压轴瓦的凹弧面分离，再通过伺服电机、减速机、联轴器、蜗杆、蜗轮、分度主轴、装夹卡盘带动工件旋转至预设的角度时，静压油膜对工件的摩擦力极小，驱动工件的力矩均匀一致，分度过程中不会出现爬行现象，分度定位准确，加工精度大大提高；PLC和圆光栅可对分度进行精确检测和控制；分度到位后需对工件进行加工时，对凹槽内的油液同时卸压，工件下降，操作卡紧油缸的活塞杆下行，带动卡紧体下降将轴颈固定，数控机床再对工件进行加工；

作为上述分度加工装置的进一步改进，所述分度主轴的前端还固联一卡紧盘，在箱体内还设有两锁紧油缸，两锁紧油缸的活塞杆分别位于卡紧盘的两侧；当分度到位后，两锁紧油缸的活塞杆伸出、以固定卡紧盘，防止工件转动，进一步对分度进行定位，可提高加工精度；

作为上述分度加工装置的进一步改进，在卡紧盘的前端和箱体上还设有圆光栅；对于长度较长、重量大的工件，通过前、后两圆光栅可对工件两端分度的同步性进行检测，避免因装夹、应力、温度等引起的两端分度差，从而提高该类工件的加工精度；

作为上述分度加工装置的进一步改进，在卡紧体内设有导向孔，在支架上设有与导向孔配合的导向销；在支架上还设有上、下两接近开关，上、下接近开关和数控机床的数控系统均与PLC相连；导向销可保证卡紧体作直线移动，上、下接近开关可判断卡紧体与工件的接触情况；