CN105033336A - 一种泡沫浮体内核外形铣削修整设备及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种泡沫浮体内核外形铣削修整设备，其特征在于它包括柱面修整子系统、锥面修整子系统、圆角修整子系统、刀具进退平台、旋转平台、基座、电控子系统，所述旋转平台和刀具进退平台安装在基座上；所述柱面修整子系统、锥面修整子系统、圆角修整子系统安装在刀具进退平台上；所述装置柱面修整子系统、锥面修整子系统、圆角修整子系统、刀具进退平台、旋转平台均与电控子系统连接。优越性：本发明是一个多刀具的加工中心，柱面修整、锥面修整、圆角修整三种子修整系统各自独立，可同时或各自单独进行铣削修整加工；本发明配备不同直径的托板，可完成对不同直径、不同高度、不同倾角的回转体类的泡沫浮体的外形修整。

Description

一种泡沫浮体内核外形铣削修整设备及其工作方法

(一)技术领域：

本发明涉及海洋观测浮标平台的浮体加工设备，具体是涉及一种泡沫浮体内核外形铣削修整设备及其工作方法。

(二)背景技术：

海洋不仅为人类提供丰富的食物和矿产资源，也是重要的运输通道，海洋还影响着全球气候。海洋观测浮标是一种重要的海洋环境观测设备和手段，水面浮标平台通过锚索与沉于海底的锚连接实现锚泊定位，在水面平台以及锚索上搭载相关测量设备，可以实现对海洋参数的长期、连续、立体、自动观测，测得数据通过通讯设备实时传回。其观测数据可为海洋的合理利用和有效保护提供技术支撑，具有重要意义。

传统海洋资料观测浮标的浮体多采用碳钢或玻璃钢制造，有的内填泡沫。钢制浮体尤其是焊缝存在腐蚀问题，存在漏水沉没危险，同时需要定期运回喷砂保养，其中的船舶、人员和保养费用很高，还影响观测的连续性，玻璃钢材质脆且易老化，钢制和玻璃钢材质浮体抗撞性差，受过往船只碰撞容易受损。

泡沫材质浮体因其耐腐蚀、吸水率低、抗撞、易维护等优点近年来逐步取代钢制和玻璃钢材质浮体，在浅表海洋观测平台中得到广泛应用。泡沫浮体多由轻质极低吸水率泡沫浮体内核提供浮力，为了增加强度和抗撞，在内核外包裹高强度高弹性保护壳。同时，因搭载仪器需要，海洋观测平台多设置电子舱和测量井等功能结构，其浮体比航标浮体复杂。目前，采用类似3D打印的方法，多层泡沫板层压粘接内核再外喷涂聚脲材质外壳是一种不错的方法，不仅内核充实无隙、一致均匀，而且不受浮体形式限制，能满足定制需求。

浮体内核各层泡沫板按所在位置的剖面轮廓划线下料，层压粘接成型后，外形要满足形位公差和表面粗糙度要求，才能保证后续喷涂聚脲外壳的质量，满足浮体性能要求。

(三)发明内容：

本发明的目的是提供一种泡沫浮体内核外形铣削修整设备及其工作方法，它能够解决现有技术的不足，使内核外形满足形位公差和表面粗糙度要求，保证浮体性能要求。

本发明的技术方案：一种泡沫浮体内核外形铣削修整设备，其特征在于它包括柱面修整子系统、锥面修整子系统、圆角修整子系统、刀具进退平台、旋转平台、基座、电控子系统，所述旋转平台和刀具进退平台安装在基座上；所述柱面修整子系统、锥面修整子系统、圆角修整子系统安装在刀具进退平台上；所述装置柱面修整子系统、锥面修整子系统、圆角修整子系统、刀具进退平台、旋转平台均与电控子系统连接。

所述刀具进退平台通过滚珠丝杠机构驱动进退。

所述旋转平台由旋转平台电机、旋转平台减速机、回转支承、托板组成；所述托板与回转支承同心安装；所述旋转平台电机经旋转平台减速机驱动回转支承旋转；所述托板上放置待修整的泡沫浮体内核。

