CN110026605B - 飞机发动机关键零件数控拉削中心及其拉削方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了飞机发动机关键零件数控拉削中心及其拉削方法。对于形状复杂的飞机发动机关键零件加工，目前基本上采用数控铣削或拉削加工方式和装备。拉削具有效率高的优点，但是现有拉床缺乏自动换刀的功能。本发明飞机发动机关键零件数控拉削中心，包括拉床本体、刀库和工作台。所述的拉床本体包括拉床驱动组件、床身、拉床导轨和拉刀夹持组件。刀库包括刀库座、刀库两轴驱动组件、机械手操作台、旋转机械臂、松刀拨销、端部旋转刀架、拉刀夹紧组件、中部旋转刀架、旋转轴、第二轴承座、第二轴承和刀架驱动组件。拉刀夹紧组件包括摆杆弹簧、摆杆和V型压块。本发明实现了拉床的自动换刀，大大加快了飞机发动机关键零件加工的效率。

Description

飞机发动机关键零件数控拉削中心及其拉削方法

技术领域

本发明属于智能制造技术领域，具体涉及一种飞机发动机关键零件(特别是飞机发动机涡轮盘榫槽)数控拉削中心及其拉削方法。

背景技术

飞机发动机关键零件，特别是飞机发动机涡轮盘榫槽，在高温、高压、高转速的恶劣环境下工作。这类零件材料大多采用高温合金、粉末高温合金、钛合金等难加工材料制造，零件形状复杂，尺寸精度要求高，技术条件严格，对零件表面质量、表面完整性要求高，其加工质量的高低直接影响到发动机的使用寿命和安全可靠性。

近年来，随着航空发动机技术的不断进步和发展，这些关键零部件的加工技术有了大幅度的提升，从传统的加工方式、过多依赖操作者的经验和水平完成加工，转向车铣复合加工、数控加工、自动成型加工和自动光整加工等自动化、集成化、精准化及抗疲劳制造的方向推进和发展。对于形状复杂的飞机发动机关键零件加工，例如飞机发动机涡轮盘榫槽加工，目前基本上采用数控铣削或拉削加工方式和装备。由于形状复杂，加工工序多，普遍存在加工效率低等主要问题。为此，本发明提出自动换刀的数控拉削中心，在保证加工精度的前提下，大大提高了加工效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种飞机发动机关键零件数控拉削中心及其拉削方法。

本发明飞机发动机关键零件数控拉削中心，包括拉床本体、刀库和工作台。所述的拉床本体包括拉床驱动组件、床身、拉床导轨和拉刀夹持组件。拉床导轨均固定在床身上。拉刀夹持组件包括溜板导轨、溜板、定位夹紧块、溜板V型块和夹紧驱动组件。溜板与拉床导轨构成滑动副。溜板导轨固定在溜板上。两个定位夹紧块均与溜板导轨构成滑动副。两个定位夹紧块由夹紧驱动组件驱动进行相向或相背运动。溜板V型块固定在溜板上。溜板V型块的顶部开设有V型定位槽。两个定位夹紧块均位于溜板V型块的上方。所述的拉刀夹持组件共有两个。其中一个拉刀夹持组件内的溜板由拉床驱动组件驱动。

所述的刀库包括刀库座、刀库两轴驱动组件、机械手操作台、旋转机械臂、松刀拨销、端部旋转刀架、拉刀夹紧组件、中部旋转刀架、旋转轴和刀架驱动组件。机械手操作台设置刀库座上，并由刀库两轴驱动组件驱动。旋转机械臂安装在机械手操作台上。旋转轴支承在刀库座上，并由刀架驱动组件驱动。中部旋转刀架及两个端部旋转刀架均固定在旋转轴上。中部旋转刀架位于两个端部旋转刀架之间。两个松刀拨销均固定在刀库座上，且分别靠近两个端部旋转刀架。

所述的中部旋转刀架及两个端部旋转刀架均呈圆盘状，且外侧边缘均开设有沿旋转轴轴线周向均布的n个拉刀存放槽，n≥3。中部旋转刀架及两个端部旋转刀架上的n个拉刀存放槽分别对齐。两个端部旋转刀架上均设置有沿旋转轴轴线周向均布的n个拉刀夹紧组件。端部旋转刀架上的n个拉刀夹紧组件与该端部旋转刀架上的n个拉刀存放槽分别对应。

