CN114473236B - 一种航天航空导管激光切割装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航天航空导管激光切割装置，其包括：切割机台；上安装壳，固定在所述切割机台的上端面一侧；传输装夹组件，可相对横向滑动的设置在所述上安装壳内，所述传输装夹组件用于对航天航空导管进行水平夹持固定；导向架空组件，竖直固定在所述切割机台上远离所述传输装夹组件的一侧，所述导架空组件对航天航空导管的切割端进行承载架空，并辅助航天航空导管进行水平传输导向；以及激光切割组件，设置在所述切割机台的上方远离所述上安装壳的一侧，用于对航天航空导管进行多方式切割分离。

Description

一种航天航空导管激光切割装置

技术领域

本发明属于切割设备技术领域，具体是一种航天航空导管激光切割装置。

背景技术

在飞机、火箭等航空航天飞行器上，都有数以万计的配件，很多配件之间都由金属导管连接，例如在火箭箭体和发动机上有很多金属导管，用于传输各种流体，支持火箭飞行的各项任务，是火箭上是极其重要的零件。而在航天航空导管加工中经常需对其进行切割，目前多采用激光切割设备进行精细切割工作，且不易对导管产生切割形变；但由于各组成处导管规格不同，在激光切割中需进行按其对应加工工艺进行切割加工工作，尤其应对一些壁厚较高的导管，其在激光切割中耗时长，易在表面产生熔渣，导致切割精度降低，需人工后期返修，影响航空航天飞行器制造进度和产品质量。

因此，本领域技术人员提供了一种航天航空导管激光切割装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种航天航空导管激光切割装置，其包括：

