CN114800881B - 一种面对称罩体试样环切割装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种面对称罩体试样环切割装置，属于复合材料机械加工领域；包括台架组件(1)、垂直传动组件(2)、主轴箱托架(3)、水平传动组件(4)、主轴箱组件(5)、托架组件(6)、旋转传动组件(7)、摇臂深度检测组件(8)、集水槽组件(9)；本发明可以有效的解决找正时间长、长度和内腔深度测量、刀具相对较小、切削参数小、加工效率偏低的难题，能够实现石英纤维增强陶瓷基复合材料面对称异型罩体的快速高精度加工。

Description

一种面对称罩体试样环切割装置
技术领域
本发明属于复合材料机械加工领域，涉及一种面对称罩体试样环切割装置。
背景技术
罩体是航天飞行器在恶劣环境下正常工作的重要功能结构件，承担着高温透波、防热、隔热等重要作用。罩体一般采用石英纤维增强陶瓷基复合材料，陶瓷材料的高脆性、高硬度和高耐磨性造成加工易出现崩边、裂纹等缺陷。异型罩体为复杂曲面薄壁结构件，其内腔深度大、封闭、狭窄，并且没有准确的定位基准面和可靠的装夹型面，加工难度大。罩体试样环主要采用龙门三轴设备进行切割，占用机床时间较长。主要加工难点如下：
(1)传统的车削、磨削的两轴加工设备仅适用于回转体罩体加工，无法满足异型复杂结构罩体高精度加工要求，尤其是内腔深度大、封闭、狭窄，环向和轴向均存在厚度变化，在找正时需要花费大量的时间才能确定正确的位置，翻转工序后又要重复找正的过程，浪费很长的在线时间。
(2)石英纤维增强陶瓷基复合材料高脆性、高硬度和高耐磨性对加工所用的刀具要求较高。
(3)罩体的工装装夹、基准面传递、刀具以及测量环节都会对加工精度造成影响，而每个单因素误差源又随着加工工况不同存在一定的波动。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提出一种面对称罩体试样环切割装置，可以有效的解决找正时间长、长度和内腔深度测量、刀具相对较小、切削参数小、加工效率偏低的难题，能够实现石英纤维增强陶瓷基复合材料面对称异型罩体的快速高精度加工。
本发明解决技术的方案是：
一种面对称罩体试样环切割装置，包括台架组件、垂直传动组件、主轴箱托架、水平传动组件、主轴箱组件、托架组件、旋转传动组件、摇臂深度检测组件、集水槽组件；
其中，台架组件用于支撑主轴箱组件与摇臂深度检测组件，同时为垂直传动组件、水平传动组件、托架组件和旋转传动组件提供工作空间，为主轴箱组件提供垂直、水平移动的行程空间；
垂直传动组件支撑定位主轴箱托架；垂直传动组件可带动主轴箱托架、水平传动组件和主轴箱组件整体做竖直方向的往复运动，用于调整锯片切割位置的高度；
水平传动组件安装在主轴箱托架侧壁，主轴箱组件放置在水平传动组件上表面；水平传动组件依附于主轴箱托架，连接和支撑主轴箱组件，操控主轴箱组件做水平方向往复运动，用于锯片切割时的进刀和退刀；
托架组件用于支撑、夹紧外部异型罩体毛坯；
旋转传动组件安装在集水槽组件上方，支撑和连接托架组件，操控其旋转，用于试样环切割过程；
摇臂深度检测组件安装在集水槽组件上方，用于检测外部异型罩体毛坯内腔深度，实现外部异型罩体毛坯的切割高度定位；
集水槽组件固定安装在台架组件下方，为主轴箱组件在外部异型罩体毛坯上切割试样环提供基础动力，为污水收集排放提供抽水泵的动力。
在上述的一种面对称罩体试样环切割装置，所述垂直传动组件包括第一手轮、第一刹车块、第一传动丝杠、第一轴承座、第一线轨、第一传动螺母、第一滑块、指针；
第一手轮直接与第一传动丝杠连接，通过转动第一手轮实现第一传动丝杠转动；
通过第一刹车块固定第一传动丝杠，防止第一传动丝杠转动；
第一轴承座用于支撑第一传动丝杠，起到定位的作用；
第一线轨用于支撑第一滑块；第一滑块与主轴箱托架联接为一体，实现在滑轨上垂直滑动；
第一传动螺母与主轴箱托架连接，其相对位置固定，通过传动丝杠推动传动螺母实现主轴箱托架、主轴箱组件的升降移动；
指针安装在第一滑块上，与刻度尺配合用于调整锯片时的位置指示标识；
使用时，摇动第一手轮，带动第一传动丝杠旋转，推动第一传动螺母和主轴箱托架、第一滑块沿第一线轨做往复升降运动，调整完毕后，锁紧第一刹车块，可固定垂直传动组件相对位置固定不动，实现锁紧功能。