所述的拉刀夹紧组件包括摆杆弹簧、摆杆和V型压块。摆杆的中部与对应的端部旋转刀架铰接。摆杆的外端与V型压块固定。V型压块的内侧开设有压刀V型槽。端部旋转刀架上的摆杆弹簧的两端与对应的端部旋转刀架、摆杆分别固定。摆杆与对应的松刀拨销在旋转轴的轴线方向上对齐。松刀拨销到旋转轴轴线的距离小于摆杆、对应端部旋转刀架所成转动副公共轴线到旋转轴轴线的距离。

所述的工作台包括底部台板、上部台板、安装盘、工作台两轴驱动组件和R向驱动件。上部台板设置在底部台板上，并由工作台两轴驱动组件驱动。安装盘支承在上部台板上，并由R向驱动件驱动。

进一步地，本发明飞机发动机关键零件数控拉削中心还包括冷却液箱。所述的冷却液箱内装有冷却液。冷却液箱的冷却液通过泵体、冷却管路通向安装盘处。

进一步地，所述的拉刀存放槽为V型槽。所述的压刀V型槽与对应的拉刀存放槽沿摆杆、对应的端部旋转刀架的铰接轴轴线的周向对齐。

进一步地，两个松刀拨销均位于旋转轴的正上方。所述摆杆的内端支承有滚轮。

进一步地，两个定位夹紧块相对侧面的底部均设置有倾斜朝下的定位斜面。所述V型定位槽的两个定位基准面的对称面与两个定位夹紧块上定位斜面的对称面重合。

进一步地，所述的旋转机械臂通过机械臂基座电机驱动周转。旋转机械臂的外端安装有机械手爪。

进一步地，拉床驱动组件包括拉床驱动电机和拉床丝杠。拉床丝杠支承在床身上。拉床驱动电机固定在床身上，且输出轴与拉床丝杠的一端固定。由拉床驱动组件驱动的那个拉刀夹持组件内溜板底部固定有螺母。该螺母与拉床丝杠构成螺旋副。

所述的夹紧驱动组件包括溜板丝杠和定位夹紧电机。溜板丝杠支承在溜板上。溜板丝杠采用双向丝杠。定位夹紧电机固定在定位夹紧箱体上，且输出轴与溜板丝杠的一端固定。两个定位夹紧块与溜板丝杠上的两个旋向相反的螺旋段分别构成螺旋副。

进一步地，所述的刀库两轴驱动组件包括X向取刀导轨、X向取刀电机、X向取刀丝杠、Y向取刀导轨、Y向取刀电机、Y向取刀丝杠和过渡台。X向取刀导轨固定在刀库座上。X向取刀丝杠支承在刀库座上，并由X向取刀电机驱动。过渡台与X向取刀导轨构成滑动副。固定在过渡台上的螺母与X向取刀丝杠构成螺旋副。Y向取刀导轨固定在过渡台上。Y向取刀丝杠支承在过渡台上，并由Y向取刀电机驱动。机械手操作台与Y向取刀导轨构成滑动副。固定在机械手操作台上的螺母与Y向取刀丝杠构成螺旋副。

所述的刀架驱动组件包括刀架驱动电机和刀架减速器。所述的刀架驱动电机和刀架减速器均固定在刀库座上。刀架减速器的输入口与刀架驱动电机的输出轴固定。刀架减速器的输出轴与旋转轴的一端固定。

进一步地，所述的工作台两轴驱动组件包括X向工作台导轨、中部台板、Y向工作台导轨、Y向工作台丝杠、Y向工作台电机、X向工作台丝杠和X向工作台电机。X向工作台导轨固定在底部台板上。X向工作台丝杠支承在底部台板上，并由X向工作台电机驱动。中部台板与X向工作台导轨构成滑动副。固定在中部台板上的螺母与X向工作台丝杠构成螺旋副。Y向工作台导轨固定在中部台板上。Y向工作台丝杠支承在中部台板上，并由Y向工作台电机驱动。上部台板与Y向工作台导轨构成滑动副。固定在上部台板上的螺母与Y向工作台丝杠构成螺旋副。

所述的R向驱动件包括R向伺服电机和R向减速器。R向伺服电机和R向减速器均固定在上部台板上。R向减速器的输入口与R向伺服电机的输出轴固定。R向减速器的输出轴与安装盘的一端固定。

