CN109954940A - 一种航天大型壳体锯切装备及其锯切方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航天大型壳体锯切装备及其锯切方法。航天大型壳体的锯切角度不单一，需要锯床具有多角度锯切的功能。本发明航天大型壳体锯切装备，包括龙门架、带锯轮、锯架、锯带、机座、工作台、导向断屑组件、进给驱动组件、切向调整驱动组件、两轴式工作台驱动机构和脉动发生组件。导向断屑组件包括振荡导向底板、振荡导向块、振荡弹簧、振荡线圈和中空铁芯。中空铁芯上缠绕有振荡线圈。振荡导向块的顶端设置有受吸块。振荡导向块与中空铁芯构成滑动副。振荡导向块上套置有振荡弹簧。脉动发生组件包括蜗轮减速器和脉动发生电机。本发明设计了锯架可倾斜的自动调节装置，其能够根据锯切要求，自动调整锯架的倾斜角。

Description

一种航天大型壳体锯切装备及其锯切方法

技术领域

本发明属于智能制造技术领域，具体涉及一种航天大型壳体锯切装备及其锯切方法。

背景技术

航天大型壳体，如航天整流罩，由于尺寸巨大、壁厚薄、外形复杂，采用传统切割方式，往往存在切口精度低、材料浪费大、加工效率低等主要问题，如何减少金属原材料的消耗、降低对环境的压力？如何提高航天大型壳体切割精度和效率？是锯切加工行业一直为之努力的发展方向。

近年来，随着数控锯切装备技术的不断进步和发展，航天大型壳体等大型零部件的锯切加工技术有了大幅度的提升，从传统的切割加工方式、过多依赖操作者的经验和水平完成加工，转向复合锯切、数字控制和斜面锯切加工等自动化、集成化、精准化、大型化及高效化的方向推进和发展。对于尺寸大、精度要求高、切口斜度的航天大型壳体切割加工，目前基本上采用气割、车削等加工方式和装备，切口精度和加工效率。由于尺寸巨大、壁厚薄、外形复杂，造成了切口斜度难、切口精度低、金属原材料消耗大和加工效率低等主要问题，为此，本发明提出航天大型壳体锯切装备，在提高锯切精度的同时，能满足斜度锯切要求，大大增加了锯切效率。

发明内容

本发明针对目前缺乏航天大型壳体等大型零部件锯切装备的实际情况以及航天工业发展的迫切需求，提供一种用于航天大型壳体加工的大型数控锯切装备结构方案。

本发明航天大型壳体锯切装备，包括龙门架、带锯轮、锯架、锯带、机座、工作台、导向断屑组件、进给驱动组件、切向调整驱动组件、两轴式工作台驱动机构和脉动发生组件。所述的龙门架与机座构成转动副。龙门架由切向调整驱动组件驱动。锯架与龙门架构成滑动副，并由进给驱动组件驱动。两个带锯轮均设置在锯架上，并通过锯带连接。

所述的导向断屑组件包括振荡导向底板、振荡导向块、振荡弹簧、振荡线圈和中空铁芯。振荡导向底板固定在锯架上。振荡导向底板上固定有中空铁芯。中空铁芯上缠绕有振荡线圈。振荡导向块的顶端设置有受吸块。振荡导向块与中空铁芯构成滑动副。振荡导向块上套置有振荡弹簧。振荡弹簧的两端分别抵住振荡导向块、中空铁芯。振荡导向块的底端开设有竖直设置的导向缝。锯带穿过振荡导向块上的导向缝。

所述的脉动发生组件通过两轴式工作台驱动机构设置在机座上。所述的脉动发生组件包括蜗轮减速器和脉动发生电机。所述蜗轮减速器的输出口与脉动发生电机的输出轴固定，输出轴与工作台固定。

进一步地，所述的切向调整驱动组件包括切向调整螺母、切向调整丝杠、电机销和切向调整电机。切向调整电机与机座构成转动副。切向调整螺母与龙门架构成转动副。切向调整丝杠的一端与切向调整电机的输出轴固定。切向调整丝杠与切向调整螺母构成螺旋副。切向调整驱动组件共有两个。两个切向调整驱动组件分别位于龙门架的两端。