在上述的一种面对称罩体试样环切割装置，所述主轴箱托架连接垂直传动组件和水平传动组件，并支撑主轴箱组件，共同依附在台架组件上，起桥梁纽带作用，保持主轴箱组件垂直方向的相对位置精度。
在上述的一种面对称罩体试样环切割装置，所述水平传动组件包括第二手轮、第二刹车块、前轴承盖、前轴承、第二传动丝杠、第二传动螺母、第二线轨、第二滑块、后轴承盖、后轴承；
第二手轮直接与第二传动丝杠连接，通过转动手轮可实现丝杠转动；
第二刹车块安装在第二手轮与前轴承盖之间，具有抱紧刹车功能，可固定第二传动丝杠，防止不使用时转动；
轴承盖、,和轴承、安装在主轴箱托架的承孔内，用于支撑和定位第二传动丝杠，实现转动功能；
第二传动螺母与主轴箱组件连接，用于推动主轴箱组件水平移动；
第二线轨固定在主轴箱托架上，与第二滑块配合，支撑主轴箱组件，并实现沿第二线轨水平方向往复滑动的功能；
使用时，摇动第二手轮，带动第二传动丝杠旋转，推动第二传动螺母和主轴箱组件、第二滑块沿第二线轨做水平方向往复运动，调整完毕后，锁紧第二刹车块，可固定水平传动组件相对位置固定不动，实现锁紧功能。
在上述的一种面对称罩体试样环切割装置，所述主轴箱组件包括主轴箱箱体、皮带张紧器、电机、皮带、皮带轮、个轴承盖、主轴基座、主轴、保护罩、锯片；
主轴箱箱体安装在水平传动组件的滑块上；主轴箱箱体内部竖直安装电机；电机轴与皮带轮通过键连接，实现动力传递；主轴基座竖直安装在主轴箱箱体的近罩体侧；主轴通过轴承与主轴基座配合；个轴承盖用于固定主轴；主轴上端安装皮带轮，通过皮带与电机皮带轮配合成皮带传动副以传动切割动力；主轴下端安装锯片，用于切割试样环；皮带张紧器安装在主轴箱箱体的上端面，用于调整皮带的松紧度；保护罩罩在主轴基座的外侧；
使用时，电机开始旋转并达到额定转速，通过皮带轮、皮带将动力传递到主轴，主轴带动锯片高速旋转切割试样环。
在上述的一种面对称罩体试样环切割装置，所述托架组件包括托架、球窝底托、压板、压板固定架、定位基座、球头螺杆；
托架安装在旋转传动组件上；
球窝底托托架对应位置上，用于贴合外部异型罩体毛坯型面，托起外部异型罩体毛坯小端；
定位基座安装在托架的对应位置上；定位基座上的螺纹结构与球头螺杆配合；球头螺杆与压板配合；压板固定架限制压板上下左右方向的移动量，仅实现沿水平方向移动；压板具有和外部异型罩体毛坯型面对应位置相同的定位型面，用于定位和夹紧外部异型罩体毛坯；
使用时，将外部异型罩体毛坯吊装到托架内，使外部异型罩体毛坯小端球形端面与球窝底托的球形凹槽接触；调整球头螺杆推动压板沿压板固定架方向移动并压紧和调整定位外部异型罩体毛坯。
在上述的一种面对称罩体试样环切割装置，所述旋转传动组件包括第三手轮、第三刹车块、传动轴、第二轴承座、主动伞齿、从动伞齿、伞齿座、第一防水罩、万向传动装置、主动齿轮、惰齿、从动齿轮、第二防水罩、法兰；
第二轴承座安装在台架组件上的对应位置上，用于固定传动轴；靠近操作端安装有第三刹车块，用于在传动轴不旋转时锁紧传动轴，防止误转；传动轴靠近操作端安装有第三手轮，另一端安装主动伞齿，与从动伞齿配合，传递旋转力矩；第一防水罩安装在台架上，用于以上部件的防尘防水保护；第二防水罩罩在主动齿轮、惰齿、从动齿轮的上方；
伞齿座安装在台架对应位置上，伞齿安装在伞齿座内，从动伞齿连接万向传动装置的一端，万向传动装置另一端安装在减速齿轮的主动齿轮上，将动力从第三手轮经传动轴、万向传动装置传递到减速主动齿轮上；
主动齿轮、惰齿和从动齿轮联结成减速传动副，保证操作者手动切割试样环的过程中，外部异型罩体毛坯稳定匀速的旋转；
从动齿轮上安装有法兰，法兰与托架组件连接，将旋转传动组件和托架组件连接成一体，保证手动转动第三手轮的同时，托架组件与外部异型罩体毛坯同步匀速旋转的目的，实现试样环切割的动作。
在上述的一种面对称罩体试样环切割装置，所述摇臂深度检测组件包括检测摇臂立柱、第一摇臂、第二摇臂、齿轮、齿条、齿轮轴、第四手轮、卷簧、延长杆、发光测头；
检测摇臂立柱安装在台架的对应位置上，上端安装有第一摇臂和第二摇臂；第二摇臂末端安装有齿轮、齿条、齿轮轴、第四手轮和卷簧；
齿条上安装有延长杆和发光测头；当发光测头碰触到罩体时，发光提示，实现检测内腔深度；