该飞机发动机关键零件数控拉削中心的拉削方法如下：

步骤一、将工件装夹在安装盘上。将1赋值给i。

步骤二、刀架驱动组件驱动旋转轴转动，使得所需拉刀转动至端部旋转刀架的顶部，两个松刀拨销分别拨动两个拉刀夹紧组件内对应的摆杆，使得两个拉刀夹紧组件内对应的V型压块松开所需拉刀。所需拉刀为工件第i个待加工部位加工时使用的存储拉刀。

步骤三、拉床驱动组件运动，调整两个拉刀夹持组件的间距。两个拉刀夹持组件内的溜板丝杠同步正转，使得拉刀夹持组件内的两个定位夹紧块相背运动。旋转机械臂抓取刀库中的所需拉刀，并放置到拉床上。两个拉刀夹持组件内的溜板丝杠同步反转，夹紧所需拉刀的刀柄。

步骤四、工作台上的工作台两轴驱动组件和R向驱动件驱动工件进行X方向移动、Y方向移动和R方向分度旋转动作，完成工件上第i个待加工部位的分度和定位。

步骤五、拉床驱动电机正反往复转动，对工作台上的工件第i个待加工部位进行拉削。拉削完毕后，拉床驱动电机停转，并进入步骤六。

步骤六、若工件上的所有待加工部位均加工完毕，则将工件取下；若工件有待加工部位未加工，则进入步骤七。

步骤七、若拉削第i+1个待加工部位不需要换刀，则将i增大1后执行步骤四至六。若拉削第i+1个待加工部位需要换刀，则将i增大1后，进入步骤八。

步骤八、刀架驱动组件驱动旋转轴转动，使得旋转刀架上的一个未装拉刀的拉刀存放槽到达端部旋转刀架的顶部。两个拉刀夹持组件内的溜板丝杠同步正转，使得两个拉刀夹持组件松开拉床本体上的拉刀。旋转机械臂抓取拉床本体中的拉刀，并放置到刀库中，之后执行步骤二至七。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明设计了由旋转刀架和三自由度取刀机械手等组成的刀库，存放不同形状的拉刀和粗精加工的拉刀。能实现工件一次装夹，自动更换拉刀，完成不同形状和粗精拉削加工。旋转刀架的工作特点是：当刀架盘2-10-6旋转时，松刀拨销2-9碰到滚轮2-10-1，摆杆2-10-3摆动，带动V型压块2-10-5松开拉刀柄2-10-4，此时，最高位置的拉刀处于放松状态，其他位置的拉刀处于夹紧状态。取刀机械手可以抓取最高位置的拉刀，放到溜板V型块1-13上，通过溜板定位夹紧块1-12的夹紧，完成自动换刀操作。

2、本发明设计了快速定位夹紧溜板机构，由溜板导轨1-9、溜板丝杠螺母副1-10、溜板定位夹紧块1-12、溜板V型块1-13、定位夹紧箱体1-14、定位夹紧电机1-15等组成。当取刀机械手抓取刀库中的拉刀，放到溜板V型块1-13上时，溜板定位夹紧块1-12在定位夹紧电机1-15和溜板丝杠螺母副1-10(正反向集成式)的驱动下，对拉刀夹持段1-7进行定位和夹紧。该快速定位夹紧溜板机构，在实现自动换刀操作时，有效减少了换刀时间。

3、本发明通过发明自动换刀和一次装夹加工等技术以及相应的机构，能解决现有的数控铣床和拉床对飞机发动机关键零件，特别是飞机发动机涡轮盘榫槽加工时存在的效率低以及精度不高等问题。因此，具有显著的经济、社会和环境效益。

附图说明

图1为本发明中拉床本体的整体结构示意图；

图2为图1中A-A截面的剖视图；

图3为本发明中刀库的整体结构示意图；

图4为图3中B-B截面的剖视图；

图5为本发明中工作台的整体结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步说明。

飞机发动机关键零件数控拉削中心，包括拉床本体1、刀库2、工作台3、电控系统和冷却液箱。

如图1和2所示，拉床本体1包括拉床驱动电机1-1、床身1-2、第一轴承1-3、第一轴承座1-4、拉床导轨1-5、拉床丝杠1-6、拉刀夹持组件和工作拉刀1-16。两根拉床导轨1-5均固定在床身1-2上。第一轴承座1-4固定在床身1-2的一端。拉床丝杠1-6的一端与第一轴承座1-4通过第一轴承1-3构成转动副。拉床驱动电机1-1固定在床身1-2上，且输出轴与拉床丝杠1-6的一端固定。