切割机台；

上安装壳，固定在所述切割机台的上端面一侧；

传输装夹组件，可相对横向滑动的设置在所述上安装壳内，所述传输装夹组件用于对航天航空导管进行水平夹持固定；

导向架空组件，竖直固定在所述切割机台上远离所述传输装夹组件的一侧，所述导向架空组件对航天航空导管的切割端进行承载架空，并辅助航天航空导管进行水平传输导向；以及

激光切割组件，设置在所述切割机台的上方远离所述上安装壳的一侧，用于对航天航空导管进行多方式切割分离。

进一步，作为优选，所述传输装夹组件包括：

固定导架，横向嵌入固定在所述切割机台的上端面；

内螺杆，通过轴承可相对转动的横向设置在所述固定导架内，所述固定导架上安装有旋转电机，所述旋转电机的输出端与所述内螺杆相连接固定；

导向座，通过螺纹啮合传动作用滑动连接在所述内螺杆上；

承接架，竖直固定在所述导向座的上端，所述承接架的一侧固定有外传动件；

旋转盘体，可相对转动的同轴设置在所述外传动件内；

定位夹件，为圆周阵列设置的多个，各所述定位夹件均排列设置在所述旋转盘体内，用于对航天航空导管装夹固定；以及

驱动电机，安装在所述承接架上，所述驱动电机的输出端通过齿轮啮合作用与所述旋转盘体连接传动，并驱动所述旋转盘体进行正向以及反向旋转。

进一步，作为优选，所述导向架空组件包括：

上连机体一，固定在所述切割机台的上端面；

传输套件，横向固定在所述上连机体一上，所述传输套件与所述传输装夹组件之间呈同心圆结构；

伸缩导杆，圆周阵列固定在所述传输套件内；以及

滚轴体，与各所述伸缩导杆一一对应设置，所述滚轴体分别转动连接在所述伸缩导杆的输出端，并与航天航空导管相抵靠接触。

进一步，作为优选，所述激光切割组件包括：

支撑柱；

内丝杠，竖直固定在所述支撑柱上，所述内丝杠上可相对竖向滑动的设置有安装架，且所述内丝杠上安装有传动链板，所述传动链板的一端与所述安装架相连接固定；以及

激光切割装置，竖直固定在所述安装架的一端。

进一步，作为优选，所述激光切割装置包括：

固定环架，被构造成弧形结构，

激光切头二，固定在所述固定环架的一侧，所述激光切头二垂直架空在航天航空导管上方；

激光切头一，可相对滑动的设置在所述固定环架上，所述固定环架上设有齿槽，且所述激光切头一上设有驱动齿件，所述驱动齿件与齿槽相啮合传动；

外环件，可相对转动设置的在固定环架外，所述外环件与固定环架呈同轴设置；以及

限位内衬，贴合固定在所述外环件内，所述限位内衬在外环件的旋转作用下分别与所述激光切头一以及激光切头二相抵靠接触。

进一步，作为优选，所述激光切头一与所述激光切头二的结构相似，其中，所述激光切头一与所述激光切头二共同包括：

外轴套；

上连机体二，可相对滑动的同轴设置在所述外轴套内；

切割头，同轴设置在上连机体二上；

内弹簧，左右对称连接在所述切割头的两侧位置，所述内弹簧的一端与所述外轴套相连接；以及

导轮件，可相对转动的设置在所述上连机体二上远离所述切割头的一侧。

进一步，作为优选，所述限位内衬的两侧截面均被构造成弧形结构，且所述限位内衬的中间段截面与所述外环件之间呈同轴等距。

进一步，作为优选，所述激光切头一还包括：微调伸缩装置，所述微调伸缩装置连接在所述切割头与上连机体二之间，以便所述切割头能够相对上连机体二进行位移滑动；所述微调伸缩装置包括：

密封轴仓，为对称设置的两个，各所述密封轴仓均固定在所述上连机体二上；

活塞，可相对滑动的设置在所述密封轴仓内，所述活塞的一端固定有外支杆，所述外支杆的另一端与所述切割头相连接固定；

支撑弹簧，对称连接在所述活塞上，所述支撑弹簧的另一端与所述密封轴仓相连接固定；以及

气压管，分别连通在所述密封轴仓上，所述上连机体二上安装有微型气泵，所述微型气泵的输出端与所述气压管相连通。

进一步，作为优选，所述密封轴仓上还设置有排气孔，使得当所述活塞在气压推动下由切割头对航天航空导管进行切割时，活塞在位移并到达至排气孔时进行复位，从而使得切割头在航天航空导管上形成三角切槽口。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明中，在切割机台上设置有传输装夹组件，传输装夹组件能够对航天航空导管进行夹持定位，其中，可由导向座的横向位移滑动作用配合驱动电机驱动旋转盘体进行正向或反向旋转，此时激光切割组件处于航天航空导管外垂直方位，从而实现对航天航空导管的多工艺切割加工；而在激光切割时，分别由激光切头二配合激光切头一进行独立或同步切割工作，其中，激光切头一与激光切头二均滑动设置在外轴套内，通过外环件的旋转作用使得限位内衬能够对应抵靠在激光切头一与激光切头二上，从而使得各切割头中的内聚焦镜将大功率激光束聚焦所形成一个细小的焦点能够定位在航天航空导管导管上，实现切割工作；尤其在应对壁厚较高的航天航空导管，为防止过度停留在同一点位所造成的熔渣粘附现象，由激光切头一与激光切头二同步进行切割工作，其中，激光切头一能够在微调伸缩装置的伸缩调节下在航天航空导管上形成三角切槽口，再由激光切头二按三角切槽口进行环切工作，从而实现对高厚度航天航空导管的切割分离，保证切割精度，避免后期多次返修。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中传输装夹组件的结构示意图；

图3为本发明中导向架空组件的结构示意图；

图4为本发明中激光切割组件的结构示意图；

图5为本发明中激光切割装置的结构示意图；

图6为本发明中激光切头一的结构示意图；

图7为本发明中微调伸缩装置的结构示意图；

图8为本发明中航天航空导管切割方式的结构示意图；

图中：1切割机台、2上安装壳、3导向架空组件、31上连机体一、32传输套件、33伸缩导杆、34滚轴体、4传输装夹组件、41固定导架、42内螺杆、43导向座、44承接架、45外传动件、46旋转盘体、47定位夹件、48驱动电机、5激光切割组件、51支撑柱、52内丝杠、53传动链板、6激光切割装置、61固定环架、62限位内衬、63外环件、7激光切头一、71外轴套、72上连机体二、73切割头、74内弹簧、75导轮件、8激光切头二、9微调伸缩装置、91密封轴仓、92活塞、93外支杆、94支撑弹簧、95气压管、96排气孔。

实施方式

请参阅图1，本发明实施例中，一种航天航空导管激光切割装置，其包括：

切割机台1；

上安装壳2，固定在所述切割机台1的上端面一侧；

传输装夹组件4，可相对横向滑动的设置在所述上安装壳2内，所述传输装夹组件4用于对航天航空导管进行水平夹持固定；

导向架空组件3，竖直固定在所述切割机台1上远离所述传输装夹组件4的一侧，所述导向架空组件3对航天航空导管的切割端进行承载架空，并辅助航天航空导管进行水平传输导向；以及