所述柱面修整子系统、锥面修整子系统、圆角修整子系统的刀具由刀片和刀体组成，通过轴承、联轴器与电机相连，装配在刀具支架上，并设置角度和位移调节机构，可独立调节各自的角度和位移。通过调节各调节机构，可把刀具调整到合适的位置和角度，对泡沫浮体进行铣削修整。

所述柱面修整子系统、锥面修整子系统、圆角修整子系统分别连接由各自独立的驱动电机。

所述电控子系统控制柱面修整子系统、锥面修整子系统、圆角修整子系统、刀具进退平台和旋转平台五个子系统，控制刀具的启停和进退以及旋转平台的正反转、启停和转速。

所述基座是由槽钢焊接而成的钢结构，为整个外形铣削修整设备提供支撑。

所述托板上设置有定位销。

所述柱面修整子系统由刀片I、刀体I、电机I、轴承I、刀片罩I、齿轮齿条调节机构、滚珠丝杠调节机构、安装座I构成；所述刀片I安装在刀体I上；刀体I、电机I、轴承I同轴安装后连接齿轮齿条调节机构；所述齿轮齿条调节机构与连接架通过长槽连接；所述连接架安装在安装座I上；所述安装座I与滚珠丝杠调节机构；所述刀体I外侧安装刀片罩I。

所述锥面修整子系统由刀片II、刀体II、电机II、刀片罩II、安装座II、顶端滚珠丝杠调节机构、底端滚珠丝杠调节机构、安装架构成；所述刀片II安装在刀体II上；所述刀体II、电机II同轴安装并连接于安装座II上；所述安装座II的两端分别连接顶端滚珠丝杠调节机构和底端滚珠丝杠调节机构；所述顶端滚珠丝杠调节机构和底端滚珠丝杠调节机构安装在安装架上；所述刀体II外侧安装刀片罩II。

所述圆角修整子系统由刀片III、刀体III、电机III、轴承III、安装板、圆角铣削组件滚珠丝杠调节机构、滑轨、刀具支架、竖直调节安装板、刀具支架滚珠丝杠调节机构、子系统支架和子系统支架滚珠丝杠调节机构构成；所述刀片III安装在刀体III上并用螺钉紧固，刀体III、电机III、轴承III同轴安装到安装板上组成圆角刀具子系统；刀具子系统通过两排滑轨连接到刀具支架上，滑轨的滑块与安装板相连，滑轨的滑杆与刀具支架相连，刀具支架滚珠丝杠调节机构两端的轴承装配到刀具支架上，两轴承中间的法兰螺母连接到安装板上；所述刀具支架的中心孔对准竖直调节安装板上的转动销轴、刀具支架上的环槽对准竖直调节安装板上的螺柱安装，锁紧螺柱上的螺母；所述竖直调节安装板的背部螺柱对准子系统支架上的两排竖槽安装锁紧，竖直调节安装板和子系统支架间安装刀具支架滚珠丝杠调节机构；所述子系统支架底板上的水平槽用于限位锁紧，并安装子系统支架滚珠丝杠调节机构驱动圆角修整子系统整体平移。

一种上述泡沫浮体内核外形铣削修整设备的工作方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)控制滚珠丝杠调节机构驱动刀具进退平台退离旋转平台，吊装待修整的泡沫浮体内核至托板上，托板上设置有定位销，可保证待修整的泡沫浮体内核与旋转平台同心；

(2)启动旋转平台待其稳定旋转时，控制滚珠丝杠调节机构驱动刀具进退平台靠近待修整的泡沫浮体内核；

(3)调整柱面修整子系统的滚珠丝杠调节机构，把刀具基本调整到位，然后通过调整上下两个齿轮齿条调节机构调整刀具转轴到与工件柱面平行，通过调整齿条前端的连接法兰，调整刀具使得刀体I的转轴、刀片I的切削刃以及旋转平台托板的转轴共面；

