CN114043011B - 一种用于轮机叶片加工的机床 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于轮机叶片加工的机床，属于加工机床的领域，其包括机架，机架上设有放置台和切削机构，放置台与机架滑移连接且移动方向与台面平行，放置台上设有变向架，变向架上设有调节夹具，调节夹具用于夹持叶片工件，调节夹具与变向架相对转动且转动轴线与叶片工件的叶身长度方向一致；切削机构包括切削滑台和固定块，切削滑台与机架相对滑移且滑动方向与放置台的台面垂直，加工刀具转动连接于固定块朝向叶片工件的一侧，固定块与切削滑台转动连接，固定块的转动轴线与叶片工件的叶身长度方向垂直。本申请建立起对叶片进行全方位加工的五轴机床，提高加工刀具对叶片工件各个表面进行加工的操作便捷性和操作效率，同时提高了加工精度。

Description

一种用于轮机叶片加工的机床

技术领域

本申请涉及机床的领域，尤其是涉及一种用于轮机叶片加工的机床。

背景技术

轮机的叶片是轮机的重要组成部件，以燃气轮机为例，内燃机中的燃料与空气混合燃烧后产生的气体推动轮机的叶片，从而实现机械动能的转化。

相关技术中的轮机叶片的叶片工件6如图1所示，包括叶根61、叶身62和叶冠63，叶根61和叶冠63分别位于叶身62长度方向上的两端，普通的叶片由铣床进行加工一体成型。叶身62为长板状物且板面为弧面，且叶根61朝向叶身62的一侧表面并不与叶身62的长度方向垂直，则将工件坯料放置于机床上时，叶根61朝向叶身62的一面将相对铣刀形成了沿其轴向上的触及盲区，为了实现完整的加工，需不断调整叶片坯料的放置角度，操作不便的同时也对最终工件的加工精度造成负面影响。

发明内容

为了改善上述问题，本申请提供一种用于轮机叶片加工的机床。

本申请提供的一种用于轮机叶片加工的机床采用如下的技术方案：

一种用于轮机叶片加工的机床，包括机架，所述机架上设有放置台和切削机构，所述放置台与机架滑移连接且移动方向与台面平行，所述切削机构包括加工刀具，所述加工刀具与机架相对滑移，且滑移方向与放置台的台面垂直，所述放置台上设有变向架，所述变向架上设有调节夹具，所述调节夹具用于夹持叶片工件，所述调节夹具与变向架相对转动，且转动轴线与叶片工件的叶身长度方向一致；所述切削机构包括切削滑台和固定块，所述切削滑台与机架相对滑移且滑动方向与放置台的台面垂直，所述加工刀具转动连接于固定块朝向叶片工件的一侧，所述固定块与切削滑台转动连接，所述固定块的转动轴线与叶片工件的叶身长度方向垂直。

通过采用上述技术方案，叶片工件通过变向架可以自身长度方向所在的直线为轴线转动，单次装夹便可使得叶身的整个表面均可被加工刀具触及，同时固定块携带加工刀具转动，改变加工刀具的姿态角度，减小工件对加工刀具的空间干涉，提高加工刀具对叶根、叶冠侧面的加工时的进给深度。

优选的，所述放置台的台面上开设有T形定位槽，所述变向架上穿设有紧固螺杆，所述紧固螺杆与变向架相对转动，所述紧固螺杆的轴线与放置台的台面垂直，所述紧固螺杆的一端伸入T形定位槽内，所述紧固螺杆伸入T形定位槽的端部的一侧固定连接有抵紧块，所述抵紧块沿与紧固螺杆径向垂直方向上的尺寸小于或等于T形定位槽的槽口宽度，所述紧固螺杆上螺纹连接有紧固螺母，所述紧固螺母与变向架抵紧。

通过采用上述技术方案，转动紧固螺杆可改变抵紧块相对紧固螺杆的位置，抵紧块转至紧固螺杆的某一侧时，紧固螺杆的端部可顺利进入T形定位槽内，再次转动紧固螺杆，抵紧块于T形定位槽内形成了对紧固螺杆的止退限位，此时紧固螺母和抵紧块共同将变向架和放置台夹紧，从而实现了对二者的安装固定。