拉刀夹持组件包括溜板座1-8、溜板导轨1-9、溜板丝杠1-10、溜板1-11、定位夹紧块1-12、溜板V型块1-13、定位夹紧箱体1-14和定位夹紧电机1-15。溜板1-11与两根拉床导轨1-5构成滑动副。溜板座1-8固定在溜板1-11上。定位夹紧箱体1-14固定在溜板座1-8上。两根溜板导轨1-9均固定在定位夹紧箱体1-14上。溜板导轨1-9的轴线与拉床导轨1-5的轴线垂直。溜板丝杠1-10支承在定位夹紧箱体1-14上。溜板丝杠1-10采用双向丝杠。定位夹紧电机1-15固定在定位夹紧箱体1-14上，且输出轴与溜板丝杠1-10的一端固定。两个定位夹紧块1-12均与两根溜板导轨1-9构成滑动副。两个定位夹紧块1-12与溜板丝杠1-10上的两个旋向相反的螺旋段分别构成螺旋副。当溜板丝杠1-10转动时，两个定位夹紧块1-12相向或相背运动。两个定位夹紧块1-12相对侧面的底部均设置有倾斜朝下的定位斜面。溜板V型块1-13固定在定位夹紧箱体1-14上。溜板V型块1-13的顶部开设有V型定位槽。两个定位夹紧块1-12均位于溜板V型块1-13的上方。V型定位槽的两个定位基准面的对称面与两个定位夹紧块1-12上定位斜面的对称面重合。

拉刀夹持组件共有两个。其中一个拉刀夹持组件内溜板1-11的底部固定有螺母。该螺母与拉床丝杠1-6构成螺旋副。工作拉刀1-16两端的拉刀夹持段1-17分别设置在两个拉刀夹持组件上溜板V型块1-13的V型槽上，并通过定位夹紧块1-12夹紧。

图2是本发明图1中的A-A截面的剖视图，反映了定位夹紧块1-12的运动方向与溜板1-11的运动方向之间的垂直关系；定位夹紧箱体1-14中，溜板定位夹紧块1-12在定位夹紧电机1-15和溜板丝杠1-10的驱动下，对拉刀夹持段1-7进行定位和夹紧。

如图3和4所示，刀库2包括刀库座2-1、刀库两轴驱动组件、机械手操作台2-7、旋转机械臂2-8、松刀拨销2-9、端部旋转刀架2-10、拉刀夹紧组件、拉刀2-11、中部旋转刀架2-12、旋转轴2-14、第二轴承座2-15、第二轴承2-16和刀架驱动组件。刀库两轴驱动组件包括X向取刀导轨2-2、X向取刀电机2-3、X向取刀丝杠2-4、Y向取刀导轨、Y向取刀电机2-5、Y向取刀丝杠2-6和过渡台2-13。两根X向取刀导轨2-2均固定在刀库座2-1上。X向取刀丝杠2-4支承在刀库座2-1上。X向取刀电机2-3固定在刀库座2-1上，且输出轴与X向取刀丝杠2-4的一端固定。过渡台2-13与两根X向取刀导轨2-2构成滑动副。固定在过渡台2-13上的螺母与X向取刀丝杠2-4构成螺旋副。两根Y向取刀导轨均固定在过渡台2-13上。Y向取刀丝杠2-6支承在过渡台2-13上。Y向取刀电机固定在过渡台2-13上，且输出轴与Y向取刀丝杠2-4的一端固定。机械手操作台2-7与两根Y向取刀导轨构成滑动副。固定在机械手操作台2-7上的螺母与Y向取刀丝杠构成螺旋副。旋转机械臂2-8的内端安装在机械手操作台2-7上，且通过机械臂基座电机驱动周转。旋转机械臂2-8的外端安装有用于抓取拉刀的机械手爪。