激光切割组件5，设置在所述切割机台1的上方远离所述上安装壳2的一侧，用于对航天航空导管进行多方式切割分离。

本实施例中，所述传输装夹组件4包括：

固定导架41，横向嵌入固定在所述切割机台1的上端面；

内螺杆42，通过轴承可相对转动的横向设置在所述固定导架41内，所述固定导架41上安装有旋转电机，所述旋转电机的输出端与所述内螺杆42相连接固定；

导向座43，通过螺纹啮合传动作用滑动连接在所述内螺杆42上；

承接架44，竖直固定在所述导向座43的上端，所述承接架44的一侧固定有外传动件45；

旋转盘体46，可相对转动的同轴设置在所述外传动件45内；

定位夹件47，为圆周阵列设置的多个，各所述定位夹件47均排列设置在所述旋转盘体46内，用于对航天航空导管装夹固定；以及

驱动电机48，安装在所述承接架44上，所述驱动电机48的输出端通过齿轮啮合作用与所述旋转盘体46连接传动，并驱动所述旋转盘体46进行正向以及反向旋转，也就是说，在对航天航空导管的激光切割中，由内螺杆的正向或反向旋转作用从而驱动导向座进行横向位移，而在位移中，驱动电机能够同步驱动旋转盘体进行正向或反向转动，此时激光切割组件处于固定点位，并垂直于航天航空导管的外表面，从而实现航天航空导管中的切割开孔或截断分离。

作为较佳的实施例，所述导向架空组件3包括：

上连机体一31，固定在所述切割机台1的上端面；

传输套件32，横向固定在所述上连机体一31上，所述传输套件32与所述传输装夹组件4之间呈同心圆结构；

伸缩导杆33，圆周阵列固定在所述传输套件32内；以及

滚轴体34，与各所述伸缩导杆33一一对应设置，所述滚轴体34分别转动连接在所述伸缩导杆33的输出端，并与航天航空导管相抵靠接触，在传输装夹组件完成定位装夹后，滚轴体能够通过伸缩导杆的伸缩作用对航天航空导管进行二次夹护，以便航天航空导管能呈水平架空，并在加工中可通过滚轴体辅助航天航空导管进行位移旋转。

本实施例中，所述激光切割组件5包括：

支撑柱51；

内丝杠52，竖直固定在所述支撑柱51上，所述内丝杠52上可相对竖向滑动的设置有安装架，且所述内丝杠上安装有传动链板53，所述传动链板53的一端与所述安装架相连接固定；以及

激光切割装置6，竖直固定在所述安装架的一端，由安装架的竖向位移滑动作用使得激光切割装置的切割焦点定位在航天航空导管表面，从而实现对航天航空导管的切割工作。

本实施例中，所述激光切割装置6包括：

固定环架61，被构造成弧形结构；

激光切头二8，固定在所述固定环架61的一侧，所述激光切头二8垂直架空在航天航空导管上方；

激光切头一7，可相对滑动的设置在所述固定环架61上，所述固定环架61上设有齿槽，且所述激光切头一7上设有驱动齿件（图中未示出），所述驱动齿件与齿槽相啮合传动；

外环件63，可相对转动设置的在固定环架61外，所述外环件63与固定环架61呈同轴设置；以及

限位内衬62，贴合固定在所述外环件63内，所述限位内衬62在外环件63的旋转作用下分别与所述激光切头一7以及激光切头二8相抵靠接触，也就是说，在使用中，激光切头一能够沿着固定环架进行位移调整，从而使得激光切头一的切割焦点能初步靠近激光切头二的切割焦点，此时限位内衬能够在外环件的偏转作用下与各激光切头一以及激光切头二相抵靠，从而将激光切头一与激光切头二的切割焦点定位在航天航空导管上，而当限位内衬单独与激光切头一或激光切头二中的其中一个相接触时，其能够对应的进行独立切割工作。