使用时，推动第一摇臂和第二摇臂，转动第四手轮，使齿轮转动并压缩卷簧，带动齿条向下移动；同时带动延长杆和发光测头向下移动并碰触罩体内腔球窝发光示警；停止转动第四手轮并保持当前位置不动，读取刻度即可知道内腔深度。
在上述的一种异型罩体试样环线切割装置，所述的集水槽组件包括水槽和水泵；水槽为长方体结构，水泵设置在水槽的上表面；
使用时，水槽用于收集废水，水泵用于排除废水。
在上述的一种异型罩体试样环线切割装置，切割装置的切割方法为：
步骤一，安装罩体，将摇臂深度检测组件向远离托架组件方向旋转°，实现不影响外部异型罩体毛坯吊装放置在托架组件内的操作过程；
检查外部异型罩体毛坯是否有缺陷，确认无误后用专用吊带捆扎好，使用吊车将外部异型罩体毛坯吊装放置工作的托架组件上，确认外部异型罩体毛坯小端与球窝底托紧密贴合；再使用扭紧球头螺杆固定外部异型罩体毛坯；
摇动垂直进给组件2的第一手轮，使锯片高于外部异型罩体毛坯上表面；摇动水平进给丝杠，使锯片悬于外部异型罩体毛坯上表面3-5mm；
测量并调整外部异型罩体毛坯圆周方向12、3、6、9点钟方向的上表面到锯片的距离，调整间隙至测量结果不超过0.5mm；
锁紧球头螺杆，并确认外部异型罩体毛坯与球窝无间隙；
步骤二，测量内腔深度，调整锯片高度；安装内腔深度摇臂深度检测组件的延长杆和发光测头，确认配合面贴合紧密无间隙、无异物，锁紧；
操作第四手轮向下缓慢移动发光测头，至发光测头接触外部异型罩体毛坯内腔球窝内表面并发光的瞬间，停止并保持不动；读取齿条上刻度尺的刻度并记录；反复测量，直至找到最大数值；
计算内腔深度，并按照计算结果调整锯片高度；
步骤三，切割试样环，打开主轴电机空气开关，打开冷却液喷嘴；缓慢匀速摇动水平传动组件的第二手轮，使锯片稳定匀速切入外部异型罩体毛坯内部，直至切透；
缓慢匀速摇动旋转传动组件，使托架组件稳定匀速旋转，根据外部异型罩体毛坯轮廓曲线形状，互相补偿水平传动组件和旋转传动组件，逐段切透各部位；向远离外部异型罩体毛坯方向移走锯片；
待试样环全部切割分离后，松开紧固螺栓，妥善放置。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
(1)本发明针对石英纤维增强陶瓷基复合材料面对称异型罩体的结构特点，制定了特有的夹持方式，实现快速定位。改变了传统找正时手工支撑内腔和调整工装耗时较长的现状，提升找正效率；
(2)本发明针对石英纤维增强陶瓷基复合材料面对称异型罩体的结构特点，制定了特有的内腔深度检测装置，舍弃机床在线外型面和内腔检测时需要更换侧铣头和专用检测刀具的方法，采用摇臂检测装置和发光检测测针，实现高精度检测，其中发光检测测针精度在±0.05mm内，二者结合简化操作步骤，减少找正时间；
(3)本发明针对石英纤维增强陶瓷基复合材料面对称异型罩体的结构特点，制定了特有的刀具改进方法，采用Φ300mm的金刚石切片刀具，由原来背风面外型面和内腔迎风面分开切割，更改为在外型面圆周方向切割，可一次性完整的切割试样环，实现高效加工；
(4)本发明针对石英纤维增强陶瓷基复合材料面对称异型罩体的结构特点，制定了特有刀具切削参数，由原来机床在线切割的分层进刀、低转速低进给改为一次切透，再旋转沿圆周方向环切的方式，可提升效率60％。
附图说明
图1为本发明切割装置示意图；
图2为本发明垂直传动组件和主轴箱托架示意图；
图3为本发明水平传动组件示意图；
图4为本发明主轴箱组件示意图；
图5为本发明托架组件示意图；
图6为本发明旋转传动组件示意图；
图7为本发明摇臂深度检测组件示意图；
图8为本发明水槽组件示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步阐述。
本发明克服现有技术应用能力的不足，提出一种面对称罩体试样环切割装置，该装置可以有效的解决找正时间长、长度和内腔深度测量、刀具相对较小、切削参数小、加工效率偏低的难题，能够实现石英纤维增强陶瓷基复合材料面对称异型罩体的快速高精度加工。
面对称罩体试样环切割装置，如图1所示，包括台架组件1、垂直传动组件2、主轴箱托架3、水平传动组件4、主轴箱组件5、托架组件6、旋转传动组件7、摇臂深度检测组件8、集水槽组件9。
其中，台架组件1用于支撑主轴箱组件5与摇臂深度检测组件8，同时为垂直传动组件2、水平传动组件4、托架组件6和旋转传动组件7提供工作空间，为主轴箱组件5提供垂直、水平移动的行程空间。
