CN106312753A - 曲面并联打磨装置 - Google Patents

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王皓
余觉
赵勇
于卫东
陈正涛
陈根良
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Abstract

一种曲面并联打磨装置，包括：打磨组件、水平移动平台和用于控制工件打磨运动的并联运动平台，水平移动平台和打磨组件相对设置于同一支撑板上，并联运动平台设置于水平移动平台顶部，并联运动平台包括：定平台、动平台和柔顺头，其中：定平台与水平移动平台相连，动平台与定平台通过运动支链相连，柔顺头设置于动平台中部。本发明六自由度的并联运动平台可灵活实现叶片等复杂曲面轨迹的打磨加工，并减小打磨过程中的颤振，台式砂轮机在水平移动平台辅助下能切换实现粗、精两道加工工序，提升加工效率显著，柔顺头能实现精确稳定的力控制，防护罩能有效隔离粉尘碎屑，防止砂轮碎裂或打磨火花对人员的危害，保护操作人员安全。

Description

曲面并联打磨装置
技术领域
本发明涉及的是一种曲面加工设备领域的技术，具体是一种曲面并联打磨装置。
背景技术
叶片具有十分特殊的动力学性能，是航空发动机、风力发电机、水轮机和汽轮机等设备的重要组成部分。由于叶片型面十分复杂，通常为三维扭曲曲面，加之其工作环境恶劣，表面精度要求很高，导致目前高精度叶片的机械加工自动化程度普遍较低，且以手工打磨为主。这样的加工方式具有劳动强度大、生产效率低。此外，手工打磨还导致叶片磨削不均匀，加工精度难以保证，打磨过程中的粉尘还会危害身体健康。
发明内容
本发明针对现有技术打磨过程中存在较明显的颤振，进行力控制的方式也较为复杂等缺陷，提出一种曲面并联打磨装置，能灵活实现叶片等复杂曲面轨迹的加工，台式砂轮机在水平移动平台辅助下能切换实现粗、精两道加工工序，提升加工效率显著。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：打磨组件、水平移动平台和用于控制工件打磨运动的并联运动平台，其中：水平移动平台和打磨组件相对设置于同一支撑板上，并联运动平台设置于水平移动平台顶部。
所述的并联运动平台包括：定平台、动平台和柔顺头，其中：定平台与水平移动平台相连，动平台与定平台通过运动支链相连，柔顺头设置于动平台中部。
所述的运动支链优选为六根UPS运动支链，每一根运动支链均包括：位于中间作为驱动的直线电机，即P副以及两端分别与定平台和定平台相连的万向铰，即U副和球铰，即S副，从而可使动平台具有六个运动自由度。
所述的定平台与水平面夹角α为45°。
所述的水平移动平台包括：立座和移动平台底座，其中：立座滑动设置于移动平台底座上，移动平台底座内设有丝杠以驱动立座沿着移动平台底座的长度方向移动。
所述的打磨组件包括：台式砂轮机和立柱，其中：台式砂轮机通过安装法兰固定于立柱顶端。
所述的安装法兰与水平面的夹角β为45°。
所述的台式砂轮机包括同轴设置的粗砂轮和细砂轮。
所述的支撑板为方形，并设有覆盖打磨组件、并联运动平台和水平移动平台的立方形防护罩。
所述的防护罩材料为有机玻璃。
所述的防护罩两侧设有滑动防护门。
技术效果
与现有技术相比，本发明能够显著降低打磨过程中的颤振，柔顺头能实现精确稳定的力控制，使叶片打磨后具有较好的表面质量，能有效隔离粉尘碎屑，维护加工场地的环境卫生，防止砂轮碎裂或打磨火花对操作人员的危害，保护操作人员安全。
附图说明
图1为本发明不含防护罩侧视图；
图2为本发明不含防护罩立体结构示意图；
图3为防护罩安装示意图；
图4为打磨组件组成示意图；
图5为并联运动平台结构示意图；
图6为水平移动平台结构示意图；
图中：1打磨组件、2并联运动平台、3水平移动平台、4支撑板、5脚撑、6控制柜、7防护罩、8、防护门、101台式砂轮机、102安装法兰、103立柱、201UPS运动支链、202定平台、203动平台、204柔顺头、301立座、302前支座、303减速器、304电机、305移动平台底座、306移动法兰、307丝杠螺母、308滑块、309丝杠、310后支座、311导轨。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1～2所示，本实施例包括：打磨组件1、水平移动平台3和用于控制工件打磨运动的并联运动平台2，其中：水平移动平台3和打磨组件1相对设置于同一支撑板4上，支撑板4的一角设有安装电气组件的控制柜6；并联运动平台2与水平移动平台3相连，可使并联运动平台2沿导轨311直线运动。打磨组件1与水平移动平台3中部相对。并联运动平台2的柔顺头204末端可安装夹具以夹持工件，与打磨组件1相配合对工件进行打磨。
如图3所示，所述的支撑板4上设有防护罩7，该防护罩7将打磨组件1、并联运动平台2以及水平移动平台3包裹于其中。所述的防护罩7材料优选为有机玻璃，其作用是防止砂轮碎裂或打磨火花对操作人员的危害，保护操作人员安全，同时隔绝粉尘维护环境卫生。防护罩7两侧设有滑动防护门8。
如图4所示，所述的打磨组件1包括：台式砂轮机101和立柱103，其中：台式砂轮机101通过安装法兰102固定于立柱103顶端。立柱103底部通过螺栓固定于支撑板4上。安装法兰102与水平面的夹角β为45°，使得台式砂轮机101也倾斜45°。台式砂轮机101包括同轴设置的粗砂轮和细砂轮，可以交替打磨，实现粗、精加工。
如图5所示，所述的并联运动平台2包括：定平台202、动平台203和柔顺头204，其中：定平台202设置于水平移动平台3上，定平台202与动平台203通过六个UPS运动支链201连接以实现动平台203的六自由度运动，柔顺头204与动平台203相连。
所述的柔顺头204设置于动平台203的中部，其末端可连接夹具以安装工件进行打磨。柔顺头204本质可看做一根能主动改变输出刚度的线弹簧，优选采用主动接触法兰(Active contact flange)。该法兰通过调节其内部气腔的气压，能主动改变其输出刚度，根据工况要求实现打磨过程精确的力控制，提高曲面打磨的表面精度。
所述的UPS运动支链201包括中间驱动的直线电机(P副)和两端分别与定平台及动平台连接的万向铰(U副)和球铰(S副)，万向铰采用两个转动副正交组合而成。UPS运动支链201具有六个运动自由度，使动平台203具有灵活的空间运动能力，从而满足叶片等复杂曲面的打磨加工。通过六根UPS运动支链201并联连接动平台203，还可使动平台203在运动过程中具有较好的刚度特性。
如图6所示，所述的水平移动平台3包括：立座301和移动平台底座305，其中：立座301滑动设置于移动平台底座305上，移动平台底座305内设有丝杠309以驱动立座301沿着移动平台底座305的长度方向直线移动。立座301顶部为一斜面，与水平面夹角α为45°，用于固定并联运动平台2。
所述的移动平台底座305沿长度方向的两边分别设有导轨311，每一导轨311上各设有两个滑块308。立座301通过这四个滑块308滑动设置于移动平台底座305上。移动平台底座305中部设有丝杠309，丝杠309通过设置于移动平台底座305两端的前支座302和后支座310固定。前支座302一端的丝杠309连有减速器303和电机304。该丝杠309上的丝杠螺母307通过移动法兰306与立座301相连，以驱动整个立座301，进而带动整个并联运动平台2水平运动。
本装置六自由度的并联运动平台可灵活实现叶片等复杂曲面轨迹的加工，台式砂轮机在水平移动平台辅助下能切换实现粗、精两道加工工序，使加工效率显著提升，打磨过程中颤振很小，平台末端安装有柔顺头，实现精确稳定的力控制，使叶片打磨后具有较好的表面质量，能有效隔离粉尘碎屑，维护加工场地的环境卫生，防止砂轮碎裂或打磨火花对操作人员的危害，保护操作人员安全。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (8)