本实施例中，所述激光切头一7与所述激光切头二8的结构相似，其中，所述激光切头一7与所述激光切头二8共同包括：

外轴套71；

上连机体二72，可相对滑动的同轴设置在所述外轴套71内；

切割头73，同轴设置在上连机体二72上；

内弹簧74，左右对称连接在所述切割头73的两侧位置，所述内弹簧74的一端与所述外轴套71相连接；以及

导轮件75，可相对转动的设置在所述上连机体二72上远离所述切割头73的一侧。

作为较佳的实施例，所述限位内衬62的两侧截面均被构造成弧形结构，且所述限位内衬62的中间段截面与所述外环件63之间呈同轴等距，也就是说，该限位内衬在初步接触导轮件时并逐步偏转时，此时对应的切割头的切割焦点能够逐步靠近航天航空导管，从而实现对不同壁厚的航天航空导管切割工作。

本实施例中，所述激光切头一7还包括：微调伸缩装置9，所述微调伸缩装置9连接在所述切割头73与上连机体二72之间，以便所述切割头73能够相对上连机体二72进行位移滑动；所述微调伸缩装置9包括：

密封轴仓91，为对称设置的两个，各所述密封轴仓91均固定在所述上连机体二72上；

活塞92，可相对滑动的设置在所述密封轴仓91内，所述活塞92的一端固定有外支杆93，所述外支杆93的另一端与所述切割头73相连接固定；

支撑弹簧94，对称连接在所述活塞95上，所述支撑弹簧94的另一端与所述密封轴仓91相连接固定；以及

气压管95，分别连通在所述密封轴仓91上，所述上连机体二72上安装有微型气泵（图中未示出），所述微型气泵的输出端与所述气压管95相连通。

本实施例中，所述密封轴仓91上还设置有排气孔96，使得当所述活塞92在气压推动下由切割头73对航天航空导管进行切割时，活塞92在位移并到达至排气孔96时进行复位，从而使得切割头73在航天航空导管上形成三角切槽口，尤其在应对高壁厚的航天航空导管切割中，由激光切头一优先进行切割工作，此时激光切头一的切割焦点处于航天航空导管表面，通过微型气泵的供气增压作用使得激光切头一上切割头的切割焦点能够逐步深入航天航空导管壁内（航天航空导管处于旋转状态），而当密封轴仓中的活塞位移并到达至排气孔时，增压气体从排气孔瞬间排出，从而实现切割头的切割焦点复位，以在航天航空导管上形成三角切槽口，用于作用激光切头二的预设切入口，此时再由激光切头二按照三角切槽口进行切割，从而提高切割效率，且尤其能有效避免长时间顿留所导致的熔渣粘附。

具体地，在使用中，传输装夹组件能够对航天航空导管进行夹持定位，其中，可由导向座的横向位移滑动作用配合驱动电机驱动旋转盘体进行正向或反向旋转，以便航天航空导管能够相对激光切割组件进行位移偏转，从而实现航天航空导管上的开孔或截断分离，其中，限位内衬能够在外环件的偏转作用下与各激光切头一以及激光切头二相抵靠，从而将激光切头一与激光切头二的切割焦点定位在航天航空导管上，使得激光切头一与激光切头二同步进行切割工作，而优先通过激光切头一在航天航空导管上形成三角切槽口，再由激光切头二沿三角切槽口进行环切工作，以便对高厚度航天航空导管进行高精度截断。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种航天航空导管激光切割装置，其特征在于：其包括：

切割机台(1)；

上安装壳(2)，固定在所述切割机台(1)的上端面一侧；

传输装夹组件(4)，可相对横向滑动的设置在所述上安装壳(2)内，所述传输装夹组件(4)用于对航天航空导管进行水平夹持固定；

导向架空组件(3)，竖直固定在所述切割机台(1)上远离所述传输装夹组件(4)的一侧，所述导向架空组件(3)对航天航空导管的切割端进行承载架空，并辅助航天航空导管进行水平传输导向；以及

激光切割组件(5)，设置在所述切割机台(1)的上方远离所述上安装壳(2)的一侧，用于对航天航空导管进行多方式切割分离；

所述传输装夹组件(4)包括：

固定导架(41)，横向嵌入固定在所述切割机台(1)的上端面；

内螺杆(42)，通过轴承可相对转动的横向设置在所述固定导架(41)内，所述固定导架(41)上安装有旋转电机，所述旋转电机的输出端与所述内螺杆(42)相连接固定；

导向座(43)，通过螺纹啮合传动作用滑动连接在所述内螺杆(42)上；

承接架(44)，竖直固定在所述导向座(43)的上端，所述承接架(44)的一侧固定有外传动件(45)；

旋转盘体(46)，可相对转动的同轴设置在所述外传动件(45)内；

定位夹件(47)，为圆周阵列设置的多个，各所述定位夹件(47)均排列设置在所述旋转盘体(46)内，用于对航天航空导管装夹固定；以及

驱动电机(48)，安装在所述承接架(44)上，所述驱动电机(48)的输出端通过齿轮啮合作用与所述旋转盘体(46)连接传动，并驱动所述旋转盘体(46)进行正向以及反向旋转；