优选的，所述紧固螺杆设有多个，所述紧固螺杆的侧壁上开设有止转孔，所述紧固螺杆上穿设有止转螺杆，所述止转螺杆同时穿过多个紧固螺杆的止转孔，所述止转螺杆上螺纹连接有止转螺母，所述止转螺母与紧固螺杆的侧壁抵紧。

通过采用上述技术方案，止转螺杆插入多个紧固螺杆后，各个紧固螺杆便不会发生大角度转动，旋转紧固螺母时，抵紧块于T形定位槽内的位置也具有较高的稳定性。

优选的，所述机架上设有除屑机构，所述除屑机构包括磁性件，所述磁性件位于固定块背离加工刀具的一侧，所述磁性件用于吸附金属屑。

通过采用上述技术方案，运用磁吸作用吸除金属屑，相较于传统的喷气腔吹除的方式，磁吸去除产生的铁屑飞溅较少，减轻了后续清理的时间花费。

优选的，所述磁性件为磁性布，所述磁性布用于包裹工件、变向架或覆盖放置台，所述除屑机构包括用于安装磁性布的安装组件。

通过采用上述技术方案，由于磁性布为柔性件，其可适应棱角结构较多或外形结构较为复杂的工件和变向架，提高残留在各处的铁屑的被吸附的概率。

优选的，所述安装组件包括多个安装弹簧，所述安装弹簧的一端与固定块固定连接，另一端与磁性布的边缘可拆卸连接。

通过采用上述技术方案，安装弹簧可进行较大程度的弹性形变，由此可提高磁性布的姿态变化多样性。

优选的，所述除屑机构还包括收缩组件，所述收缩组件包括收缩拉绳和收缩滚筒，所述收缩滚筒转动连接于固定块朝向磁性布的一侧，所述收缩拉绳的一端与安装弹簧远离固定块的一端固定连接，另一端固定连接在收缩滚筒的侧壁上，所述收缩滚筒供收缩拉绳绕设。

通过采用上述技术方案，在收缩组件将磁性布在非工作状态下进行收纳，减小磁性布和安装组件的空间占用。

优选的，所述磁性布背离固定块的一侧布面上可拆卸连接有接触膜。

通过采用上述技术方案，磁性布工作时，接触膜直接与铁屑接触，一方面对磁性布进行保护，另一方面，在除屑结束时，使接触膜与磁性布分离，铁屑失去磁吸力自然脱落，再次将二者安装后便可继续使用。

优选的，所述磁性布与接触膜之间设有魔术贴，所述魔术贴用于连接磁性布和接触膜。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过变向架和固定块的设置，叶片工件可以自身长度方向所在的直线为轴线转动，单次装夹便可使得叶身的整个表面均可被加工刀具触及，同时固定块携带加工刀具转动，改变加工刀具的姿态角度，减小工件对加工刀具的空间干涉，提高加工刀具对叶根、叶冠侧面的加工时的进给深度；

2.通过紧固螺杆和抵紧块的设置，将变向架固定在放置台上时，紧固螺杆的端部顺势插入T形定位槽内，而后旋转紧固螺杆使抵紧块的上方与T形定位槽的槽壁抵紧，插入止转螺杆，紧固螺杆无法转动，此时旋紧紧固螺母即可使变向架与放置台相对固定；