1.一种曲面并联打磨装置，其特征在于，包括：打磨组件、水平移动平台和用于控制工件打磨运动的并联运动平台，其中：水平移动平台和打磨组件相对设置于同一支撑板上，并联运动平台设置于水平移动平台顶部；
所述的并联运动平台包括：定平台、动平台和柔顺头，其中：定平台与水平移动平台相连，动平台与定平台通过运动支链相连，柔顺头设置于动平台中部；
所述的运动支链为六根UPS运动支链，每一根运动支链均包括：位于中间作为驱动的直线电机，即P副以及两端分别与定平台和定平台相连的万向铰，即U副和球铰，即S副，从而可使动平台具有六个运动自由度。
2.根据权利要求1所述的曲面并联打磨装置，其特征是，所述的水平移动平台包括：立座和移动平台底座，其中：立座滑动设置于移动平台底座上，移动平台底座内设有丝杠以驱动立座沿着移动平台底座的长度方向移动。
3.根据权利要求1所述的曲面并联打磨装置，其特征是，所述的打磨组件包括：台式砂轮机和立柱，其中：台式砂轮机通过安装法兰固定于立柱顶端。
4.根据权利要求1所述的曲面并联打磨装置，其特征是，所述的定平台与水平面夹角α为45°。
5.根据权利要求3所述的曲面并联打磨装置，其特征是，所述的安装法兰与水平面的夹角β为45°。
6.根据权利要求3所述的曲面并联打磨装置，其特征是，所述的台式砂轮机包括同轴设置的粗砂轮和细砂轮。
7.根据权利要求1所述的曲面并联打磨装置，其特征是，所述的支撑板为方形，并设有覆盖打磨组件、并联运动平台和水平移动平台的方形防护罩。
8.根据权利要求7所述的曲面并联打磨装置，其特征是，所述的防护罩两侧设有滑动防护门。
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