所述导向架空组件(3)包括：

上连机体一(31)，固定在所述切割机台(1)的上端面；

传输套件(32)，横向固定在所述上连机体一(31)上，所述传输套件(32)与所述传输装夹组件(4)之间呈同心圆结构；

伸缩导杆(33)，圆周阵列固定在所述传输套件(32)内；以及

滚轴体(34)，与各所述伸缩导杆(33)一一对应设置，所述滚轴体(34)分别转动连接在所述伸缩导杆(33)的输出端，并与航天航空导管相抵靠接触；

所述激光切割组件(5)包括：

支撑柱(51)；

内丝杠(52)，竖直固定在所述支撑柱(51)上，所述内丝杠(52)上可相对竖向滑动的设置有安装架，且所述内丝杠上安装有传动链板(53)，所述传动链板(53)的一端与所述安装架相连接固定；以及

激光切割装置(6)，竖直固定在所述安装架的一端。

2.根据权利要求1所述的一种航天航空导管激光切割装置，其特征在于：所述激光切割装置(6)包括：

固定环架(61)，被构造成弧形结构；

激光切头二(8)，固定在所述固定环架(61)的一侧，所述激光切头二(8)垂直架空在航天航空导管上方；

激光切头一(7)，可相对滑动的设置在所述固定环架(61)上，所述固定环架(61)上设有齿槽，且所述激光切头一(7)上设有驱动齿件，所述驱动齿件与齿槽相啮合传动；

外环件(63)，可相对转动设置的在固定环架(61)外，所述外环件(63)与固定环架(61)呈同轴设置；以及

限位内衬(62)，贴合固定在所述外环件(63)内，所述限位内衬(62)在外环件(63)的旋转作用下分别与所述激光切头一(7)以及激光切头二(8)相抵靠接触。

3.根据权利要求2所述的一种航天航空导管激光切割装置，其特征在于：所述激光切头一(7)与所述激光切头二(8)的结构相似，其中，所述激光切头一(7)与所述激光切头二(8)共同包括：

外轴套(71)；

上连机体二(72)，可相对滑动的同轴设置在所述外轴套(71)内；

切割头(73)，同轴设置在上连机体二(72)上；

内弹簧(74)，左右对称连接在所述切割头(73)的两侧位置，所述内弹簧(74)的一端与所述外轴套(71)相连接；以及

导轮件(75)，可相对转动的设置在所述上连机体二(72)上远离所述切割头(73)的一侧。

4.根据权利要求3所述的一种航天航空导管激光切割装置，其特征在于：所述限位内衬(62)的两侧截面均被构造成弧形结构，且所述限位内衬(62)的中间段截面与所述外环件(63)之间呈同轴等距。

5.根据权利要求4所述的一种航天航空导管激光切割装置，其特征在于：所述激光切头一(7)还包括：微调伸缩装置(9)，所述微调伸缩装置(9)连接在所述切割头(73)与上连机体二(72)之间，以便所述切割头(73)能够相对上连机体二(72)进行位移滑动；所述微调伸缩装置(9)包括：

密封轴仓(91)，为对称设置的两个，各所述密封轴仓(91)均固定在所述上连机体二(72)上；

活塞(92)，可相对滑动的设置在所述密封轴仓(91)内，所述活塞(92)的一端固定有外支杆(93)，所述外支杆(93)的另一端与所述切割头(73)相连接固定；

支撑弹簧(94)，对称连接在所述活塞(92)上，所述支撑弹簧(94)的另一端与所述密封轴仓(91)相连接固定；以及

气压管(95)，分别连通在所述密封轴仓(91)上，所述上连机体二(72)上安装有微型气泵，所述微型气泵的输出端与所述气压管(95)相连通。

6.根据权利要求5所述的一种航天航空导管激光切割装置，其特征在于：所述密封轴仓(91)上还设置有排气孔(96)，使得当所述活塞(92)在气压推动下由切割头(73)对航天航空导管进行切割时，活塞(92)在位移并到达至排气孔(96)时进行复位，从而使得切割头(73)在航天航空导管上形成三角切槽口。