垂直传动组件2支撑定位主轴箱托架3；垂直传动组件2可带动主轴箱托架3、水平传动组件4和主轴箱组件5整体做竖直方向的往复运动，用于调整锯片切割位置的高度。
水平传动组件4安装在主轴箱托架3侧壁，主轴箱组件5放置在水平传动组件4上表面；水平传动组件4依附于主轴箱托架3，连接和支撑主轴箱组件5，操控主轴箱组件5做水平方向往复运动，用于锯片切割时的进刀和退刀。
托架组件6用于支撑、夹紧外部异型罩体毛坯。
旋转传动组件7安装在集水槽组件9上方，支撑和连接托架组件6，操控其旋转，用于试样环切割过程。
摇臂深度检测组件8安装在集水槽组件9上方，用于检测外部异型罩体毛坯内腔深度，实现外部异型罩体毛坯的切割高度定位。
集水槽组件9固定安装在台架组件1下方，为主轴箱组件5在外部异型罩体毛坯上切割试样环提供基础动力，为污水收集排放提供抽水泵的动力。
如图2所示，垂直传动组件2包括第一手轮201、第一刹车块202、第一传动丝杠203、第一轴承座204、第一线轨205、第一传动螺母206、第一滑块207、指针208。
第一手轮201直接与第一传动丝杠203连接，通过转动第一手轮201实现第一传动丝杠203转动。
通过第一刹车块202固定第一传动丝杠203，防止第一传动丝杠203转动。
第一轴承座204用于支撑第一传动丝杠203，起到定位的作用。
第一线轨205用于支撑第一滑块207；第一滑块207与主轴箱托架3联接为一体，实现在滑轨上垂直滑动。
第一传动螺母206与主轴箱托架3连接，其相对位置固定，通过传动丝杠推动传动螺母实现主轴箱托架3、主轴箱组件5的升降移动。
指针208安装在第一滑块207上，与刻度尺配合用于调整锯片时的位置指示标识。
使用时，摇动第一手轮201，带动第一传动丝杠203旋转，推动第一传动螺母206和主轴箱托架3、第一滑块207沿第一线轨205做往复升降运动，调整完毕后，锁紧第一刹车块202，可固定垂直传动组件2相对位置固定不动，实现锁紧功能。
主轴箱托架3连接垂直传动组件2和水平传动组件4，并支撑主轴箱组件5，共同依附在台架组件1上，起桥梁纽带作用，保持主轴箱组件5垂直方向的相对位置精度。
如图3所示，水平传动组件4包括第二手轮401、第二刹车块402、前轴承盖403、前轴承404、第二传动丝杠405、第二传动螺母406、第二线轨407、第二滑块408、后轴承盖409、后轴承410。
第二手轮401直接与第二传动丝杠405连接，通过转动手轮可实现丝杠转动。
第二刹车块402安装在第二手轮401与前轴承盖之间，具有抱紧刹车功能，可固定第二传动丝杠405，防止不使用时转动。
轴承盖403、409,和轴承404、410安装在主轴箱托架3的承孔内，用于支撑和定位第二传动丝杠405，实现转动功能。
第二传动螺母406与主轴箱组件5连接，用于推动主轴箱组件水平移动。
第二线轨407固定在主轴箱托架3上，与第二滑块408配合，支撑主轴箱组件5，并实现沿第二线轨407水平方向往复滑动的功能。
使用时，摇动第二手轮401，带动第二传动丝杠405旋转，推动第二传动螺母406和主轴箱组件5、第二滑块408沿第二线轨407做水平方向往复运动，调整完毕后，锁紧第二刹车块402，可固定水平传动组件4相对位置固定不动，实现锁紧功能。
如图4所示，主轴箱组件5包括主轴箱箱体501、皮带张紧器502、电机503、皮带504、皮带轮505、2个轴承盖506、主轴基座507、主轴508、保护罩509、锯片511。
主轴箱箱体501安装在水平传动组件4的滑块上；主轴箱箱体501内部竖直安装电机503；电机轴与皮带轮505通过键连接，实现动力传递；主轴基座507竖直安装在主轴箱箱体501的近罩体侧；主轴508通过轴承与主轴基座507配合；2个轴承盖506用于固定主轴508；主轴508上端安装皮带轮514，通过皮带504与电机皮带轮505配合成皮带传动副以传动切割动力；主轴508下端安装锯片511，用于切割试样环；皮带张紧器502安装在主轴箱箱体501的上端面，用于调整皮带504的松紧度；保护罩509罩在主轴基座507的外侧；
使用时，电机503开始旋转并达到额定转速，通过皮带轮505、皮带504将动力传递到主轴508，主轴508带动锯片511高速旋转切割试样环。
如图5所示，托架组件6包括托架601、球窝底托602、压板603、压板固定架604、定位基座605、球头螺杆606。