间隔设置的两个第二轴承座2-15均固定在刀库座2-1上。旋转轴2-14的两端与两个第二轴承座2-15分别通过第二轴承2-16构成转动副。刀架驱动组件包括刀架驱动电机2-17和刀架减速器2-18。刀架驱动电机2-17和刀架减速器2-18均固定在刀库座2-1上。刀架减速器2-18的输入口与刀架驱动电机2-17的输出轴固定。刀架减速器2-18的输出轴与旋转轴2-14的一端固定。中部旋转刀架2-12及两个端部旋转刀架2-10均固定在旋转轴上。中部旋转刀架2-12位于两个端部旋转刀架2-10之间。两个松刀拨销2-9分别固定在两个第二轴承座2-15上，且分别靠近两个端部旋转刀架2-10的相背侧面。两个松刀拨销2-9均位于旋转轴2-14的正上方。

中部旋转刀架2-12及两个端部旋转刀架2-10均呈圆盘状，且外侧边缘均开设有沿旋转轴2-14轴线周向均布的n个拉刀存放槽，n＝8。拉刀存放槽为V型槽。中部旋转刀架2-12及两个端部旋转刀架2-10上的n个拉刀存放槽分别对齐。两个端部旋转刀架2-10上均设置有沿旋转轴2-14轴线周向均布的n个拉刀夹紧组件。端部旋转刀架2-10上的n个拉刀夹紧组件与该端部旋转刀架2-10上的n个拉刀存放槽分别对应。

拉刀夹紧组件包括滚轮2-10-1、摆杆弹簧2-10-2、摆杆2-10-3和V型压块2-10-5。摆杆2-10-3的中部与对应的端部旋转刀架2-10铰接。摆杆2-10-3的内端支承有滚轮2-10-1，外端与V型压块2-10-5固定。V型压块2-10-5的内侧开设有压刀V型槽。压刀V型槽与对应的拉刀存放槽沿摆杆2-10-3、对应的端部旋转刀架2-10的铰接轴轴线的周向对齐(即压刀V型槽的回转轨迹经过对应的拉刀存放槽)。端部旋转刀架2-10上的摆杆弹簧2-10-2的两端与对应的端部旋转刀架2-10、摆杆2-10-3分别固定。摆杆2-10-3与对应的松刀拨销2-9在旋转轴2-14的轴线方向上对齐(即均与同一个垂直与旋转轴2-14轴线的平面相交)。

中部旋转刀架2-12及两个端部旋转刀架2-10上相互对齐的拉刀存放槽与两个端部旋转刀架2-10上对应的拉刀夹紧组件形成一个拉刀存储位。存储在拉刀存储位的被存储拉刀两端的刀柄2-10-4分别位于两个端部旋转刀架2-10的拉刀存放槽上，且分别被两个V型压块2-10-5在摆杆弹簧2-10-2的弹力作用下压紧被存储拉刀的刀柄2-10-4，以确保拉刀在任何位置都不会掉出拉刀存储位。

松刀拨销2-9到旋转轴2-14轴线的距离小于摆杆2-10-3、对应端部旋转刀架2-10所成转动副公共轴线到旋转轴2-14轴线的距离，且大于拉刀存储位未有拉刀状态下(V型压块2-10-5直接压在拉刀存放槽上)对应的滚轮2-10-1到旋转轴2-14轴线的距离。

当刀架盘2-10-6沿预设方向(图5中的逆时针方向)旋转时，两个端部旋转刀架2-10上各有一个拉刀夹紧组件内的摆杆2-10-3或滚轮2-10-1与两个松刀拨销2-9分别接触。摆杆2-10-3在对应松刀拨销2-9的阻挡下摆动，带动V型压块2-10-5向远离拉刀存放槽的一侧翻转。此时，若拉刀存储位装有存储拉刀，则取刀机械手可以抓取该存储拉刀，放到溜板V型块1-13上，并由两个定位夹紧块1-12夹紧该拉刀，完成换刀操作。若拉刀存储位未装拉刀，则取刀机械手可以向该拉刀存储位放入拉刀。、

如图5所示，工作台3包括底部台板3-1、上部台板3-3、安装盘3-7、工作台两轴驱动组件和R向驱动件。工作台两轴驱动组件包括X向工作台导轨3-2、中部台板3-4、Y向工作台导轨3-5、Y向工作台丝杠3-10、Y向工作台电机3-11、X向工作台丝杠3-12和X向工作台电机3-13。两根X向工作台导轨3-2均固定在底部台板3-1上。X向工作台丝杠3-12支承在底部台板3-1上。中部台板3-4与两根X向工作台导轨3-2构成滑动副。固定在中部台板3-4上的螺母与X向工作台丝杠3-12构成螺旋副。X向工作台电机3-13固定在底部台板3-1上，且输出轴与X向工作台丝杠3-12的一端固定。两根Y向工作台导轨3-5均固定在中部台板3-4上。Y向工作台丝杠3-10支承在中部台板3-4上。上部台板3-3与两根Y向工作台导轨3-5构成滑动副。固定在上部台板3-3上的螺母与Y向工作台丝杠3-10构成螺旋副。Y向工作台电机3-11固定在中部台板3-4上，且输出轴与Y向工作台丝杠3-10的一端固定。