进一步地，所述的两轴式工作台驱动机构包括底座、Y向驱动组件、Z向丝杠、Z向驱动电机、Z向台板、Y向台板、Y向导轨、Z向导柱。所述的底座固定在机座上。Z向导柱与底座固定。Z向台板与Z向导柱构成滑动副。Z向丝杠的底端支承在底座上，且由Z向驱动电机驱动。固定在Z向台板上的第一螺母与Z向丝杠构成螺旋副。Y向导轨固定在Z向台板上。Y向台板与Y向导轨构成滑动副。Y向驱动组件包括Y向驱动电机和Y向丝杠。Y向丝杠支承在Y向台板的底部，且由Y向驱动电机驱动。固定在Z向台板上的第二螺母与Y向丝杠构成螺旋副。

进一步地，所述的进给驱动组件包括进给电机和进给丝杠。两根进给丝杠支承在龙门架上，且由两个进给电机分别驱动。

进一步地，其中一个带锯轮由锯带动力电机驱动。

进一步地，所述的导向断屑组件共有两个。两个导向断屑组件均位于两个带锯轮之间，且分别靠近两个带锯轮。

进一步地，所述的工作台上开设有沿工作台的周向均布的多个导向T型槽。导向T型槽沿工作台的径向设置。各导向T型槽内均设置有夹紧滑块。

该航天大型壳体锯切装备的锯切方法具体如下：

步骤一、将工件装夹在工作台上。

步骤二、两轴式工作台驱动机构运动，使得工件移动至被锯切位置。

步骤三、带锯轮驱动锯带，在振荡导向块作用下，实现锯切的主运动。

步骤四、切向调整驱动组件驱动龙门架和锯架转动，使得锯架调整至预设的倾斜角。

步骤五、进给驱动组件驱动锯架向工作台移动，实现锯切的进给运动。振荡线圈持续交替通断电，使得中空铁芯在产生磁场和不产生磁场之间交替变换，振荡导向块上下往复移动，形成高频振荡。高频振荡作用到锯带上，实现断屑、排屑。

同时，脉动发生电机正反交替转动，使得蜗轮减速器的输出轴产生旋转脉动，进而带动工件发生旋转脉动，实现断屑、排屑。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明设计了锯架可倾斜的自动调节装置，其能够根据锯切要求，自动调整锯架的倾斜角。倾斜角在0-90°范围内可调，对应着平锯、斜锯和竖锯等多种工况，提高了锯切适应范围。

2、本发明提出了断屑和排屑综合措施，并设计了相应的机构，由振荡导向底板8、振荡导向块9、振荡弹簧10、振荡线圈11、振荡器座12、蜗轮减速器24等组成。为了提高锯切效率，一方面振荡线圈11和振荡弹簧10组合，使振荡导向块9产生高频振荡，作用到锯带7上，有利于断屑和排屑；另一方面工件21被夹紧在工作台面22上，由蜗轮减速器24产生旋转脉动，相当于在锯切主运动方向(垂直于进给方向)添加了脉动，从而有利于断屑和排屑。

3、本发明能解决目前缺乏航天大型壳体等大型零部件锯切装备的问题，满足航天工业发展的迫切需求；同时在提高锯切精度的同时，能满足斜度锯切要求，大大增加了锯切效率。因此，具有显著的经济、社会和环境效益。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为图1中B向视图；

图3为图1中A-A截面的剖视图；

图4为本发明中导向断屑组件的的示意图。

图5为本发明中两轴式工作台驱动机构、脉动发生组件、工作台的装配示意图。

图6为图5中C向视图(图中反映了工作台旋转方向、Y方向和Z方向之间的结构关系；工作台面22上，夹紧滑块23和台面导槽之间的位置关系)。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

如图1、2和3所示，航天大型壳体锯切装备，包括龙门架1、导向立柱4、带锯轮2、锯架3、锯带7、转动轴16、支架17、机座20、工作台22、夹紧滑块23、导向断屑组件、进给驱动组件、切向调整驱动组件、两轴式工作台驱动机构和脉动发生组件24。

两个支架17分别固定在机座20的两端。龙门架1与两根支架17通过转动轴16构成转动副。龙门架1位于机座20的正上方。切向调整驱动组件包括螺母销13、切向调整螺母14、切向调整丝杠15、电机销18和切向调整电机19。切向调整电机19固定在电机架上。电机架与机座20构成转动副。切向调整螺母14与龙门架1通过螺母销13构成转动副。切向调整丝杠15的一端与切向调整电机19的输出轴固定。切向调整丝杠15与切向调整螺母14构成螺旋副。切向调整驱动组件共有两个。两个切向调整驱动组件分别位于龙门架1的两端。通过两个切向调整驱动组件的同步转动，能够驱动龙门架1在机座20上翻转。