托架601安装在旋转传动组件7上。
球窝底托602托架601对应位置上，用于贴合外部异型罩体毛坯型面，托起外部异型罩体毛坯小端。
定位基座605安装在托架601的对应位置上；定位基座605上的螺纹结构与球头螺杆606配合；球头螺杆606与压板603配合；压板固定架604限制压板603上下左右方向的移动量，仅实现沿水平方向移动；压板603具有和外部异型罩体毛坯型面对应位置相同的定位型面，用于定位和夹紧外部异型罩体毛坯。
使用时，将外部异型罩体毛坯吊装到托架601内，使外部异型罩体毛坯小端球形端面与球窝底托602的球形凹槽接触；调整球头螺杆606推动压板603沿压板固定架604方向移动并压紧和调整定位外部异型罩体毛坯。
如图6所示，旋转传动组件7包括第三手轮701、第三刹车块702、传动轴703、第二轴承座704、主动伞齿705、从动伞齿706、伞齿座707、第一防水罩708、万向传动装置709、主动齿轮710、惰齿712、从动齿轮714、第二防水罩715、法兰716。
第二轴承座704安装在台架组件1上的对应位置上，用于固定传动轴703；靠近操作端安装有第三刹车块702，用于在传动轴703不旋转时锁紧传动轴703，防止误转；传动轴703靠近操作端安装有第三手轮701，另一端安装主动伞齿705，与从动伞齿706配合，传递旋转力矩；第一防水罩708安装在台架上，用于以上部件的防尘防水保护；第二防水罩715罩在主动齿轮710、惰齿712、从动齿轮714的上方。
伞齿座707安装在台架1对应位置上，伞齿706安装在伞齿座707内，从动伞齿706连接万向传动装置709的一端，万向传动装置709另一端安装在减速齿轮的主动齿轮710上，将动力从第三手轮701经传动轴703、万向传动装置709传递到减速主动齿轮710上。
主动齿轮710、惰齿712和从动齿轮714联结成减速传动副，保证操作者手动切割试样环的过程中，外部异型罩体毛坯稳定匀速的旋转。
从动齿轮714上安装有法兰716，法兰716与托架组件6连接，将旋转传动组件7和托架组件6连接成一体，保证手动转动第三手轮701的同时，托架组件6与外部异型罩体毛坯同步匀速旋转的目的，实现试样环切割的动作。
如图7所示，摇臂深度检测组件8包括检测摇臂立柱801、第一摇臂802、第二摇臂803、齿轮804、齿条805、齿轮轴806、第四手轮807、卷簧808、延长杆809、发光测头810。
检测摇臂立柱801安装在台架1的对应位置上，上端安装有第一摇臂802和第二摇臂803；第二摇臂803末端安装有齿轮804、齿条805、齿轮轴806、第四手轮807和卷簧808。
齿条805上安装有延长杆809和发光测头810；当发光测头810碰触到罩体时，发光提示，实现检测内腔深度。
使用时，推动第一摇臂802和第二摇臂803，转动第四手轮807，使齿轮804转动并压缩卷簧808，带动齿条805向下移动；同时带动延长杆809和发光测头810向下移动并碰触罩体内腔球窝发光示警；停止转动第四手轮807并保持当前位置不动，读取刻度即可知道内腔深度。
如图8所示，集水槽组件9包括水槽901和水泵902；水槽901为长方体结构，水泵902设置在水槽901的上表面。
使用时，水槽901用于收集废水，水泵902用于排除废水。
切割装置的切割方法为：
步骤一，安装罩体，将摇臂深度检测组件8向远离托架组件6方向旋转90°，实现不影响外部异型罩体毛坯吊装放置在托架组件6内的操作过程。
检查外部异型罩体毛坯是否有缺陷，确认无误后用专用吊带捆扎好，使用吊车将外部异型罩体毛坯吊装放置工作的托架组件6上，确认外部异型罩体毛坯小端与球窝底托602紧密贴合；再使用扭紧球头螺杆606固定外部异型罩体毛坯。
摇动垂直进给组件2的第一手轮201，使锯片511高于外部异型罩体毛坯上表面；摇动水平进给丝杠，使锯片511悬于外部异型罩体毛坯上表面3-5mm。
测量并调整外部异型罩体毛坯圆周方向12、3、6、9点钟方向的上表面到锯片的距离，调整间隙至测量结果不超过0.5mm。
锁紧球头螺杆606，并确认外部异型罩体毛坯与球窝无间隙。
步骤二，测量内腔深度，调整锯片511高度；安装内腔深度摇臂深度检测组件8的延长杆809和发光测头810，确认配合面贴合紧密无间隙、无异物，锁紧。