(4)配合调整锥面修整子系统的顶端滚珠丝杠调节机构、底端滚珠丝杠调节机构，使刀片II的刀刃与待修整的泡沫浮体内核的圆锥面平行；

(5)调整圆角修整子系统的子系统支架滚珠丝杠调节机构，驱动圆角修整子系统的子系统支架前后移动；调整刀具支架滚珠丝杠调节机构，驱动竖直调节安装板上下平移；刀具支架可绕竖直调节安装板的中心销转动来调节角度；调整圆角铣削组件滚珠丝杠调节机构，驱动由刀片III、刀体III、电机III、轴承III、安装板组成的圆角铣削组件整体沿滑轨平移，通过上述四个调节机构配合操作，把圆角修整刀具调整到合适位置；

(6)三个子修整系统，待刀具稳定旋转时，调节柱面修整子系统、锥面修整子系统、圆角修整子系统三个子修整系统的调节机构，调节刀具到正确的位置和角度，对待修整的泡沫浮体内核进行铣削修整，铣削完毕，退刀再停刀、停止旋转平台，把修整好的泡沫浮体内核吊离旋转平台，完成一个泡沫浮体内核的外形铣削修整。

本发明的优越性：1、本发明是一个多刀具的加工中心，柱面修整、锥面修整、圆角修整三种子修整系统各自独立，可同时或各自单独进行铣削修整加工；2、本发明配备不同直径的托板，可完成对不同直径、不同高度、不同倾角的回转体类的泡沫浮体的外形修整；3、本发明实现了以铣削加工的方式修整泡沫浮体内核外形，加工出的泡沫浮体内核外形规整，表面质量好。

(四)附图说明：

图1是本发明所涉一种泡沫浮体内核外形铣削修整设备的总体结构示意图。

图2是本发明所涉一种泡沫浮体内核外形铣削修整设备的爆炸结构示意图。

图3是本发明所涉一种泡沫浮体内核外形铣削修整设备的铣削修整工作示意图。

图4是本发明外形铣削修整后的泡沫浮体内核示意图。

图5是本发明柱面修整子系统示意图。

图6是本发明锥面修整子系统示意图。

图7是本发明圆角修整子系统示意图。

图8是本发明圆角修整刀具系统示意图。

其中，1为基座，2为旋转平台，2-1为托板，2-2为回转支承，2-3为旋转平台电机，2-4为旋转平台减速机，3为刀具进退平台，4为柱面修整子系统，4-1为刀片I，4-2为刀体I，4-3为电机I，4-4为轴承I，4-5为刀片罩I，4-6为齿轮齿条调节机构，4-7为柱面修整子系统的滚珠丝杠调节机构，4-8为安装座I，5为锥面修整子系统，5-1为刀片II，5-2为刀体II，5-3为电机II，5-4为刀片罩II，5-5为安装座II，5-6为顶端滚珠丝杠调节机构，5-7为底端滚珠丝杠调节机构，5-8为安装架，6为圆角修整子系统，6-1为刀片III，6-2为刀体III，6-3为电机III，6-4为轴承III，6-5为安装板，6-6为圆角铣削组件滚珠丝杠调节机构，6-7为滑轨，6-8为刀具支架，6-9为竖直调节安装板，6-10为刀具支架滚珠丝杠调节机构，6-11为子系统支架，6-12为子系统支架滚珠丝杠调节机构，7为电控子系统，8为进退平台的滚珠丝杠调节机构，9为待修整的泡沫浮体内核，10为修整好的泡沫浮体内核。