两根导向立柱4固定在龙门架上。锯架3与两根导向立柱4构成滑动副。进给驱动组件包括进给电机5和进给丝杠6。两根进给丝杠6支承在龙门架上。两个进给电机5均固定在龙门架上，且输出轴与两根进给丝杠6的一端分别固定。两个带锯轮2均支承在锯架3上，并通过锯带7连接。其中一个带锯轮2由锯带动力电机驱动。

如图1和4所示，导向断屑组件包括振荡导向底板8、振荡导向块9、振荡弹簧10、振荡线圈11和中空铁芯12。振荡导向底板8固定在锯架3上。振荡导向底板8上固定有中空铁芯12。中空铁芯12上缠绕有振荡线圈11。振荡导向块9的顶端设置有受吸块。振荡导向块9穿过中空铁芯的中心孔。中空铁芯12的中心孔内设置有台阶。振荡导向块9上套置有振荡弹簧10。振荡弹簧10的两端分别抵住振荡导向块9、中空铁芯12内的台阶处。振荡导向块9的底端开设有竖直设置的导向缝。导向断屑组件共有两个。两个导向断屑组件均位于两个带锯轮2之间，且分别靠近两个带锯轮2。锯带穿过两个导向断屑组件内振荡导向块9的导向缝。两个导向断屑组件之间的锯带侧面平行于导向立柱4轴线，该部分锯带进行锯切作业。

如图1、5和6所示，两轴式工作台驱动机构包括底座28、Y向驱动组件25、Z向丝杠26、Z向驱动电机27、Z向台板29、Y向台板30、Y向导轨31、Z向导柱32。底座28固定在机座上。四根Z向导柱32均与底座28固定。固定在Z向台板29四个角上的导套与四根Z向导柱32分别构成滑动副。Z向丝杠26的底端支承在底座28上。Z向驱动电机在底座28上，且输出轴与Z向丝杠26的底端固定。固定在Z向台板29上的第一螺母与Z向丝杠26构成螺旋副。两根Y向导轨31固定在Z向台板29上。Y向台板30与两根Y向导轨31构成滑动副。Y向驱动组件25包括Y向驱动电机和Y向丝杠。Y向丝杠支承在Y向台板30的底部。Y向驱动电机固定在Y向台板30上，且输出轴与Y向丝杠的一端固定。固定在Z向台板29上的第二螺母与Y向丝杠构成螺旋副。

脉动发生组件24包括蜗轮减速器和脉动发生电机。蜗轮减速器及脉动发生电机均固定在Y向台板30上。蜗轮减速器的输出口与脉动发生电机的输出轴固定，输出轴与工作台22固定。蜗轮减速器输出轴竖直朝上设置。工作台22上开设有沿工作台22的周向均布的四个导向T型槽。导向T型槽沿工作台22的径向设置。四个夹紧滑块23与四个导向T型槽分别构成滑动副，且通过螺栓固定。将工件21放置在工作台22上后，将四个夹紧滑块23分别向内滑动至压住工件21，并拧紧螺栓使得四个夹紧滑块23与工作台22固定，即可实现工件21的装夹。工件21为航天整流罩。

该航天大型壳体锯切装备的锯切方法具体如下：

步骤一、将工件21安放在工作台22上，并通过夹紧滑块23夹紧。

步骤二、Z向驱动电机27、Y向驱动电机转动，使得工件21移动至被锯切位置。

步骤三、锯带动力电机转动，使得带锯轮2驱动锯带7，在振荡导向块9作用下，实现锯切的主运动。

步骤四、两个切向调整电机19同步转动，龙门架1和锯架3绕机架17上的转动轴16旋转(摆动)，使得锯架3根据锯切要求，调整至预设的倾斜角。倾斜角在0-90°范围内可调，对应着平锯、斜锯和竖锯等多种工况，提高了锯切适应范围。

步骤五、两个进给电机5同步正转，锯架3沿导向立柱4向工作台滑动，实现锯切的进给运动。振荡线圈11持续交替通断电，使得中空铁芯12在产生磁场和不产生磁场之间交替变换。当中空铁芯12通电时，受吸块被中空铁芯12吸引，而推动振荡导向块9向下移动。当中空铁芯12断电时，振荡导向块9在振荡弹簧10的弹力作用下复位。由于振荡线圈11持续交替通断电，故振荡导向块9上下往复移动，形成高频振荡。高频振荡作用到锯带7上，达到提高断屑、排屑效果的目的。

同时，脉动发生电机正反交替转动，使得蜗轮减速器24的输出轴产生旋转脉动，进而带动工件21发生旋转脉动。这相当于在锯切主运动方向添加了脉动，从而提高断屑、排屑效果和锯切效率。

