CN101664897B - 螺旋桨叶片砂带磨床 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种螺旋桨叶片砂带磨床,包括床身、磨头机构、磨头进给机构和工件方位调整机构;磨头机构包括砂带、驱动轮、接触轮、张紧轮和磨头驱动电机,磨头进给机构包括相对于工件的轴向进给机构和径向进给机构,本发明通过合理分配磨头进给和工件方位角度调整,通过较短的传动链实现空间四个自由度的结合,保证磨头机构及工件夹持机构的刚性,接触轮高速旋转时,能保证接触轮与工件之间接触稳定,提高工作效率的同时能够保证复杂曲面工件加工尺寸精度,曲面抛光中磨削厚薄均匀,保证型面的质量,提高成品合格率,降低工人的劳动强度,降低管理及生产成本。

Description

螺旋桨叶片砂带磨床
技术领域
[0001] 本发明涉及一种砂带磨床,特别涉及一种螺旋桨叶片砂带磨床。 背景技术
[0002] 砂带磨床是利用快速运动的砂带作为磨具进行磨削和抛光的磨床。随着磨床技术 的快速发展,砂带磨床已发展成为高效率和低功耗的精加工设备。特别是在大尺寸板材、棒 材和复杂型面的加工,其优势尤为明显。砂带磨床是由驱动轮带动砂带运动,张紧轮用以张 紧砂带,通过接触轮或支承板提供背压产生对工件的接触压力和形成切削角度,完成对工 件的磨削加工。
[0003] 由于磨床结构和工件安装结构的限制,复杂几何形状的工件,特别是对航空叶片 和汽轮机叶片等异形结构工件的磨削抛光普遍采用人工完成。人工磨削虽然能实现复杂曲 面的打磨与抛光,但是由于人的主观影响,曲面表面的质量由操作人员的熟练程度决定,因 而无法做到对工件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,甚至在 曲面抛光中使磨削厚薄不均,产品一致性难以保证;同时工人的劳动强度大,加工效率低, 生产人员工作环境恶劣,管理成本高。
[0004] 为解决以上问题,出现了专业的叶片磨削机床,大大提高了叶片的磨削效率,但现 有的设备磨头的旋转支撑臂太长,刚性较差,不能适应叶片型面的大进给量磨削的要求;还 有一种通过机械手臂实现复杂形状工件磨削抛光自动化的结构,能够提高工作效率和成品 率,但由于该设备采用串联机械手结构,同样存在设备刚性很差,无法适应大型叶片快速磨 削的功能要求。
[0005] 因此,需要一种螺旋桨叶片的砂带磨床,提高磨头机构及工件夹持机构的刚性,提 高工作效率的同时能够保证加工精度,曲面抛光中磨削厚薄均勻,保证型面的质量,降低工 人的劳动强度,降低管理及生产成本。
发明内容
[0006] 有鉴于此,本发明的目的提供一种螺旋桨叶片砂带磨床,提高磨头机构及工件夹 持机构的刚性,提高工作效率的同时能够保证加工精度,曲面抛光中磨削厚薄均勻,保证型 面的质量,降低工人的劳动强度,降低管理及生产成本。
[0007] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的:一种螺旋桨叶片砂带磨床,其特征在 于:包括床身、磨头机构、磨头进给机构、工件方位调整机构和自动控制系统;
[0008] 磨头机构包括砂带、驱动轮、接触轮、张紧轮和磨头驱动电机,所述砂带绕过驱动 轮和接触轮并通过张紧轮张紧,所述磨头驱动电机的动力输出轴与驱动轮传动配合;
[0009] 磨头进给机构包括相对于工件的轴向进给机构和径向进给机构,所述径向进给机 构包括径向进给驱动电机和径向进给拖板,所述径向进给拖板与床身之间以可往复滑动的 方式单自由度配合,所述径向进给驱动电机动力输出轴驱动径向进给拖板沿工件径向往复 运动;所述轴向进给机构包括轴向进给驱动电机和轴向进给拖板,所述轴向进给拖板以可往复滑动的方式单自由度设置在径向进给拖板上,所述轴向进给驱动电机动力输出轴驱动 轴向进给拖板沿工件轴向往复运动;所述磨头机构设置在轴向进给拖板上;
[0010] 工件方位调整机构包括工件夹具、使工件绕其圆心周向转动的角度调整机构I和 使工件绕其径向旋转的角度调整机构II ;角度调整机构I包括角度驱动电机I、支座和转 动体,所述转动体以可绕自身轴线转动的方式单自由度设置在支座上,所述角度驱动电机I 的动力输出轴与转动体传动配合,所述工件夹具固定设置在转动体上;角度调整机构II包 括角度驱动电机II和旋转台,所述旋转台以可绕自身轴线转动的方式单自由度设置在床 身上,所述角度调整机构I设置在旋转台上;