(五)具体实施方式：

实施例：如图1、图2所示，一种泡沫浮体内核外形铣削修整设备包括柱面修整子系统4、锥面修整子系统5、圆角修整子系统6、刀具进退平台3、旋转平台2、基座1、电控子系统7七个子系统；如图2所示，所述基座1在地面放置稳妥；安装旋转平台2的旋转平台电机2-3、旋转平台减速机2-4、回转支承2-2、托板2-1；吊装刀具进退平台3至基座1的另一端，按正确位置放置稳妥，安装刀具进退平台3的滚珠丝杠调节机构8，把刀具进退平台3连接于基座1；依次把组装好的锥面修整子系统5、柱面修整子系统4、圆角修整子系统6三个子系统安装到刀具进退平台3的对应位置；放置电控子系统7操作台，与柱面修整子系统4、锥面修整子系统5、圆角修整子系统6、刀具进退平台3、旋转平台2的各线缆连接，整体组装完毕。

如图5所示，所述柱面修整子系统4由刀片I4-1、刀体I4-2、电机I4-3、轴承I4-4、刀片罩I4-5、齿轮齿条调节机构4-6、滚珠丝杠调节机构4-7、安装座I4-8构成；所述刀片I4-1安装在刀体I4-2上；刀体I4-2、电机I4-3、轴承I4-4同轴安装后连接齿轮齿条调节机构4-6；所述齿轮齿条调节机构4-6与连接架通过长槽连接；所述连接架安装在安装座I4-8上；所述安装座I4-8与滚珠丝杠调节机构4-7；所述刀体I4-2外侧安装刀片罩I4-5。

如图6所示，所述锥面修整子系统5由刀片II5-1、刀体II5-2、电机II5-3、刀片罩II5-4、安装座II5-5、顶端滚珠丝杠调节机构5-6、底端滚珠丝杠调节机构5-7、安装架5-8构成；所述刀片II5-1安装在刀体II5-2上；所述刀体II5-2、电机II5-3同轴安装并连接于安装座II5-5上；所述安装座II5-5的两端分别连接顶端滚珠丝杠调节机构5-6和底端滚珠丝杠调节机构5-7；所述顶端滚珠丝杠调节机构5-6和底端滚珠丝杠调节机构5-7安装在安装架5-8上；所述刀体II5-2外侧安装刀片罩II5-4。

如图7、图8所示，所述圆角修整子系统6由刀片III6-1、刀体III6-2、电机III6-3、轴承III6-4、安装板6-5、圆角铣削组件滚珠丝杠调节机构6-6、滑轨6-7、刀具支架6-8、竖直调节安装板6-9、刀具支架滚珠丝杠调节机构6-10、子系统支架6-11和子系统支架滚珠丝杠调节机构6-12构成；所述刀片III6-1安装在刀体III6-2上并用螺钉紧固，刀体III6-2、电机III6-3、轴承III6-4同轴安装到安装板6-5上组成圆角刀具子系统；刀具子系统通过两排滑轨6-7连接到刀具支架6-8上，滑轨6-7的滑块与安装板6-5相连，滑轨6-7的滑杆与刀具支架6-8相连，刀具支架滚珠丝杠调节机构6-10两端的轴承装配到刀具支架6-8上，两轴承中间的法兰螺母连接到安装板6-5上；所述刀具支架6-8的中心孔对准竖直调节安装板6-9上的转动销轴、刀具支架6-8上的环槽对准竖直调节安装板6-9上的螺柱安装，锁紧螺柱上的螺母；所述竖直调节安装板6-9的背部螺柱对准子系统支架6-11上的两排竖槽安装锁紧，竖直调节安装板6-9和子系统支架6-11间安装刀具支架滚珠丝杠调节机构6-10；所述子系统支架6-11底板上的水平槽用于限位锁紧，并安装子系统支架滚珠丝杠调节机构6-12驱动圆角修整子系统6整体平移。