安装盘3-7支承在上部台板3-3上。安装盘3-7采用三爪卡盘。安装盘3-7用于装夹工件3-6。R向驱动件包括R向伺服电机3-8和R向减速器3-9。R向伺服电机3-8和R向减速器3-9均固定在上部台板3-3上。R向减速器3-9的输入口与R向伺服电机3-8的输出轴固定。R向减速器3-9的输出轴与安装盘3-7的一端固定。拉床本体1位于工作台3的一侧。

电控系统内的控制器的十个控制接口与拉床驱动电机1-1、定位夹紧电机1-15、X向取刀电机2-3、Y向取刀电机2-5、刀架驱动电机2-17、机械臂基座电机、机械手爪、Y向工作台电机3-11、X向工作台电机3-13、R向伺服电机3-8分别通过电机驱动器连接。冷却液箱内装有冷却液。冷却液箱的冷却液通过泵体、冷却管路通向安装盘3-7处。

该飞机发动机关键零件数控拉削中心的拉削方法如下：

步骤一、将工件3-6(尤其是飞机发动机关键零件，特别是飞机发动机涡轮盘榫槽)装夹在安装盘3-7上。将1赋值给i。

步骤二、刀架驱动电机2-17驱动旋转轴2-14转动，使得所需拉刀转动至端部旋转刀架2-10的顶部，两个松刀拨销2-9分别拨动两个拉刀夹紧组件内对应的摆杆，使得两个拉刀夹紧组件内对应的V型压块2-10-5松开所需拉刀。所需拉刀为工件3-6第i个待加工部位加工时使用的存储拉刀2-11。

步骤三、拉床驱动电机1-1转动，使得两个拉刀夹持组件的间距小于所需拉刀的长度。两个拉刀夹持组件内的溜板丝杠1-10同步正转，使得拉刀夹持组件内的两个定位夹紧块1-12相背运动。旋转机械臂2-8抓取刀库2中的所需拉刀，并放置到拉床上，使得所需拉刀两端的刀柄分别位于两个溜板V型块1-13的V型定位槽上。两个拉刀夹持组件内的溜板丝杠1-10同步反转，使得拉刀夹持组件内的两个定位夹紧块1-12相向运动，夹紧所需拉刀的刀柄。

步骤四、工作台3上的工作台两轴驱动组件和R向驱动件驱动工件3-6进行X方向移动、Y方向移动和R方向分度旋转动作，完成工件3-6上第i个待加工部位的分度和定位。

步骤五、拉床驱动电机1-1正反往复转动，使得拉床本体1上的拉刀对工作台3上的工件3-6第i个待加工部位进行拉削。拉削完毕后，拉床驱动电机1-1停转，并进入步骤六。

步骤六、若工件3-6上的所有待加工部位均加工完毕，则将工件3-6取下；若工件3-6有待加工部位未加工，则进入步骤七。

步骤七、若拉削第i+1个待加工部位不需要换刀，则将i增大1后执行步骤四至六。若拉削第i+1个待加工部位需要换刀，则将i增大1后，进入步骤八。

步骤八、刀架驱动电机2-17驱动旋转轴2-14转动，使得一个未装拉刀的拉刀存储位到达端部旋转刀架2-10的顶部。两个拉刀夹持组件内的溜板丝杠1-10同步正转，使得两个拉刀夹持组件松开拉床本体上的拉刀。旋转机械臂2-8抓取拉床本体中的拉刀，并放置到端部旋转刀架2-10的顶部的拉刀存储位上。执行步骤二至七。

Claims (10)