3.通过除屑机构的设置，磁性布对叶片工件、变向架和放置台进行覆盖或包裹，通过磁吸力将切削时产生的铁屑进行吸附，减少了传统除屑方式（喷气吹除）产生的铁屑飞溅。

附图说明

图1是相关技术中用于体现叶片工件的结构示意图。

图2是本申请实施例中用于体现用于轮机叶片加工的机床的结构示意图。

图3是本申请实施例中用于体现变向架与放置台的连接关系结构示意图。

图4是图2中A部的局部放大图。

图5是本申请实施例中用于体现收缩组件将磁性布收紧时的结构示意图。

附图标记说明：1、机架；2、放置机构；21、第一丝杆；22、安装座；23、第二丝杆；24、放置台；241、T形定位槽；25、变向架；251、调节夹具；3、固定组件；31、紧固螺杆；311、止转孔；312、抵紧块；32、紧固螺母；33、止转螺杆；34、止转螺母；4、切削机构；41、第三丝杆；42、切削滑台；421、DD直驱电机；43、固定块；44、加工刀具；5、除屑机构；51、磁性布；52、接触膜；521、魔术贴；53、安装组件；531、安装板；532、安装盘；533、安装弹簧；54、收缩组件；541、收缩滚筒；542、收缩拉绳；543、导向环；6、叶片工件；61、叶根；62、叶身；63、叶冠。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种用于轮机叶片加工的机床，如图2所示，包括机架1，机架1上设置有放置机构2、切削机构4和除屑机构5；放置机构2用于对叶片工件6进行固定和姿态调节，切削机构4包括加工刀具44，其用于对叶片工件6进行铣削加工，加工刀具44为铣刀，除屑机构5用于对加工所产生的铁屑进行清理。

如图2所示，放置机构2包括第一丝杆21、安装座22、第二丝杆23和放置台24，安装座22与机架1滑移连接，第一丝杆21与机架1转动连接，第一丝杆21的转动控制安装座22的移动；第二丝杆23与安装座22转动连接，放置台24与安装座22滑移连接，第二丝杆23的转动控制放置台24于安装座22上的移动。本实施例中，第一丝杆21的长度方向以及安装座22相对机架1的移动方向为y轴方向，第二丝杆23的长度方向和放置台24相对安装座22的移动方向为x轴方向。

如图2和3所示，放置机构2还包括变向架25，变向架25上转动连接有用于直接夹持叶片工件6的调节夹具251，调节夹具251为卡盘，变向架25内置有用于驱动调节夹具251转动的电机；本实施例中，叶片工件6于变向架25上的转动轴线与x轴方向平行。放置机构2还包括用于将变向架25安装在放置台24上的固定组件3，放置台24的台面上沿x轴方向开设有若干阵列排布的T形定位槽241，固定组件3将与T形定位槽241配合。

如图3所示，固定组件3包括紧固螺杆31、紧固螺母32和止转螺杆33，紧固螺杆31有四个，其中两个在变向架25的一侧，另两个在变向架25的另一侧，T形定位槽241的槽口宽度略大于紧固螺杆31的外径，紧固螺杆31沿垂直于放置台24台面的方向穿过变向架25并插入T形定位槽241内。紧固螺杆31插入T形定位槽241内的端部处的侧壁上一体成型有抵紧块312，抵紧块312的数量为二且两个抵紧块312分别位于紧固螺杆31的相对两侧，抵紧块312沿与紧固螺杆31径向垂直方向上的尺寸等于T形定位槽241的槽口宽度。变向架25的单侧的两个紧固螺杆31对应插入同一个T形定位槽241内，插入时，两个抵紧块312的排布方向与T形定位槽241的长度方向平行，当抵紧块312进入T形槽内后，将紧固螺杆31旋转90°，此时抵紧块312便在T形定位槽241内对紧固螺杆31形成了止退限位。

如图3所示，紧固螺母32螺纹连接于紧固螺杆31上且位于变向架25的上方。紧固螺杆31远离放置台24的一端的侧壁处开设有止转孔311，止转孔311的长度方向为紧固螺杆31的径向且与两个抵紧块312的排列方向垂直。止转螺杆33有两个，每一根止转螺杆33对应变向架25一侧的紧固螺杆31：止转螺杆33通过止转孔311同时穿过两个止转螺杆33，此时，两个紧固螺杆31均无法转动，随即将紧固螺母32旋紧使其紧密抵接变向架25，完成对变向架25和放置台24的相对固定。止转螺杆33上且靠近自身两端部的位置均螺纹连接有止转螺母34，旋紧止转螺母34使其与紧固螺杆31抵紧，以此提高对各个紧固螺杆31的止转限位，提高安装组于工作状态下的状态稳定性。

如图2所示，切削机构4包括第三丝杆41、切削滑台42和固定块43，第三丝杆41与机架1转动连接，切削滑台42与机架1滑移连接，第三丝杆41转动以控制切削滑台42沿机架1移动，第三丝杆41的长度方向和切削滑台42相对机架1的移动方向为z轴方向。加工刀具44转动连接于固定块43上，固定块43内安装有用于驱动加工刀具44转动的电机；切削滑台42上安装有DD直驱电机421，固定块43安装在DD直驱电机421上，固定块43携加工刀具44通过DD直驱电机421与切削滑台42转动连接，DD直驱电机421的转动轴线与加工刀具44的转动轴线垂直，且DD直驱电机421的转动轴线与y轴平行，在DD直驱电机421的作用下，加工刀具44的轴线与放置台24的台面的相对倾斜角度可以改变，由此可使加工刀具44对叶根61和叶身62侧面进行铣削加工时具有较小的空间阻碍，从而提高加工刀具44的可进给深度。

