CN109676436B

CN109676436B - 一种多工位叶片加工机床

Info

Publication number: CN109676436B
Application number: CN201910049786.9A
Authority: CN
Inventors: 张广鹏; 王元; 刘重洋; 张倩
Original assignee: Xian University of Technology
Current assignee: Xian University of Technology
Priority date: 2019-01-18
Filing date: 2019-01-18
Publication date: 2023-08-04
Anticipated expiration: 2039-01-18
Also published as: CN109676436A

Abstract

本发明公开了一种多工位叶片加工机床，包括底座，底座上设置有纵向滑轨与横向滑轨，在底座的横向滑轨上设置有工作台，工作台上沿纵向设置有轴心相对的水平回转台；在底座的纵向滑轨上设置有滑座，滑座上表面设置有转台，转台上表面固定安装有立柱，立柱的四个侧立面上分别安装有一套刀具安装组件，总共四套刀具安装组件。本发明的装置，结构布局合理，将灵活的回转运动与高刚性的直线运动巧妙结合起来，并具有四个工位加工，为复杂叶片曲面加工提供了一种新的解决方案，对推动叶片高效加工具有重要意义。

Description

一种多工位叶片加工机床

技术领域

本发明属于机械制造技术领域，涉及一种多工位叶片加工机床。

背景技术

叶片表面是机械制造行业中最典型的自由曲面之一，如鼓风机叶片、航空发动机叶片、水轮机叶片、汽轮机叶片等，不仅应用范围广，而且其曲面形状直接影响着叶片的工作效率。自由曲面是最难加工的曲面之一，一般需要在五轴及以上联动的数控机床上才能加工出来。由于叶片加工是典型的大批量生产，其加工效率是生产中的突出矛盾之一；另一方面，由于叶片的自由曲面是最难加工的曲面，对机床运动自由度及其加工灵活性要求也是最高的，因此，加工效率、加工质量、加工灵活性是目前叶片加工中的突出问题。

因此，有必要将机器人的灵活性与机床的高刚性相结合，以解决曲面加工的复杂性与加工质量问题；同时考虑到叶片加工效率问题，将多工位加工方式融入到叶片加工机床中，研制具有六自由度联动的四工位的叶片加工机床，不仅可以实现叶片曲面的高精度加工，而且可以大大提高叶片加工效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种多工位的叶片加工机床，解决了现有技术在多轴联动加工叶片过程中，难以兼顾加工效率、加工质量、加工灵活性的问题。

本发明采用的技术方案是，一种多工位叶片加工机床，包括底座，底座上设置有纵向滑轨与横向滑轨，在底座的横向滑轨上设置有工作台，工作台上沿纵向设置有轴心相对的水平回转台；在底座的纵向滑轨上设置有滑座，滑座上表面设置有转台，转台上表面固定安装有立柱，立柱的四个侧立面上分别安装有一套刀具安装组件，总共四套刀具安装组件。

本发明的多工位叶片加工机床，其特征还在于：

所述的每套刀具安装组件的结构是，包括一个滑板，该滑板沿竖直方向滑动设置在立柱的一个侧立面上，该滑板正面固定安装有一个支座，在该支座中支撑安装有一个A关节，该A关节的回转轴上固定安装有一个L形连接件，该L形连接件外端固定安装有一个C关节，该C关节的回转轴下端安装有一个电主轴，该电主轴前端安装有一个刀具。

所述的工作台、滑座、转台、四个滑板、四个A关节、四个C关节、四个电主轴均设置有各自的驱动部件或转动部件，所有的驱动部件或转动部件均与总控制器信号连接。

所述的A关节的回转轴与C关节的回转轴为垂直布置。

所述的刀具选用铣刀、砂轮或抛光轮。

本发明的有益效果是，通过机床的直线运动扩大了加工尺寸范围，同时也使机床结构具有良好的刚性；工件拥有一个回转运动、刀具拥有两个回转运动，直线运动远离刀具和工件，不仅便于各运动部件的结构布局和运动控制，而且保证了机床总体结构受力合理，便于提高机床整机性能，对叶片曲面的高性能加工有重要意义。另一方面，在立柱四个侧立面各布置一套刀具安装组件，可以实现四工位加工，减少了因更换刀具而导致辅助时间过长的问题，大大提高了叶片加工效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中，1.底座，2.工作台，3.水平回转台，4.工件，5.刀具，6.电主轴，7.C关节，8.立柱，9.L形连接件，10.支座，11.滑板，12.A关节，13.转台，14.滑座，15.尾架。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