Claims (8)

1.一种航天大型壳体锯切装备，包括龙门架、带锯轮、锯架、锯带、机座、工作台、进给驱动组件和两轴式工作台驱动机构；其特征在于：还包括导向断屑组件、切向调整驱动组件和脉动发生组件；所述的龙门架与机座构成转动副；龙门架由切向调整驱动组件驱动；锯架与龙门架构成滑动副，并由进给驱动组件驱动；两个带锯轮均设置在锯架上，并通过锯带连接；

所述的导向断屑组件包括振荡导向底板、振荡导向块、振荡弹簧、振荡线圈和中空铁芯；振荡导向底板固定在锯架上；振荡导向底板上固定有中空铁芯；中空铁芯上缠绕有振荡线圈；振荡导向块的顶端设置有受吸块；振荡导向块与中空铁芯构成滑动副；振荡导向块上套置有振荡弹簧；振荡弹簧的两端分别抵住振荡导向块、中空铁芯；振荡导向块的底端开设有竖直设置的导向缝；锯带穿过振荡导向块上的导向缝；

所述的脉动发生组件通过两轴式工作台驱动机构设置在机座上；所述的脉动发生组件包括蜗轮减速器和脉动发生电机；所述蜗轮减速器的输出口与脉动发生电机的输出轴固定，输出轴与工作台固定。

2.根据权利要求1所述的一种航天大型壳体锯切装备，其特征在于：所述的切向调整驱动组件包括切向调整螺母、切向调整丝杠、电机销和切向调整电机；切向调整电机与机座构成转动副；切向调整螺母与龙门架构成转动副；切向调整丝杠的一端与切向调整电机的输出轴固定；切向调整丝杠与切向调整螺母构成螺旋副；切向调整驱动组件共有两个；两个切向调整驱动组件分别位于龙门架的两端。

3.根据权利要求1所述的一种航天大型壳体锯切装备，其特征在于：所述的两轴式工作台驱动机构包括底座、Y向驱动组件、Z向丝杠、Z向驱动电机、Z向台板、Y向台板、Y向导轨、Z向导柱；所述的底座固定在机座上；Z向导柱与底座固定；Z向台板与Z向导柱构成滑动副；Z向丝杠的底端支承在底座上，且由Z向驱动电机驱动；固定在Z向台板上的第一螺母与Z向丝杠构成螺旋副；Y向导轨固定在Z向台板上；Y向台板与Y向导轨构成滑动副；Y向驱动组件包括Y向驱动电机和Y向丝杠；Y向丝杠支承在Y向台板的底部，且由Y向驱动电机驱动；固定在Z向台板上的第二螺母与Y向丝杠构成螺旋副。

4.根据权利要求1所述的一种航天大型壳体锯切装备，其特征在于：所述的进给驱动组件包括进给电机和进给丝杠；两根进给丝杠支承在龙门架上，且由两个进给电机分别驱动。

5.根据权利要求1所述的一种航天大型壳体锯切装备，其特征在于：其中一个带锯轮由锯带动力电机驱动。

6.根据权利要求1所述的一种航天大型壳体锯切装备，其特征在于：所述的导向断屑组件共有两个；两个导向断屑组件均位于两个带锯轮之间，且分别靠近两个带锯轮。

7.根据权利要求1所述的一种航天大型壳体锯切装备，其特征在于：所述的工作台上开设有沿工作台的周向均布的多个导向T型槽；导向T型槽沿工作台的径向设置；各导向T型槽内均设置有夹紧滑块。

8.如权利要求1所述的一种航天大型壳体锯切装备的，其特征在于：步骤一、将工件装夹在工作台上；

步骤二、两轴式工作台驱动机构运动，使得工件移动至被锯切位置；

步骤三、带锯轮驱动锯带，在振荡导向块作用下，实现锯切的主运动；

步骤四、切向调整驱动组件驱动龙门架和锯架转动，使得锯架调整至预设的倾斜角；

步骤五、进给驱动组件驱动锯架向工作台移动，实现锯切的进给运动；振荡线圈持续交替通断电，使得中空铁芯在产生磁场和不产生磁场之间交替变换，振荡导向块上下往复移动，形成高频振荡；高频振荡作用到锯带上，实现断屑、排屑；

同时，脉动发生电机正反交替转动，使得蜗轮减速器的输出轴产生旋转脉动，进而带动工件发生旋转脉动，实现断屑、排屑。