如图2和4所示，叶片工件6的材质为45钢，除屑机构5利用磁力将铣削产生的飞屑吸附去除，故除屑机构5包括磁性件和安装组件53。磁性件为磁性布51，安装组件53用于将磁性布51安装在固定块43背离加工刀具44的一侧，安装组件53包括安装弹簧533、安装板531和安装盘532；安装弹簧533有多个，各个安装弹簧533的其中一段与固定块43固定连接，安装板531固定连接在安装弹簧533远离固定块43的一端；安装盘532固定连接在磁性布51的边缘处且安装盘532的数量与安装弹簧533的数量对应。安装盘532上开设有通孔，安装板531上开设有螺纹孔，用螺栓穿过安装盘532并旋入安装板531内，以此实现安装弹簧533和磁性布51的相对固定。

如图2和4所示，磁性布51用于对放置台24、变向架25或叶片工件6进行包裹或覆盖，从而对残留在其上的铁屑进行吸附，故安装弹簧533于固定块43上呈倾斜设置，其远离固定块43的一端相对朝向远离其他安装弹簧533的方向偏移，由此，各个安装板531可围出一片较大的区域供磁性布51存在。在自然状态下，各个安装弹簧533的轴线均为直线，且磁性布51的布面几乎为平面。

如图2和5所示，在完成切削加工时，DD直驱电机421使固定块43旋转180°，以此使磁性布51朝向放置机构2和叶片工件6，从而进行除屑工作。而由于磁性布51的幅宽较大，为了减小固定块43转动过程中磁性布51和安装弹簧533对空间的占用，除屑机构5包括收缩组件54，收缩组件54用于主动改变安装弹簧533和磁性布51的形态。收缩组件54包括收缩拉绳542和收缩滚筒541，收缩滚筒541与固定块43转动连接且其转动轴线与加工刀具44的转动轴线重合，收缩拉绳542的数量与安装弹簧533的数量一致且二者一一对应，收缩拉绳542的一端固定在收缩滚筒541上，另一端固定在安装板531上。固定块43内还设置有用于驱动收缩滚筒541转动的电机，固定块43朝向磁性布51的一侧还固定连接有导向环543，导向环543供收缩拉绳542穿过，其使得收缩拉绳542靠近收缩滚筒541的部分的长度方向与收缩滚筒541的轴线垂直，以使得收缩拉绳542可稳定地于收缩滚筒541上绕出或缠入。当收缩滚筒541转动使收缩拉绳542缠绕在收缩滚筒541外壁上时，安装弹簧533连接磁性布51的一端将朝向收缩滚筒541弯折，磁性布51也将随之靠近固定块43萎缩，以此减小磁性布51和安装组件53所占空间的大小。

如图2和4所示，磁性布51背离固定块43的一侧通过魔术贴521可拆卸连接有接触膜52，接触膜52为形状与磁性布51一致的TPU膜；魔术贴521的刺毛面固定在磁性布51上，圆毛面固定在接触膜52上，穿设在安装盘532上的螺栓同时也穿过接触膜52。在除屑时，收缩滚筒541转动，磁性布51和接触膜52均展开，切削滑台42向下移动，接触膜52将代替磁性布51直接与铁屑接触，且变向架25对磁性布51的中部形成空间阻挡，而其边缘继续下移，磁性布51弯曲，覆盖了变向架25的侧面，同时安装弹簧533弯曲，带动磁性布51横向挤压变向架25。在磁性布51包裹变向架25的同时，可使用机床风枪吹动落在各角落内的铁屑，使铁屑更易被磁性布51吸附。除屑完成后，拆卸安装盘532上的螺栓，取下磁性布51和接触膜52，而后从磁性布51上拆卸接触膜52，接触膜52便可携带其上的铁屑离开磁性布51，且铁屑可从接触膜52上自然脱落，将其重新粘贴在磁性布51上便可再次使用。

