[发明专利]一种圆周阵列曲面结构同步加工装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种圆周阵列曲面结构同步加工装置，它是一种利用同步运动控制机构同时控制多个砂轮，同步磨削加工叶轮上的多个叶片曲面的高效加工装置。可以成倍缩短叶轮的加工时间，大幅提高加工效率。并且本设计还可以应用于不规则齿轮等曲面的加工，具有广泛的应用性。属于金属切削加工技术领域。

背景技术

随着汽车以及航天工业的发展，空间复杂曲面加工越来越成为加工行业的重点及难点。例如叶片、整体叶轮、涡轮等各类空间复杂曲面零件。这类零件大多工作在高温、高压。高转速条件下，选用材料多为难切削材料，再加上叶轮、涡轮等为整体结构，带有几十至数百片复杂型面叶片，其加工一直为制造业中的难点。

目前对叶轮叶片的加工工艺主要是数控铣削，数控磨削加工，加工时一次只加工一个叶片，然后旋转一个夹角再加工第二个叶片，直至加工完圆周上所有的叶片。如此方法加工时间较长，效率较低，尤其是一些大型叶轮的加工，几百个叶片的叶轮需要连续加工数天，严重影响生产和装配进度。

发明内容

1、目的：本发明的目的是提供一种圆周阵列曲面结构同步加工装置，它是利用同步运动控制机构及其控制下的主轴电机实现叶轮等圆周阵列曲面结构的磨削加工装置，可同时加工叶轮上多个叶片曲面，大大提高叶轮等圆周阵列曲面结构零件的生产效率。

2、技术方案：如图2所示，本发明一种圆周阵列曲面结构同步加工装置，它是由主轴加工单元1(见图3)、径向运动单元2(见图4)、工作台运动单元3（见图5）、双层主轴加工单元4（见图6）和龙门式圆周阵列曲面结构同步加工装置（见图8、图9）5部分组成.它们之间的位置连接关系是：该主轴加工单元1安装在径向运动单元2的底座2-1或者龙门式机床底座5的圆周上，并通过螺栓固定，用于对工件叶轮3-17的叶片曲面进行加工，它可以沿圆周方向安装多个，每两个主轴加工单元之间圆心角角度为叶片夹角的整数倍。该径向运动单元2，用于控制安装其上的主轴加工单元1沿径向运动，该工作台运动单元3，安装在径向运动单元的底座2-1或者龙门式机床底座5的中心，用于实现叶片的旋转及上、下运动。叶片的三个运动在数控系统的控制下，共同实现叶片曲面加工。该双层主轴加工单元（图6）用于替换主轴加工单元安装在底座2-1或者龙门式机床底座5的圆周上，可同时加工两层叶轮。

所述主轴加工单元1用于实施对曲面的加工，如图3所示，它包括10个构件：它们是刀架1-1、主轴导轨1-2、主轴电机支架1-3、Z轴锁紧螺栓1-4、主轴电机1-5、Y轴锁紧螺栓1-6、螺纹爪1-7、主轴滑块1-8、移动板1-9和砂轮1-10。它们之间的位置连接关系是：主轴导轨1-2通过螺栓固定在刀架1-1的上平面上，主轴电机支架1-3、移动板1-9和主轴滑块1-8相互连接并一起镶崁在主轴导轨1-2上；砂轮1-10安装在主轴电机1-5的输出轴上，主轴电机1-5通过Y轴锁紧螺栓1-6固定在主轴电机支架1-3上，主轴电机支架1-3安装在移动板1-9上，螺纹爪1-7通过螺钉固定在移动板1-9的下表面。其中，该刀架1-1是扇形平面结构，与底座2-1螺栓连接，上面沿圆直径方向安装两根主轴导轨1-2，用于约束移动板1-9径向运动。该主轴导轨1-2是工字形导轨件，通过螺栓固定在刀架1-1的上平面上；该移动板1-9是矩形件，其下部安装的四个主轴滑块1-8与主轴导轨1-2构成滚动导轨，可约束其沿着导轨方向滑动。该主轴电机支架1-3是U形的支架结构，安装在移动板1-9上部；该主轴电机1-5安装在该支架左右两侧的板上，该板上有孔和轴，电机可绕轴转动，以便调整角度，然后用Y轴锁紧螺栓1-6锁紧。其规格型号由孔径和电机支架宽度确定；主轴电机1-5头部安装砂轮1-10用于磨削加工叶片曲面，该砂轮是按需选购的市购件。该螺纹爪1-7是倒T形件，上部有螺纹孔，用于与移动板1-9螺钉连接，并从刀架1-1的中心槽中穿出，下部有螺纹齿，可以与平面螺旋盘2-5啮合。该主轴滑块1-8是凹形件，其凹槽与主轴导轨1-2相配。该Z轴锁紧螺栓1-4和Y轴锁紧螺栓1-6是按需选购的市购件。