CN102896375B - 大型螺旋桨双刀双面对称加工装置 - Google Patents
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Abstract
一种大型螺旋桨双刀双面对称加工装置，涉及螺旋桨加工装置，设有固定座，固定座上设有一对相互对称的螺旋桨加工装置，螺旋桨加工装置包括支撑架、X向滑座、X向驱动丝杠，X向驱动电机、Y向滑座、与Y向驱动丝杠、Y向驱动电机构成的加工动力装置，少自由度并联机构设置在Y向滑座上，加工刀具设置在少自由度并联机构的执行端上；两个支撑架上设有与螺旋桨加工装置相互配合用于装夹螺旋桨的分度机构。本发明可以对螺旋桨桨叶的压力面和吸力面对称加工，双面对称加工可以有效地消除加工过程中的悬臂梁效应，同时减轻振颤，改善加工装置的刚度性能，螺旋桨的加工效率和加工精度高，保证了军用潜艇的隐蔽性和安全性。
Description
技术领域
本发明涉及螺旋桨加工装置，详细讲是一种加工周期短、效率高、加工精度高的大型螺旋桨双刀双面对称加工装置。
背景技术
我们知道，螺旋桨是舰船的核心部件，大型舰船的大型螺旋桨直径可达10余米。大型螺旋桨重型加工机床一直被欧美发达国家列为我国禁运和封锁的战略物资，导致我国大型螺旋桨的加工水平一直落后于西方发达国家。长期一段时间，国内一直采用传统的手工铲磨或三坐标机床加工方法。这些方法存在成本高、周期长等缺点，加工很大程度上取决于生产工人的技术熟练程度，不能保证螺旋桨的高精度要求；螺旋桨工作转速高，工作环境恶劣，上述方法加工出的大型螺旋桨容易出现空泡、振动、噪声、磨损等不良现象，会降低螺旋桨推进效率，增大舰船动力消耗。对于军用潜艇，更是无法保证潜艇的隐蔽性和安全性。而且采用上述加工方法加工大型螺旋桨，工人劳动强度高，工作环境极端恶劣，制造成本高。
因此研究大型螺旋桨的加工装置及加工方法，对提高我国大型装备设计制造能力、增强国防实力、缩小我国与国际先进水平的差距意义重大。
发明内容
本发明的目的是解决现有螺旋桨加工技术的不足，提供一种加工周期短、效率高，加工精度高的大型螺旋桨双刀双面对称加工装置。
本发明解决上述现有技术的不足，所采用的技术方案是：
一种大型螺旋桨双刀双面对称加工装置，其特征在于设有固定座，固定座上设有一对相互对称的螺旋桨加工装置，螺旋桨加工装置包括支撑架、X向滑座、Y向滑座、少自由度并联机构和加工刀具；支撑架上设有X向驱动电机和X向滑座，X向滑座上设有X向驱动丝杠，X向驱动电机与X向驱动丝杠相连接，驱动X向滑座沿X方向运动；X向滑座上设有Y向驱动电机和Y向滑座，Y向滑座上设有Y向驱动丝杠，Y向驱动电机与Y向驱动丝杠连接，驱动Y向滑座沿Y方向运动；少自由度并联机构设置在Y向滑座上，加工刀具设置在少自由度并联机构的执行端上；两个支撑架上设有与螺旋桨加工装置相互配合用于装夹螺旋桨的分度机构。
本发明中所述的少自由度并联机构的结构为：设有三个并联的液压缸，液压缸底部设有转动副，液压缸的活塞杆经三自由度球铰与并联机构执行端连接。液压缸经液压管路与液压站相连。采用RPS并联机构、液压缸驱动结构，并联机构具有刚度性能好，误差传递链短的优点，利用该机构可以实现加工刀具沿Z轴方向的自由移动，同时可以提供刀具绕X轴和Y轴的自由转动，从而实现刀具的三自由度运动。