本申请实施例一种用于轮机叶片加工的机床的实施原理为：

将变向架25安装在放置台24上，此时机床便成为了五轴机床，叶片工件6的各表面均可被加工刀具44触及从而顺利实现叶片工件6的加工成型。加工结束后，固定块43转动使除屑机构5朝向放置机构2，收缩组件54弹开，磁性布51对放置机构2以及叶片工件6上的铁屑进行吸附去除。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于轮机叶片加工的机床，包括机架(1)，所述机架(1)上设有放置台(24)和切削机构(4)，所述放置台(24)与机架(1)滑移连接且移动方向与台面平行，所述切削机构(4)包括加工刀具(44)，所述加工刀具(44)与机架(1)相对滑移，且滑移方向与放置台(24)的台面垂直，其特征在于：所述放置台(24)上设有变向架(25)，所述变向架(25)上设有调节夹具(251)，所述调节夹具(251)用于夹持叶片工件(6)，所述调节夹具(251)与变向架(25)相对转动，且转动轴线与叶片工件(6)的叶身(62)长度方向一致；

所述切削机构(4)包括切削滑台(42)和固定块(43)，所述切削滑台(42)与机架(1)相对滑移且滑动方向与放置台(24)的台面垂直，所述加工刀具(44)转动连接于固定块(43)朝向叶片工件(6)的一侧，所述固定块(43)与切削滑台(42)转动连接，所述固定块(43)的转动轴线与叶片工件(6)的叶身(62)长度方向垂直

所述机架(1)上设有除屑机构(5)，所述除屑机构(5)包括磁性件，所述磁性件位于固定块(43)背离加工刀具(44)的一侧，所述磁性件用于吸附金属屑；

所述磁性件为磁性布(51)，所述磁性布(51)用于包裹工件、变向架(25)或覆盖放置台(24)，所述除屑机构(5)包括用于安装磁性布(51)的安装组件(53)；

所述安装组件(53)包括多个安装弹簧(533)，所述安装弹簧(533)的一端与固定块(43)固定连接，另一端与磁性布(51)的边缘可拆卸连接；

所述除屑机构(5)还包括收缩组件(54)，所述收缩组件(54)包括收缩拉绳(542)和收缩滚筒(541)，所述收缩滚筒(541)转动连接于固定块(43)朝向磁性布(51)的一侧，所述收缩拉绳(542)的一端与安装弹簧(533)远离固定块(43)的一端固定连接，另一端固定连接在收缩滚筒(541)的侧壁上，所述收缩滚筒(541)供收缩拉绳(542)绕设。

2.根据权利要求1所述的一种用于轮机叶片加工的机床，其特征在于：所述放置台(24)的台面上开设有T形定位槽(241)，所述变向架(25)上穿设有紧固螺杆(31)，所述紧固螺杆(31)与变向架(25)相对转动，所述紧固螺杆(31)的轴线与放置台(24)的台面垂直，所述紧固螺杆(31)的一端伸入T形定位槽(241)内，所述紧固螺杆(31)伸入T形定位槽(241)的端部的一侧固定连接有抵紧块(312)，所述抵紧块(312)沿与紧固螺杆(31)径向垂直方向上的尺寸小于或等于T形定位槽(241)的槽口宽度，所述紧固螺杆(31)上螺纹连接有紧固螺母(32)，所述紧固螺母(32)与变向架(25)抵紧。

3.根据权利要求2所述的一种用于轮机叶片加工的机床，其特征在于：所述紧固螺杆(31)设有多个，所述紧固螺杆(31)的侧壁上开设有止转孔(311)，所述紧固螺杆(31)上穿设有止转螺杆(33)，所述止转螺杆(33)同时穿过多个紧固螺杆(31)的止转孔(311)，所述止转螺杆(33)上螺纹连接有止转螺母(34)，所述止转螺母(34)与紧固螺杆(31)的侧壁抵紧。

4.根据权利要求1所述的一种用于轮机叶片加工的机床，其特征在于：所述磁性布(51)背离固定块(43)的一侧布面上可拆卸连接有接触膜(52)。

5.根据权利要求4所述的一种用于轮机叶片加工的机床，其特征在于：所述磁性布(51)与接触膜(52)之间设有魔术贴(521)，所述魔术贴(521)用于连接磁性布(51)和接触膜(52)。

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