操作第四手轮807向下缓慢移动发光测头810，至发光测头810接触外部异型罩体毛坯内腔球窝内表面并发光的瞬间，停止并保持不动；读取齿条805上刻度尺的刻度并记录；反复测量，直至找到最大数值。
计算内腔深度，并按照计算结果调整锯片511高度。
步骤三，切割试样环，打开主轴电机503空气开关，打开冷却液喷嘴；缓慢匀速摇动水平传动组件4的第二手轮401，使锯片511稳定匀速切入外部异型罩体毛坯内部，直至切透。
缓慢匀速摇动旋转传动组件7，使托架组件6稳定匀速旋转，根据外部异型罩体毛坯轮廓曲线形状，互相补偿水平传动组件4和旋转传动组件7，逐段切透各部位；向远离外部异型罩体毛坯方向移走锯片511。
待试样环全部切割分离后，松开紧固螺栓，妥善放置。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种面对称罩体试样环切割装置，其特征在于：包括台架组件(1)、垂直传动组件(2)、主轴箱托架(3)、水平传动组件(4)、主轴箱组件(5)、托架组件(6)、旋转传动组件(7)、摇臂深度检测组件(8)、集水槽组件(9)；
其中，台架组件(1)用于支撑主轴箱组件(5)与摇臂深度检测组件(8)，同时为垂直传动组件(2)、水平传动组件(4)、托架组件(6)和旋转传动组件(7)提供工作空间，为主轴箱组件(5)提供垂直、水平移动的行程空间；
垂直传动组件(2)支撑定位主轴箱托架(3)；垂直传动组件(2)可带动主轴箱托架(3)、水平传动组件(4)和主轴箱组件(5)整体做竖直方向的往复运动，用于调整锯片切割位置的高度；
水平传动组件(4)安装在主轴箱托架(3)侧壁，主轴箱组件(5)放置在水平传动组件(4)上表面；水平传动组件(4)依附于主轴箱托架(3)，连接和支撑主轴箱组件(5)，操控主轴箱组件(5)做水平方向往复运动，用于锯片切割时的进刀和退刀；
托架组件(6)用于支撑、夹紧外部异型罩体毛坯；
旋转传动组件(7)安装在集水槽组件(9)上方，支撑和连接托架组件(6)，操控其旋转，用于试样环切割过程；
摇臂深度检测组件(8)安装在集水槽组件(9)上方，用于检测外部异型罩体毛坯内腔深度，实现外部异型罩体毛坯的切割高度定位；
集水槽组件(9)固定安装在台架组件(1)下方，为主轴箱组件(5)在外部异型罩体毛坯上切割试样环提供基础动力，为污水收集排放提供抽水泵的动力；
所述托架组件(6)包括托架(601)、球窝底托(602)、压板(603)、压板固定架(604)、定位基座(605)、球头螺杆(606)；
托架(601)安装在旋转传动组件(7)上；
球窝底托(602)托架(601)对应位置上，用于贴合外部异型罩体毛坯型面，托起外部异型罩体毛坯小端；
定位基座(605)安装在托架(601)的对应位置上；定位基座(605)上的螺纹结构与球头螺杆(606)配合；球头螺杆(606)与压板(603)配合；压板固定架(604)限制压板(603)上下左右方向的移动量，仅实现沿水平方向移动；压板(603)具有和外部异型罩体毛坯型面对应位置相同的定位型面，用于定位和夹紧外部异型罩体毛坯；
使用时，将外部异型罩体毛坯吊装到托架(601)内，使外部异型罩体毛坯小端球形端面与球窝底托(602)的球形凹槽接触；调整球头螺杆(606)推动压板(603)沿压板固定架(604)方向移动并压紧和调整定位外部异型罩体毛坯；
所述摇臂深度检测组件(8)包括检测摇臂立柱(801)、第一摇臂(802)、第二摇臂(803)、齿轮(804)、齿条(805)、齿轮轴(806)、第四手轮(807)、卷簧(808)、延长杆(809)、发光测头(810)；
检测摇臂立柱(801)安装在台架组件(1)的对应位置上，上端安装有第一摇臂(802)和第二摇臂(803)；第二摇臂(803)末端安装有齿轮(804)、齿条(805)、齿轮轴(806)、第四手轮(807)和卷簧(808)；
齿条(805)上安装有延长杆(809)和发光测头(810)；当发光测头(810)碰触到罩体时，发光提示，实现检测内腔深度；
使用时，推动第一摇臂(802)和第二摇臂(803)，转动第四手轮(807)，使齿轮(804)转动并压缩卷簧(808)，带动齿条(805)向下移动；同时带动延长杆(809)和发光测头(810)向下移动并碰触罩体内腔球窝发光示警；停止转动第四手轮(807)并保持当前位置不动，读取刻度即可知道内腔深度。