本发明中所述的分度机构包括液压缸固定座和安装轴固定座，液压缸固定座上经液压缸设有夹紧座，夹紧座上经回转支承安装有夹头；安装轴固定座上设有伺服电机，安装轴固定座中央设有可转动的安装轴，安装轴固定座上与夹头相对侧经回转支承设有夹板，夹板与夹头间的安装轴上设有调节板；伺服电机上设有主动齿轮，安装轴上设有从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮相啮合。
本发明中所述的安装轴安装螺旋桨部分呈锥形。便于螺旋桨的固定。
本发明中所述分度机构设置在两个支撑架的顶端，与螺旋桨加工装置和固定座组成封闭的“回”字型结构。使装置具有良好的刚度性能。
使用时，本发明中的X向驱动电机、Y向驱动电机、并联机构液压站和伺服电机与数控系统电气连接，将待加工的螺旋桨装夹在分度机构上；数控系统控制X向滑座、Y向滑座、以及并联机构各分支的运动，对螺旋桨桨叶的压力面和吸力面对称加工，当完成一个桨叶的加工过程后，数控系统控制分度机构将螺旋桨旋转特定角度，加工下一个螺旋桨桨叶。加工过程中，双面对称加工桨叶的压力面和吸力面，可以有效地消除加工过程中的悬臂梁效应，同时减轻振颤，改善加工装置的刚度性能，螺旋桨的加工效率和加工精度高，保证了军用潜艇的隐蔽性和安全性。降低了工人的劳动强度高，制造成本低廉。该加工装置以应用在国内大中型船用螺旋桨的加工制造，降低对国外同类技术装备的依赖。
附图说明
图1、图2是本发明的结构示意图，图1为立式结构，图2为卧式结构。
图3是本发明少自由度并联机构的结构示意图。
图4是本发明分度机构的结构示意图。
图5、图6是本发明安装螺旋桨后的结构示意图，图5为立式结构，图6为卧式结构。
图7是本发明加工螺旋桨时两个加工刀具与螺旋桨间的加工结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明专利作进一步的说明。
如图1、图2、图3、图4所示的大型螺旋桨双刀双面对称加工装置，设有固定座1，固定座1上设有一对相互对称的螺旋桨加工装置，螺旋桨加工装置包括支撑架11、X向滑座2、Y向滑座3、少自由度并联机构4和加工刀具5；支撑架11上设有X向驱动电机7和X向滑座2，X向滑座上设有X向驱动丝杠8，X向驱动电机7与X向驱动丝杠8相连接，用于驱动X向滑座沿X方向运动；X向滑座上设有Y向驱动电机9和Y向滑座3，Y向滑座3上设有Y向驱动丝杠10，Y向驱动电机9与Y向驱动丝杠10连接，用于驱动Y向滑座沿Y方向运动；少自由度并联机构4设置在Y向滑座上，加工刀具5设置在少自由度并联机构4的执行端上，从图3中可以看出，所述的少自由度并联机构的结构为：设有三个并联的液压缸4-2，液压缸4-2底部设有转动副4-3，液压缸的活塞杆经三自由度球铰4-1与并联机构的执行端连接；液压缸4-2经液压管路4-4与液压站4-5相连。安装时转动副与Y向滑座相连接。由于采用RPS并联机构、液压缸驱动结构，并联机构具有刚度性能好，误差传递链短的优点，利用该机构可以实现加工刀具沿Z轴方向的自由移动，同时可以提供刀具绕X轴和Y轴的自由转动，从而实现刀具的三自由度运动。两个支撑架11上设有与螺旋桨加工装置相互配合的用于装夹螺旋桨的分度机构6。从图1、图2中可以看出，分度机构6设置在两个支撑架的顶端部，与螺旋桨加工装置、固定座组成封闭的“回”字型结构。使装置具有良好的刚度性能。