1.飞机发动机关键零件数控拉削中心，包括拉床本体、刀库和工作台；其特征在于：所述的拉床本体包括拉床驱动组件、床身、拉床导轨和拉刀夹持组件；拉床导轨均固定在床身上；拉刀夹持组件包括溜板导轨、溜板、定位夹紧块、溜板V型块和夹紧驱动组件；溜板与拉床导轨构成滑动副；溜板导轨固定在溜板上；两个定位夹紧块均与溜板导轨构成滑动副；两个定位夹紧块由夹紧驱动组件驱动进行相向或相背运动；溜板V型块固定在溜板上；溜板V型块的顶部开设有V型定位槽；两个定位夹紧块均位于溜板V型块的上方；所述的拉刀夹持组件共有两个；其中一个拉刀夹持组件内的溜板由拉床驱动组件驱动；

所述的刀库包括刀库座、刀库两轴驱动组件、机械手操作台、旋转机械臂、松刀拨销、端部旋转刀架、拉刀夹紧组件、中部旋转刀架、旋转轴和刀架驱动组件；机械手操作台设置刀库座上，并由刀库两轴驱动组件驱动；旋转机械臂安装在机械手操作台上；旋转轴支承在刀库座上，并由刀架驱动组件驱动；中部旋转刀架及两个端部旋转刀架均固定在旋转轴上；中部旋转刀架位于两个端部旋转刀架之间；两个松刀拨销均固定在刀库座上，且分别靠近两个端部旋转刀架；

所述的中部旋转刀架及两个端部旋转刀架均呈圆盘状，且外侧边缘均开设有沿旋转轴轴线周向均布的n个拉刀存放槽，n≥3；中部旋转刀架及两个端部旋转刀架上的n个拉刀存放槽分别对齐；两个端部旋转刀架上均设置有沿旋转轴轴线周向均布的n个拉刀夹紧组件；端部旋转刀架上的n个拉刀夹紧组件与该端部旋转刀架上的n个拉刀存放槽分别对应；

所述的拉刀夹紧组件包括摆杆弹簧、摆杆和V型压块；摆杆的中部与对应的端部旋转刀架铰接；摆杆的外端与V型压块固定；V型压块的内侧开设有压刀V型槽；端部旋转刀架上的摆杆弹簧的两端与对应的端部旋转刀架、摆杆分别固定；摆杆与对应的松刀拨销在旋转轴的轴线方向上对齐；松刀拨销到旋转轴轴线的距离小于摆杆、对应端部旋转刀架所成转动副公共轴线到旋转轴轴线的距离；

所述的工作台包括底部台板、上部台板、安装盘、工作台两轴驱动组件和R向驱动件；上部台板设置在底部台板上，并由工作台两轴驱动组件驱动；安装盘支承在上部台板上，并由R向驱动件驱动。

2.根据权利要求1所述的飞机发动机关键零件数控拉削中心，其特征在于：还包括冷却液箱；所述的冷却液箱内装有冷却液；冷却液箱的冷却液通过泵体、冷却管路通向安装盘处。

3.根据权利要求1所述的飞机发动机关键零件数控拉削中心，其特征在于：所述的拉刀存放槽为V型槽；所述的压刀V型槽与对应的拉刀存放槽沿摆杆、对应的端部旋转刀架的铰接轴轴线的周向对齐。

4.根据权利要求1所述的飞机发动机关键零件数控拉削中心，其特征在于：两个松刀拨销均位于旋转轴的正上方；所述摆杆的内端支承有滚轮。

5.根据权利要求1所述的飞机发动机关键零件数控拉削中心，其特征在于：两个定位夹紧块相对侧面的底部均设置有倾斜朝下的定位斜面；所述V型定位槽的两个定位基准面的对称面与两个定位夹紧块上定位斜面的对称面重合。

6.根据权利要求1所述的飞机发动机关键零件数控拉削中心，其特征在于：所述的旋转机械臂通过机械臂基座电机驱动周转；旋转机械臂的外端安装有机械手爪。

7.根据权利要求1所述的飞机发动机关键零件数控拉削中心，其特征在于：拉床驱动组件包括拉床驱动电机和拉床丝杠；拉床丝杠支承在床身上；拉床驱动电机固定在床身上，且输出轴与拉床丝杠的一端固定；由拉床驱动组件驱动的那个拉刀夹持组件内溜板底部固定有螺母；该螺母与拉床丝杠构成螺旋副；

所述的夹紧驱动组件包括溜板丝杠和定位夹紧电机；溜板丝杠支承在溜板上；溜板丝杠采用双向丝杠；定位夹紧电机固定在定位夹紧箱体上，且输出轴与溜板丝杠的一端固定；两个定位夹紧块与溜板丝杠上的两个旋向相反的螺旋段分别构成螺旋副。