如图3所示，首先控制滚珠丝杠调节机构8驱动刀具进退平台3退离旋转平台2，吊装待修整的泡沫浮体内核9至托板2-1上，托板2-1上设置有定位销，可保证待修整的泡沫浮体内核9与旋转平台2同心。启动旋转平台2待其稳定旋转时，控制滚珠丝杠调节机构8驱动刀具进退平台3靠近待修整的泡沫浮体内核9。调整柱面修整子系统4的滚珠丝杠调节机构4-7，把刀具基本调整到位，然后通过调整上下两个齿轮齿条调节机构4-6可调整刀具转轴到与工件柱面平行，通过调整齿条前端的连接法兰，可以调整刀具使得刀体I4-2的转轴、刀片I4-1的切削刃以及旋转平台托板2-1的转轴共面。配合调整锥面修整子系统5的顶端滚珠丝杠调节机构5-6、底端滚珠丝杠调节机构5-7，使刀片II5-1的刀刃与待修整的泡沫浮体内核9的圆锥面平行。调整圆角修整子系统6的子系统支架滚珠丝杠调节机构6-12，可驱动圆角修整子系统6的子系统支架6-11前后移动；调整刀具支架滚珠丝杠调节机构6-10，可驱动竖直调节安装板6-9上下平移；刀具支架6-8可绕竖直调节安装板6-9的中心销转动来调节角度；调整圆角铣削组件滚珠丝杠调节机构6-6，可驱动由刀片III6-1、刀体III6-2、电机III6-3、轴承III6-4、安装板6-5组成的圆角铣削组件整体沿滑轨6-7平移，通过上述四个调节机构配合操作，就可把圆角修整刀具调整到合适位置。三个子修整系统，待刀具稳定旋转时，调节柱面修整子系统4、锥面修整子系统5、圆角修整子系统6三个子修整系统的调节机构，调节刀具到正确的位置和角度，对待修整的泡沫浮体内核9进行铣削修整，铣削完毕，退刀再停刀、停止旋转平台2，把修整好的泡沫浮体内核10(见图4)吊离旋转平台2，完成一个泡沫浮体内核的外形铣削修整。操作时要观察铣削情况及时调整进刀量，泡沫浮体内核的铣削余量大时，可逐步进刀分多次铣削，进退刀具都要在旋转平台2和刀具稳定旋转状态下进行。

Claims (9)

1.一种泡沫浮体内核外形铣削修整设备，其特征在于它包括柱面修整子系统、锥面修整子系统、圆角修整子系统、刀具进退平台、旋转平台、基座、电控子系统，所述旋转平台和刀具进退平台安装在基座上；所述柱面修整子系统、锥面修整子系统、圆角修整子系统安装在刀具进退平台上；所述装置柱面修整子系统、锥面修整子系统、圆角修整子系统、刀具进退平台、旋转平台均与电控子系统连接。

2.根据权利要求1所述一种泡沫浮体内核外形铣削修整设备，其特征在于所述刀具进退平台通过滚珠丝杠机构驱动进退。

3.根据权利要求1所述一种泡沫浮体内核外形铣削修整设备，其特征在于所述旋转平台由电机、减速机、回转支承、托板组成；所述托板与回转支承同心安装；所述电机经减速机驱动回转支承旋转；所述托板上放置待修整的泡沫浮体内核。

4.根据权利要求1所述一种泡沫浮体内核外形铣削修整设备，其特征在于所述柱面修整子系统、锥面修整子系统、圆角修整子系统分别连接各自独立角度和位移的调节结构，可独立调节各自的角度和位移。

5.根据权利要求1所述一种泡沫浮体内核外形铣削修整设备，其特征在于所述柱面修整子系统、锥面修整子系统、圆角修整子系统分别连接由各自独立的驱动电机。

6.根据权利要求1所述一种泡沫浮体内核外形铣削修整设备，其特征在于所述基座是由槽钢焊接而成的钢结构，为整个外形铣削修整设备提供支撑。

7.根据权利要求3所述一种泡沫浮体内核外形铣削修整设备，其特征在于所述托板上设置有定位销。

8.根据权利要求1所述一种泡沫浮体内核外形铣削修整设备，其特征在于所述柱面修整子系统由刀片I、刀体I、电机I、轴承I、刀片罩I、齿轮齿条调节机构、滚珠丝杠调节机构、安装座I构成；所述刀片I安装在刀体I上；刀体I、电机I、轴承I同轴安装后连接齿轮齿条调节机构；所述齿轮齿条调节机构与连接架通过长槽连接；所述连接架安装在安装座I上；所述安装座I与滚珠丝杠调节机构；所述刀体I外侧安装刀片罩I；

