[实用新型]一种压气机叶片的多自由度铣削装置

说明书

一种压气机叶片的多自由度铣削装置，包括叶片定位夹紧装置、自动换刀装置和多轴机械臂；所述叶片定位夹紧装置包括叶片榫头加工夹紧定位机构和叶片表面加工夹紧定位机构，用于固定发动机叶片；所述自动换刀装置包括自动换刀刀库机构和自动换刀执行端机构；所述多轴机械臂包括底座第一轴结构、第二轴结构、小手臂第三轴结构、第四轴小臂结构、第五轴手腕结构和加工主轴结构。本实用新型提供了一种压气机叶片的多自由度铣削装置，利用机械手实现柔性铣削和自动换刀，能使机床加工更加灵活快速精确，定位更精准，更快速，叶片加工效率高，叶片表面铣削质量高。

技术领域

本实用新型涉及铣削装置领域，具体涉及多自由度铣削装置领域，特别涉及发动机压气机叶片的多自由度铣削装置。

背景技术

目前，压气机叶片大多采用传统数控铣床，配合不同的靠模来制造,依靠机床和靠模的同时运动实现复杂曲面的加工，这种加工方法步骤繁琐复杂，所需的靠模夹具等都需要特制，加工精度和效率不够理想，其发展程度相对有限，多数仍局限在叶片半精加工，叶片最终制造质量仍是依赖人工抛光工艺；通过普通铣床加工加上大量的人工修磨来完成的,此方法费时费力而且人工成本高；用这样粗糙的加工工艺的加工结果主要存在加工效率低下、零件公差范围大、设备成本人工成本高、叶片表面质量较低等问题，这些问题严重制约了发动机叶片制造的发展。

发明内容

为了克服现有压气机叶片加工方式的加工效率低下、零件公差范围大、设备成本人工成本高、叶片表面质量较低的不足，本实用新型提供了一种压气机叶片的多自由度铣削装置，利用机械手实现柔性铣削和自动换刀，能使机床加工更加灵活快速精确，定位更精准，更快速，叶片加工效率高，叶片表面铣削质量高。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种压气机叶片的多自由度铣削装置，包括叶片定位夹紧装置、自动换刀装置和多轴机械臂；所述叶片定位夹紧装置包括叶片榫头加工夹紧定位机构和叶片表面加工夹紧定位机构，用于固定发动机叶片；所述自动换刀装置包括自动换刀刀库机构和自动换刀执行端机构；所述多轴机械臂包括底座第一轴结构、第二轴结构、第三轴结构、第四轴结构、第五轴结构和加工主轴结构。

本实用新型利用传统精密数控机床的自动化和研究基础的优势，结合工业机器人多轴转动的灵活性，定位精度很高的优势，设计了一种以精加工为主多自由度机械臂铣削装置能够实现发动机叶片的复杂空间曲面的加工。

进一步，所述叶片榫头加工夹紧定位机构，采用低熔点合金包裹的方法，先将毛坯与低熔点合金熔铸成简单几何外形，叶片熔铸包裹部分为定位部位，由主夹具体上下夹紧，限制工件Z轴的移动；其次主夹具基座上有限制工件X，Y轴方向移动的定位挡板，主夹具体上下压块压紧提供夹紧力，夹紧力直接作用于Z轴方向，夹具体压紧工件表面产生静摩擦力与刀具产生的主要轴向铣削力重合。

再进一步，所述叶片表面加工夹紧定位机构，专用夹具部件与叶片榫头外形吻合，专用夹具部件用螺钉定位固定在上压块和夹具基座的螺纹孔上，专用夹具部件与榫头贴合的外形直接限制工件Z,X轴的位移；专用部件两侧的延伸挡板限制工件Y轴的位移；主夹具体提供主要夹紧力，与铣削力的轴向分力相重合；夹紧力与工件产生的摩擦力和挤压力与主要铣削力相重合；辅助夹紧机构位于工件另一端提供横向夹紧力。

更进一步，所述自动换刀刀库机构包括刀库架和刀具夹块，夹块用螺纹螺孔固定在刀库架上，刀库架与机械手保持固定的相对位置，将两者的相对空间位置输入控制系统能让机械手精确定位到需要换刀的位置。

所述自动换刀执行端机构，换刀操作时，利用气缸将换刀推杆向左推并压蝶形缩弹簧，推杆的滚珠锥孔进入滚珠槽，推杆内的小钢球产生上下位移；然后，将刀柄向右推进与推杆贴紧，接着慢慢松开气缸，蝶形弹簧变形恢复，在刀柄向右推进的同时将推杆拉回主轴腔体内，滚珠锥孔脱离滚珠槽，小钢球上端空间被封闭，向下移动，向内夹紧刀柄头。