2.根据权利要求1所述的一种面对称罩体试样环切割装置，其特征在于：所述垂直传动组件(2)包括第一手轮(201)、第一刹车块(202)、第一传动丝杠(203)、第一轴承座(204)、第一线轨(205)、第一传动螺母(206)、第一滑块(207)、指针(208)；
第一手轮(201)直接与第一传动丝杠(203)连接，通过转动第一手轮(201)实现第一传动丝杠(203)转动；
通过第一刹车块(202)固定第一传动丝杠(203)，防止第一传动丝杠(203)转动；
第一轴承座(204)用于支撑第一传动丝杠(203)，起到定位的作用；
第一线轨(205)用于支撑第一滑块(207)；第一滑块(207)与主轴箱托架(3)联接为一体，实现在滑轨上垂直滑动；
第一传动螺母(206)与主轴箱托架(3)连接，其相对位置固定，通过传动丝杠推动传动螺母实现主轴箱托架(3)、主轴箱组件(5)的升降移动；
指针(208)安装在第一滑块(207)上，与刻度尺配合用于调整锯片时的位置指示标识；
使用时，摇动第一手轮(201)，带动第一传动丝杠(203)旋转，推动第一传动螺母(206)和主轴箱托架(3)、第一滑块(207)沿第一线轨(205)做往复升降运动，调整完毕后，锁紧第一刹车块(202)，可固定垂直传动组件(2)相对位置固定不动，实现锁紧功能。
3.根据权利要求2所述的一种面对称罩体试样环切割装置，其特征在于：所述主轴箱托架(3)连接垂直传动组件(2)和水平传动组件(4)，并支撑主轴箱组件(5)，共同依附在台架组件(1)上，起桥梁纽带作用，保持主轴箱组件(5)垂直方向的相对位置精度。
4.根据权利要求3所述的一种面对称罩体试样环切割装置，其特征在于：所述水平传动组件(4)包括第二手轮(401)、第二刹车块(402)、前轴承盖(403)、前轴承(404)、第二传动丝杠(405)、第二传动螺母(406)、第二线轨(407)、第二滑块(408)、后轴承盖(409)、后轴承(410)；
第二手轮(401)直接与第二传动丝杠(405)连接，通过转动手轮可实现丝杠转动；
第二刹车块(402)安装在第二手轮(401)与前轴承盖之间，具有抱紧刹车功能，可固定第二传动丝杠(405)，防止不使用时转动；
前轴承盖(403)、前轴承(404)、后轴承盖(409)和后轴承(410)安装在主轴箱托架(3)的承孔内，用于支撑和定位第二传动丝杠(405)，实现转动功能；
第二传动螺母(406)与主轴箱组件(5)连接，用于推动主轴箱组件水平移动；
第二线轨(407)固定在主轴箱托架(3)上，与第二滑块(408)配合，支撑主轴箱组件(5)，并实现沿第二线轨(407)水平方向往复滑动的功能；
使用时，摇动第二手轮(401)，带动第二传动丝杠(405)旋转，推动第二传动螺母(406)和主轴箱组件(5)、第二滑块(408)沿第二线轨(407)做水平方向往复运动，调整完毕后，锁紧第二刹车块(402)，可固定水平传动组件(4)相对位置固定不动，实现锁紧功能。
5.根据权利要求4所述的一种面对称罩体试样环切割装置，其特征在于：所述主轴箱组件(5)包括主轴箱箱体(501)、皮带张紧器(502)、电机(503)、皮带(504)、皮带轮(505)、2个轴承盖(506)、主轴基座(507)、主轴(508)、保护罩(509)、锯片(511)；
主轴箱箱体(501)安装在水平传动组件(4)的滑块上；主轴箱箱体(501)内部竖直安装电机(503)；电机轴与皮带轮(505)通过键连接，实现动力传递；主轴基座(507)竖直安装在主轴箱箱体(501)的近罩体侧；主轴(508)通过轴承与主轴基座(507)配合；2个轴承盖(506)用于固定主轴(508)；主轴(508)上端安装皮带轮(505)，通过皮带(504)与电机皮带轮(505)配合成皮带传动副以传动切割动力；主轴(508)下端安装锯片(511)，用于切割试样环；皮带张紧器(502)安装在主轴箱箱体(501)的上端面，用于调整皮带(504)的松紧度；保护罩(509)罩在主轴基座(507)的外侧；
使用时，电机(503)开始旋转并达到额定转速，通过皮带轮(505)、皮带(504)将动力传递到主轴(508)，主轴(508)带动锯片(511)高速旋转切割试样环。