所述锥面修整子系统由刀片II、刀体II、电机II、刀片罩II、安装座II、顶端滚珠丝杠调节机构、底端滚珠丝杠调节机构、安装架构成；所述刀片II安装在刀体II上；所述刀体II、电机II同轴安装并连接于安装座II上；所述安装座II的两端分别连接顶端滚珠丝杠调节机构和底端滚珠丝杠调节机构；所述顶端滚珠丝杠调节机构和底端滚珠丝杠调节机构安装在安装架上；所述刀体II外侧安装刀片罩II；

所述圆角修整子系统由刀片III、刀体III、电机III、轴承III、安装板、圆角铣削组件滚珠丝杠调节机构、滑轨、刀具支架、竖直调节安装板、刀具支架滚珠丝杠调节机构、子系统支架和子系统支架滚珠丝杠调节机构构成；所述刀片III安装在刀体III上并用螺钉紧固，刀体III、电机III、轴承III同轴安装到安装板上组成圆角刀具子系统；刀具子系统通过两排滑轨连接到刀具支架上，滑轨的滑块与安装板相连，滑轨的滑杆与刀具支架相连，刀具支架滚珠丝杠调节机构两端的轴承装配到刀具支架上，两轴承中间的法兰螺母连接到安装板上；所述刀具支架的中心孔对准竖直调节安装板上的转动销轴、刀具支架上的环槽对准竖直调节安装板上的螺柱安装，锁紧螺柱上的螺母；所述竖直调节安装板的背部螺柱对准子系统支架上的两排竖槽安装锁紧，竖直调节安装板和子系统支架间安装刀具支架滚珠丝杠调节机构；所述子系统支架底板上的水平槽用于限位锁紧，并安装子系统支架滚珠丝杠调节机构驱动圆角修整子系统整体平移。

9.一种权利要求1所述泡沫浮体内核外形铣削修整设备的工作方法，其特征在于它包括以下步骤：

(1)控制滚珠丝杠调节机构驱动刀具进退平台退离旋转平台，吊装待修整的泡沫浮体内核至托板上，托板上设置有定位销，可保证待修整的泡沫浮体内核与旋转平台同心；

(2)启动旋转平台待其稳定旋转时，控制滚珠丝杠调节机构驱动刀具进退平台靠近待修整的泡沫浮体内核；

(3)调整柱面修整子系统的滚珠丝杠调节机构，把刀具基本调整到位，然后通过调整上下两个齿轮齿条调节机构调整刀具转轴到与工件柱面平行，通过调整齿条前端的连接法兰，调整刀具使得刀体I的转轴、刀片I的切削刃以及旋转平台托板的转轴共面；

(4)配合调整锥面修整子系统的顶端滚珠丝杠调节机构、底端滚珠丝杠调节机构，使刀片II的刀刃与待修整的泡沫浮体内核的圆锥面平行；

(5)调整圆角修整子系统的子系统支架滚珠丝杠调节机构，驱动圆角修整子系统的子系统支架前后移动；调整刀具支架滚珠丝杠调节机构，驱动竖直调节安装板上下平移；刀具支架可绕竖直调节安装板的中心销转动来调节角度；调整圆角铣削组件滚珠丝杠调节机构，驱动由刀片III、刀体III、电机III、轴承III、安装板组成的圆角铣削组件整体沿滑轨平移，通过上述四个调节机构配合操作，把圆角修整刀具调整到合适位置；

(6)三个子修整系统，待刀具稳定旋转时，调节柱面修整子系统、锥面修整子系统、圆角修整子系统三个子修整系统的调节机构，调节刀具到正确的位置和角度，对待修整的泡沫浮体内核进行铣削修整，铣削完毕，退刀再停刀、停止旋转平台，把修整好的泡沫浮体内核吊离旋转平台，完成一个泡沫浮体内核的外形铣削修整。