[0011] 自动控制系统包括设置在磨头驱动电机上的电流互感器,电流互感器连接自动控 制系统,调节气缸的进气道上设置进气电磁阀,所述进气电磁阀的控制机构连接自动控制 系统。
[0012] 进一步,所述床身上固定设置支架,支架上固定设置径向进给滑轨,所述径向进给 拖板与径向进给滑轨之间以可往复滑动的方式单自由度配合,所述径向进给驱动电机机体 固定设置在支架上;
[0013] 进一步,所述径向进给驱动电机的动力输出轴通过丝杠传动机构I与径向进给拖 板传动配合,所述丝杠传动机构I的丝杠与径向进给驱动电机的动力输出轴在圆周方向固 定配合,丝杠传动机构I的螺母固定设置在径向进给拖板上;轴向进给驱动电机的动力输 出轴通过丝杠传动机构II与轴向进给拖板传动配合,所述丝杠传动机构II的丝杠与轴向 进给驱动电机的动力输出轴在圆周方向固定配合,轴向进给拖板固定设置在丝杠传动机构 II的丝杠上,丝杠传动机构II的螺母固定设置在径向进给拖板上,轴向进给驱动电机机体 固定设置在径向进给拖板上;
[0014] 进一步,所述床身上设置回转支撑体,所述旋转台转动配合设置在回转支撑体上, 旋转台外圆周在圆周方向固定配合设置从动外齿轮,角度驱动电机II的动力输出轴通过 齿轮啮合副与旋转台减速传动配合;
[0015] 进一步,所述磨头驱动电机、径向进给驱动电机、轴向进给驱动电机、角度驱动电 机I和角度驱动电机II的动力输出轴分别通过各自的减速器与驱动轮、丝杠传动机构I的 丝杠、丝杠传动机构II的丝杠、转动体和旋转台传动配合;
[0016] 进一步,所述径向进给滑轨沿竖直方向设置;所述轴向进给拖板通过轴向进给滑 轨以可往复滑动的方式单自由度设置在径向进给拖板上;
[0017] 进一步,所述接触轮以可拆卸的方式设置在接触轮轴上;
[0018] 进一步,磨头机构还包括至少一个托轮,所述张紧轮通过张紧机构驱动张紧砂带, 张紧机构为气压缸驱动机构。
[0019] 本发明的有益效果:本发明的螺旋桨叶片砂带磨床,通过合理分配磨头进给和工 件方位角度调整,通过较短的传动链实现空间四个自由度的结合,保证磨头机构及工件夹 持机构的刚性,接触轮高速旋转时,能保证接触轮与工件之间接触稳定,提高工作效率的同 时能够保证复杂曲面工件加工尺寸精度,曲面抛光中磨削厚薄均勻,保证型面的质量,提高 成品合格率,降低工人的劳动强度,降低管理及生产成本。附图说明
[0020] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
[0021] 图1为本发明结构示意图;
[0022] 图2为图1沿A向视图;
[0023] 图3为图2沿B向视图;
具体实施方式
[0024] 图1为本发明结构示意图,图2为图1沿A向视图,图3为图2沿B向视图,如图 所示:本实施例的螺旋桨叶片砂带磨床,包括床身1、磨头机构、磨头进给机构、工件方位调 整机构和自动控制系统;
[0025] 磨头机构包括砂带11、驱动轮17、接触轮10、张紧轮13和磨头驱动电机22,所述 砂带11绕过驱动轮17和接触轮10并通过张紧轮13张紧,所述磨头驱动电机22的动力输 出轴与驱动轮17传动配合;
[0026] 磨头进给机构包括相对于工件的轴向进给机构和径向进给机构,所述径向进给机 构包括径向进给驱动电机16和径向进给拖板M,所述径向进给拖板M与床身1之间以可 往复滑动的方式单自由度配合,所述径向进给驱动电机16动力输出轴驱动径向进给拖板 24沿工件9径向往复运动;所述轴向进给机构包括轴向进给驱动电机20和轴向进给拖板 19,所述轴向进给拖板19以可往复滑动的方式单自由度设置在径向进给拖板M上,所述轴 向进给驱动电机20动力输出轴驱动轴向进给拖板19件轴向往复运动;所述磨头机构设置 在轴向进给拖板19上;
[0027] 工件方位调整机构包括工件夹具7、使工件绕其圆心周向转动的角度调整机构I 和使工件绕其径向线转动得角度调整机构II ;角度调整机构I包括角度驱动电机I 8、支座 6和转动体观,所述转动体观以可绕自身轴线转动的方式单自由度设置在支座6上,所述 角度驱动电机I 8的动力输出轴与转动体观传动配合,所述工件夹具7固定设置在转动体 28上;角度调整机构II包括角度驱动电机II 2和旋转台5,所述旋转台5以可绕自身轴线 转动的方式单自由度设置在床身1上,角度驱动电机II 2的动力输出轴与旋转台5传动配 合;所述角度调整机构I设置在旋转台5上;