参照图1，本发明的结构是，包括底座1，底座1上设置有纵向滑轨(Y向)与横向滑轨(X向)，在底座1的横向滑轨上设置有工作台2(称为工件侧)，工作台2上沿纵向(沿Y向)设置有轴心相对的水平回转台3和尾架15，水平回转台3中独自安装工件4、或者水平回转台3与尾架15一起共同夹持支撑工件4；在底座1的纵向滑轨上设置有滑座14，滑座14上表面设置有转台13，转台13上表面固定安装有立柱8，立柱8的四个侧立面上分别安装有一套刀具安装组件(称为刀具侧)，总共四套刀具安装组件，

每套刀具安装组件的结构是，包括一个滑板11，该滑板11沿竖直方向(Z向)滑动设置在立柱8的一个侧立面上，该滑板11正面固定安装有一个支座10，在该支座10中支撑安装有一个A关节12，该A关节12的回转轴上固定安装有一个L形连接件9，该L形连接件9外端固定安装有一个C关节7，该C关节7的回转轴下端安装有一个电主轴6，A关节12的回转轴与C关节7的回转轴为垂直布置，便于数控编程；该电主轴6前端安装有一个刀具5；

四套刀具安装组件的结构一致，即四套滑板11、支座10、A关节12、C关节7、L形连接件9及电主轴6的结构均相同。而四个刀具5根据工序需要选用铣刀、砂轮或抛光轮等，以便完成叶片形面不同部位的加工，如叶身、叶根部位；也可以是不同工序加工，如叶面的粗铣、精铣、拋磨、抛光等。通过四个刀具5的四工位布置，实现工件4一次装夹完成多道工序加工，提高了加工效率和加工精度。

上述的工作台2、滑座14、转台13、四个滑板11、四个A关节12、四个C关节7、四个电主轴6均设置有各自的驱动部件或转动部件，所有的驱动部件或转动部件均与总控制器信号连接，协调一致完成叶片的加工过程。

本发明的工作原理是，

在工件侧，水平回转台3带动工件4做围绕Y轴的回转运动B，尾架15可以在另一端辅助支撑工件4；工作台2通过水平回转台3单独(或与尾架15一起)带动工件4做X向直线运动，从而实现了工件侧的两个运动自由度；

在刀具侧，滑座14沿Y向的移动实现刀具5的Y向直线运动，滑板11沿立柱8的上下移动实现刀具5的Z向垂直直线进给运动，实现刀具侧的Y、Z两个直线运动；通过转台13带动立柱8上的四个刀具安装组件做四个回转分度运动，使四个刀具安装组件中的刀具5分别进入加工位置，每回转一次，只有一个侧立面的刀具5才能进入加工工位，其余三个侧立面的刀具5则处于等待状态，即实现刀具侧的四个工位的转换；另外，对于每个刀具安装组件，通过A关节12实现刀具5围绕X轴的回转运动A；通过C关节7带动刀具5做围绕Z轴的回转运动C；通过电主轴6带动刀具5做旋转切削主运动，从而实现了刀具侧的A、C两个回转运动。

本发明上述部件均安装在同一个底座1上，其中X、Y、Z三个直线运动轴的布局具有机床结构的高刚性，A、B、C三个回转运动轴的布局具有机器人的灵活性，尤其将一个回转运动分配给工件4，从而避免了回转关节过多而削弱结构刚性的影响；另外，直线运动远离工件4和刀具5，保证整体结构的高刚性，而将回转运动靠近工件4和刀具5，实现了加工的灵活性。

Claims

1.一种多工位叶片加工机床，其特征在于：包括底座（1），底座（1）上设置有纵向滑轨与横向滑轨，在底座（1）的横向滑轨上设置有工作台（2），工作台（2）上沿纵向设置有轴心相对的水平回转台（3）；在底座（1）的纵向滑轨上设置有滑座（14），滑座（14）上表面设置有转台（13），转台（13）上表面固定安装有立柱（8），立柱（8）的四个侧立面上分别安装有一套刀具安装组件，总共四套刀具安装组件；所述的每套刀具安装组件的结构是，包括一个滑板（11），该滑板（11）沿竖直方向滑动设置在立柱（8）的一个侧立面上，该滑板（11）正面固定安装有一个支座（10），在该支座（10）中支撑安装有一个A关节（12），该A关节（12）的回转轴上固定安装有一个L形连接件（9），该L形连接件（9）外端固定安装有一个C关节（7），该C关节（7）的回转轴下端安装有一个电主轴（6），电主轴（6）在L形连接件（9）的L结构内侧，该电主轴（6）前端安装有一个刀具（5）；所述的工作台（2）、转台（13）、滑座（14）、四个滑板（11）、四个A关节（12）、四个C关节（7）、四个电主轴（6）均设置有各自的驱动部件或转动部件，所有的驱动部件或转动部件均与总控制器信号连接；所述的A关节（12）的回转轴与C关节（7）的回转轴为垂直布置；所述的刀具（5）选用铣刀、砂轮或抛光轮。