8.根据权利要求1所述的飞机发动机关键零件数控拉削中心，其特征在于：所述的刀库两轴驱动组件包括X向取刀导轨、X向取刀电机、X向取刀丝杠、Y向取刀导轨、Y向取刀电机、Y向取刀丝杠和过渡台；X向取刀导轨固定在刀库座上；X向取刀丝杠支承在刀库座上，并由X向取刀电机驱动；过渡台与X向取刀导轨构成滑动副；固定在过渡台上的螺母与X向取刀丝杠构成螺旋副；Y向取刀导轨固定在过渡台上；Y向取刀丝杠支承在过渡台上，并由Y向取刀电机驱动；机械手操作台与Y向取刀导轨构成滑动副；固定在机械手操作台上的螺母与Y向取刀丝杠构成螺旋副；

所述的刀架驱动组件包括刀架驱动电机和刀架减速器；所述的刀架驱动电机和刀架减速器均固定在刀库座上；刀架减速器的输入口与刀架驱动电机的输出轴固定；刀架减速器的输出轴与旋转轴的一端固定。

9.根据权利要求1所述的飞机发动机关键零件数控拉削中心，其特征在于：所述的工作台两轴驱动组件包括X向工作台导轨、中部台板、Y向工作台导轨、Y向工作台丝杠、Y向工作台电机、X向工作台丝杠和X向工作台电机；X向工作台导轨固定在底部台板上；X向工作台丝杠支承在底部台板上，并由X向工作台电机驱动；中部台板与X向工作台导轨构成滑动副；固定在中部台板上的螺母与X向工作台丝杠构成螺旋副；Y向工作台导轨固定在中部台板上；Y向工作台丝杠支承在中部台板上，并由Y向工作台电机驱动；上部台板与Y向工作台导轨构成滑动副；固定在上部台板上的螺母与Y向工作台丝杠构成螺旋副；

所述的R向驱动件包括R向伺服电机和R向减速器；R向伺服电机和R向减速器均固定在上部台板上；R向减速器的输入口与R向伺服电机的输出轴固定；R向减速器的输出轴与安装盘的一端固定。

10.一种利用如权利要求1所述的飞机发动机关键零件数控拉削中心的拉削方法，其特征在于：步骤一、将工件装夹在安装盘上；将第i个待加工部位的i赋值为1；

步骤二、刀架驱动组件驱动旋转轴转动，使得所需拉刀转动至端部旋转刀架的顶部，两个松刀拨销分别拨动两个拉刀夹紧组件内对应的摆杆，使得两个拉刀夹紧组件内对应的V型压块松开所需拉刀；所需拉刀为工件第i个待加工部位加工时使用的存储拉刀；

步骤三、拉床驱动组件运动，调整两个拉刀夹持组件的间距；两个拉刀夹持组件内的溜板丝杠同步正转，使得拉刀夹持组件内的两个定位夹紧块相背运动；旋转机械臂抓取刀库中的所需拉刀，并放置到拉床上；两个拉刀夹持组件内的溜板丝杠同步反转，夹紧所需拉刀的刀柄；

步骤四、工作台上的工作台两轴驱动组件和R向驱动件驱动工件进行X方向移动、Y方向移动和R方向分度旋转动作，完成工件上第i个待加工部位的分度和定位；

步骤五、拉床驱动电机正反往复转动，对工作台上的工件第i个待加工部位进行拉削；拉削完毕后，拉床驱动电机停转，并进入步骤六；

步骤六、若工件上的所有待加工部位均加工完毕，则将工件取下；若工件有待加工部位未加工，则进入步骤七；

步骤七、若拉削第i+1个待加工部位不需要换刀，则将i增大1后执行步骤四至六；若拉削第i+1个待加工部位需要换刀，则将i增大1后，进入步骤八；

步骤八、刀架驱动组件驱动旋转轴转动，使得旋转刀架上的一个未装拉刀的拉刀存放槽到达端部旋转刀架的顶部；两个拉刀夹持组件内的溜板丝杠同步正转，使得两个拉刀夹持组件松开拉床本体上的拉刀；旋转机械臂抓取拉床本体中的拉刀，并放置到刀库中，之后执行步骤二至七。

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