[0028] 自动控制系统包括设置在磨头驱动电机上的电流互感器,电流互感器连接自动控 制系统,调节气缸的进气道上设置进气电磁阀,所述进气电磁阀的控制机构连接自动控制 系统。
[0029] 使用时,径向进给拖板M沿工件9径向运行,实现接触轮10沿工件9径向移动; 轴向进给拖板19沿工件轴向运行,接触轮10在工件轴向移动;角度驱动电机I 8驱动转动 体观转动从而驱动工件绕圆心转动,本发明控制角度为60°,适用于螺旋桨叶片磨削;角 度驱动电机II 2驱动旋转台5带动螺旋桨叶片径向线转动,并可进行来回摆动,实现对曲 面的磨削;本发明通过空间四个自由度的结合,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、尺寸精度及型面的表面质量均有保障。同时,磨头驱动电机 22的电路接入端口处装有电流互感器,用来测量磨头驱动电机22的电流变化状态;当理论 数据与工件变形不相吻合时,接触轮10磨削深度必将发生变化,而这一变化将导致磨削力 加大或减少,相应磨头驱动电机22的功率必然也发生变化,电机电流亦相应增长或减少;为了保证磨削功率或电流一致,即磨削深度一致,必须改变磨削压力,而磨削压力的大小由 与接触轮10直接联接的调节气缸压力大小决定的,因此为保证磨削压力能在一个较小的 范围内变化,磨头驱动电机22的测量电流值被传送到数控电路系统中去,并与设定的电机 工作电流做比较;当磨削压力变大,电机实际功率增大时,电机电流增大,相对应的比例阀 的进气量减少,接触轮沿工件径向微量上移,磨削压力减少,直至达到设定的平衡状态,反 之亦然。
[0030] 本实施例中,所述床身1上固定设置支架21,支架21上固定设置径向进给滑轨 14,所述径向进给拖板M与径向进给滑轨14之间以可往复滑动的方式单自由度配合,所述 径向进给驱动电机16机体固定设置在支架21上。
[0031] 本实施例中,所述径向进给驱动电机16的动力输出轴通过丝杠传动机构I与径向 进给拖板M传动配合,所述径向进给驱动电机16的动力输出轴与丝杠传动机构I的丝杠 15在圆周方向传动配合,丝杠传动机构I的螺母25固定设置在径向进给拖板M上;轴向 进给驱动电机20的动力输出轴通过丝杠传动机构II与轴向进给拖板19传动配合,所述轴 向进给驱动电机20的动力输出轴与丝杠传动机构II的丝杠27在圆周方向传动配合,轴向 进给拖板19固定设置在丝杠传动机构II的丝杠27上,丝杠传动机构II的螺母沈固定设 置在径向进给拖板M上,轴向进给驱动电机20机体固定设置在径向进给拖板M上。
[0032] 本实施例中,所述床身1上设置回转支撑体3,所述旋转台5转动配合设置在回转 支撑体3上,如图所示,通过滚动轴承相互配合,传动顺畅,减小摩擦;旋转台5外圆周在圆 周方向固定配合设置从动外齿轮,角度驱动电机II 2的动力输出轴通过齿轮啮合副4与旋 转台5减速传动配合;
[0033] 本实施例中,所述磨头驱动电机22、径向进给驱动电机16、轴向进给驱动电机20、 角度驱动电机I 8和角度驱动电机II 2的动力输出轴分别通过各自的速器与驱动轮17、丝 杠传动机构I的丝杠15、丝杠传动机构II的丝杠27、转动体观和旋转台5传动配合,利于 调节,传动平稳,保证传动效果;
[0034] 本实施例中,所述径向进给滑轨14沿竖直方向设置,所述轴向进给拖板19通过轴 向进给滑轨23以可往复滑动的方式单自由度设置在径向进给拖板M上;则轴向进给拖板 19的往复运动方向为水平方向;布置合理紧凑,制造方便简单。
[0035] 本实施例中,所述接触轮10以可拆卸的方式设置在接触轮轴上;可以根据需要更 换直径不同的接触轮10,应用较小的接触轮10,磨削叶片根部等其它狭小部位,适用于异 形体的磨削。
[0036] 本实施例中,磨头机构还包括三个托轮18,所述张紧轮13通过张紧机构12驱动张 紧砂带,张紧机构12为气压缸驱动机构;根据使用场合的不同,利用托轮18调整磨头机构 的布置,使用灵活方便。