6.根据权利要求5所述的一种面对称罩体试样环切割装置，其特征在于：所述旋转传动组件(7)包括第三手轮(701)、第三刹车块(702)、传动轴(703)、第二轴承座(704)、主动伞齿(705)、从动伞齿(706)、伞齿座(707)、第一防水罩(708)、万向传动装置(709)、主动齿轮(710)、惰齿(712)、从动齿轮(714)、第二防水罩(715)、法兰(716)；
第二轴承座(704)安装在台架组件(1)上的对应位置上，用于固定传动轴(703)；靠近操作端安装有第三刹车块(702)，用于在传动轴(703)不旋转时锁紧传动轴(703)，防止误转；传动轴(703)靠近操作端安装有第三手轮(701)，另一端安装主动伞齿(705)，与从动伞齿(706)配合，传递旋转力矩；第一防水罩(708)安装在台架组件(1)上，用于第三手轮(701)、第三刹车块(702)、传动轴(703)、第二轴承座(704)、主动伞齿(705)、从动伞齿(706)的防尘防水保护；第二防水罩(715)罩在主动齿轮(710)、惰齿(712)、从动齿轮(714)的上方；
伞齿座(707)安装在台架组件(1)对应位置上，从动伞齿(706)安装在伞齿座(707)内，从动伞齿(706)连接万向传动装置(709)的一端，万向传动装置(709)另一端安装在减速齿轮的主动齿轮(710)上，将动力从第三手轮(701)经传动轴(703)、万向传动装置(709)传递到减速主动齿轮(710)上；
主动齿轮(710)、惰齿(712)和从动齿轮(714)联结成减速传动副，保证操作者手动切割试样环的过程中，外部异型罩体毛坯稳定匀速的旋转；
从动齿轮(714)上安装有法兰(716)，法兰(716)与托架组件(6)连接，将旋转传动组件(7)和托架组件(6)连接成一体，保证手动转动第三手轮(701)的同时，托架组件(6)与外部异型罩体毛坯同步匀速旋转的目的，实现试样环切割的动作。
7.根据权利要求6所述的一种面对称罩体试样环切割装置，其特征在于：所述的集水槽组件(9)包括水槽(901)和水泵(902)；水槽(901)为长方体结构，水泵(902)设置在水槽(901)的上表面；
使用时，水槽(901)用于收集废水，水泵(902)用于排除废水。
8.根据权利要求7所述的一种面对称罩体试样环切割装置，其特征在于：切割装置的切割方法为：
步骤一，安装罩体，将摇臂深度检测组件(8)向远离托架组件(6)方向旋转90°，实现不影响外部异型罩体毛坯吊装放置在托架组件(6)内的操作过程；
检查外部异型罩体毛坯是否有缺陷，确认无误后用专用吊带捆扎好，使用吊车将外部异型罩体毛坯吊装放置工作的托架组件(6)上，确认外部异型罩体毛坯小端与球窝底托(602)紧密贴合；再使用扭紧球头螺杆(606)固定外部异型罩体毛坯；
摇动垂直传动组件(2)的第一手轮(201)，使锯片(511)高于外部异型罩体毛坯上表面；摇动水平进给丝杠，使锯片(511)悬于外部异型罩体毛坯上表面3-5mm；
测量并调整外部异型罩体毛坯圆周方向12、3、6、9点钟方向的上表面到锯片的距离，调整间隙至测量结果不超过0.5mm；
锁紧球头螺杆(606)，并确认外部异型罩体毛坯与球窝无间隙；
步骤二，测量内腔深度，调整锯片(511)高度；安装内腔深度摇臂深度检测组件(8)的延长杆(809)和发光测头(810)，确认配合面贴合紧密无间隙、无异物，锁紧；
操作第四手轮(807)向下缓慢移动发光测头(810)，至发光测头(810)接触外部异型罩体毛坯内腔球窝内表面并发光的瞬间，停止并保持不动；读取齿条(805)上刻度尺的刻度并记录；反复测量，直至找到最大数值；
计算内腔深度，并按照计算结果调整锯片(511)高度；
步骤三，切割试样环，打开主轴电机(503)空气开关，打开冷却液喷嘴；缓慢匀速摇动水平传动组件(4)的第二手轮(401)，使锯片(511)稳定匀速切入外部异型罩体毛坯内部，直至切透；
缓慢匀速摇动旋转传动组件(7)，使托架组件(6)稳定匀速旋转，根据外部异型罩体毛坯轮廓曲线形状，互相补偿水平传动组件(4)和旋转传动组件(7)，逐段切透各部位；向远离外部异型罩体毛坯方向移走锯片(511)；
待试样环全部切割分离后，松开紧固螺栓，妥善放置。
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