本发明中所述的分度机构包括液压缸固定座6-10和安装轴固定座6-11，液压缸固定座上经液压缸6-9设有夹紧座，夹紧座上经回转支承6-8安装有夹头6-7；安装轴固定座上设有伺服电机6-3，安装轴固定座中央设有可转动的安装轴6-6，安装轴固定座上与夹头6-7相对侧经回转支承设有夹板6-4，夹板套设在安装轴上、可自由转动。夹板与夹头间的安装轴上设有调节板6-5，使用不同厚度的调节板6-5，可以调节螺旋桨在安装轴上的轴向位置。伺服电机6-3上设有主动齿轮6-2，安装轴上设有从动齿轮6-1，主动齿轮与从动齿轮相啮合，用于驱动安装轴按设定的角度旋转，安装轴安装螺旋桨的部分呈锥形或设有平键，便于螺旋桨的固定。分度机构的液压缸固定座和安装轴固定座固定安装在螺旋桨加工装置的支撑架顶端，安装螺旋桨时，通过液压缸6-9控制夹头与安装轴分离，将螺旋桨套装在安装轴上，再通过液压缸控制夹头压紧。
本发明在使用时，将X向驱动电机、Y向驱动电机、并联机构液压站和伺服电机与数控系统电气连接，液压站可以经液压管路直接与本发明中各液压驱动原件相连，也可以使用时另行配套、连接。将待加工的螺旋桨12装夹在分度机构上，装夹完成后，其结构如图5或图6所示；数控系统控制X向滑座、Y向滑座、以及并联机构各分支的运动，对螺旋桨桨叶的压力面和吸力面对称加工，当完成一个桨叶的加工过程后，数控系统控制分度机构将螺旋桨旋转特定角度，加工下一个螺旋桨桨叶。如图7所示，在加工过程中，加工刀具15、16双面对称加工桨叶14的压力面和吸力面，可以有效地消除加工过程中的悬臂梁效应，同时减轻振颤，改善加工装置的刚度性能，螺旋桨的加工效率和加工精度高，保证了军用潜艇的隐蔽性和安全性。降低了工人的劳动强度高，制造成本低廉。该加工装置可以应用在国内大中型船用螺旋桨的加工制造，降低对国外同类技术装备的依赖。
Claims (4)
1.一种大型螺旋桨双刀双面对称加工装置，其特征在于设有固定座，固定座上设有一对相互对称的螺旋桨加工装置，螺旋桨加工装置包括支撑架、X向滑座、Y向滑座、少自由度并联机构和加工刀具；支撑架上设有X向驱动电机和X向滑座，X向滑座上设有X向驱动丝杠，X向驱动电机与X向驱动丝杠相连接，驱动X向滑座沿X方向运动；X向滑座上设有Y向驱动电机和Y向滑座，Y向滑座上设有Y向驱动丝杠，Y向驱动电机与Y向驱动丝杠连接，驱动Y向滑座沿Y方向运动；少自由度并联机构设置在Y向滑座上，加工刀具设置在少自由度并联机构的执行端上；两个支撑架上设有与螺旋桨加工装置相互配合用于装夹螺旋桨的分度机构；所述的分度机构包括液压缸固定座和安装轴固定座，液压缸固定座上经液压缸设有夹紧座，夹紧座上经回转支承安装有夹头；安装轴固定座上设有伺服电机，安装轴固定座中央设有可转动的安装轴，安装轴固定座上与夹头相对侧经回转支承设有夹板，夹板与夹头间的安装轴上设有调节板；伺服电机上设有主动齿轮，安装轴上设有从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮相啮合。
2.根据权利要求1所述的大型螺旋桨双刀双面对称加工装置，其特征在于所述的少自由度并联机构的结构为：设有三个并联的液压缸，液压缸底部设有转动副，液压缸的活塞杆经三自由度球铰与并联机构执行端连接。
3.根据权利要求1或2所述的大型螺旋桨双刀双面对称加工装置，其特征在于所述的安装轴安装螺旋桨部分呈锥形。
4.根据权利要求3所述的大型螺旋桨双刀双面对称加工装置，其特征在于所述的分度机构设置在两个支撑架的顶端，与螺旋桨加工装置和固定座组成封闭的“回”字型结构。
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