[0037] 最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较 佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技 术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本 发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1. 一种螺旋桨叶片砂带磨床,其特征在于:包括床身、磨头机构、磨头进给机构、工件 方位调整机构和自动控制系统;磨头机构包括砂带、驱动轮、接触轮、张紧轮和磨头驱动电机,所述砂带绕过驱动轮和 接触轮并通过张紧轮张紧,所述磨头驱动电机的动力输出轴与驱动轮传动配合;磨头进给机构包括相对于工件的轴向进给机构和径向进给机构,所述径向进给机构 包括径向进给驱动电机和径向进给拖板,所述径向进给拖板与床身之间以可往复滑动的方 式单自由度配合,所述径向进给驱动电机动力输出轴驱动径向进给拖板沿工件径向往复运 动;所述轴向进给机构包括轴向进给驱动电机和轴向进给拖板,所述轴向进给拖板以可往 复滑动的方式单自由度设置在径向进给拖板上,所述轴向进给驱动电机动力输出轴驱动轴 向进给拖板沿工件轴向往复运动;所述磨头机构设置在轴向进给拖板上;工件方位调整机构包括工件夹具、使工件绕其圆心周向转动的角度调整机构I和使工 件绕其径向旋转的角度调整机构II ;角度调整机构I包括角度驱动电机I、支座和转动体, 所述转动体以可绕自身轴线转动的方式单自由度设置在支座上,所述角度驱动电机I的动 力输出轴与转动体传动配合,所述工件夹具固定设置在转动体上;角度调整机构II包括角 度驱动电机II和旋转台,所述旋转台以可绕自身轴线转动的方式单自由度设置在床身上, 所述角度调整机构I设置在旋转台上;自动控制系统包括设置在磨头驱动电机上的电流互感器,电流互感器连接自动控制系 统,调节气缸的进气道上设置进气电磁阀,所述进气电磁阀的控制机构连接自动控制系统。
2.根据权利要求1所述的螺旋桨叶片砂带磨床,其特征在于:所述床身上固定设置支 架,支架上固定设置径向进给滑轨,所述径向进给拖板与径向进给滑轨之间以可往复滑动 的方式单自由度配合,所述径向进给驱动电机机体固定设置在支架上。
3.根据权利要求2所述的螺旋桨叶片砂带磨床,其特征在于:所述径向进给驱动电机 的动力输出轴通过丝杠传动机构I与径向进给拖板传动配合,所述丝杠传动机构I的丝杠 与径向进给驱动电机的动力输出轴在圆周方向固定配合,丝杠传动机构I的螺母固定设置 在径向进给拖板上;轴向进给驱动电机的动力输出轴通过丝杠传动机构II与轴向进给拖 板传动配合,所述丝杠传动机构II的丝杠与轴向进给驱动电机的动力输出轴在圆周方向 固定配合,轴向进给拖板固定设置在丝杠传动机构II的丝杠上,丝杠传动机构II的螺母固 定设置在径向进给拖板上,轴向进给驱动电机机体固定设置在径向进给拖板上。
4.根据权利要求3所述的螺旋桨叶片砂带磨床,其特征在于:所述床身上设置回转支 撑体,所述旋转台转动配合设置在回转支撑体上,旋转台外圆周在圆周方向固定配合设置 从动外齿轮,角度驱动电机II的动力输出轴通过齿轮啮合副与旋转台减速传动配合。
5.根据权利要求4所述的螺旋桨叶片砂带磨床,其特征在于:所述磨头驱动电机、径向 进给驱动电机、轴向进给驱动电机、角度驱动电机I和角度驱动电机II的动力输出轴分别 通过各自的减速器与驱动轮、丝杠传动机构I的丝杠、丝杠传动机构II的丝杠、转动体和旋 转台传动配合。
6.根据权利要求5所述的螺旋桨叶片砂带磨床,其特征在于:所述径向进给滑轨沿竖 直方向设置;所述轴向进给拖板通过轴向进给滑轨以可往复滑动的方式单自由度设置在径 向进给拖板上。
7.根据权利要求6所述的螺旋桨叶片砂带磨床,其特征在于:所述接触轮以可拆卸的方式设置在接触轮轴上。
8.根据权利要求7所述的螺旋桨叶片砂带磨床,其特征在于:磨头机构还包括至少一 个托轮,所述张紧轮通过张紧机构驱动张紧砂带,张紧机构为气压缸驱动机构。
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