CN114932377A - 一种船舶基座腰型孔加工装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的是一种船舶基座腰型孔加工装置及方法。一种船舶基座腰型孔加工装置包括底座、X轴进给机构、Y轴进给机构、Z轴进给机构、XZ截面转动机构、XY截面转动机构和主轴加工机构，利用底座上的电磁铁提供吸力将腰型孔加工装置稳定的固定在加工位置附近，通过X轴进给机构、Y轴进给机构、Z轴进给机构的三系坐标调整实现加工刀具的空间移动，同时与XZ截面转动机构和XY截面转动机构配合，实现空间两个截面的角度转动，再由主轴加工机构上的可逆转主轴电机提供动力，通过多功能动力单元实现钻孔、铣孔、平面加工功能，配合Y轴进给机构实现基座腰型孔的加工。适合船上有限空间的腰型孔加工。适宜作为基座腰型孔加工装置及方法应用。

Description

一种船舶基座腰型孔加工装置及方法

技术领域

本发明涉及船舶领域的机械设备安装，特别是涉及一种船舶基座腰型孔加工装置及方法。

背景技术

在各类船舶建造过程中，为了方便设备的安装及调整，大多数设备的安装地脚螺栓都已设计成腰型孔的安装形式，同时此类设备为了便于调整设备基座也被设计成腰型孔形式的安装。在目前船舶建造过程中，经常使用的是加工圆孔的装置及方法，但是在加工腰型孔方面没有适合的装置及方法，同时市场上此类设备也寥寥无几。目前，能够解决基座腰型孔的加工方法仅仅是使用电钻加工圆孔后，再进行手工扩孔，通过手工方式修磨成腰型孔，该方式工作效率低下，施工人员作业难度大，加工的腰型孔经常存在形状不满足图纸工艺文件要求的情况。

上述方法证明手工加工腰型孔的方法对于船上基座腰型孔并不适用。

发明内容

为了能够解决船舶基座腰型孔加工的问题，本发明提供了一种船舶基座腰型孔加工装置及方法。该方法利用电磁铁提供稳定、强大的吸力将腰型孔加工装置固定在加工位置附近，通过X轴、Y轴、Z轴的三系坐标调整实现加工刀具的空间移动，同时与XZ、XY截面的两组转动副配合，实现空间两个截面的角度转动，再由可逆转主轴电机提供强劲的动力通过多功能动力头实现钻孔，铣孔、平面加工功能，配合Y 轴方向进给机构实现基座腰型孔的加工，解决船舶基座腰型孔加工的技术问题。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种船舶基座腰型孔加工装置包括底座、X轴进给机构、Y轴进给机构、Z轴进给机构、XZ截面转动机构、XY截面转动机构和主轴加工机构，利用底座上的电磁铁提供吸力将腰型孔加工装置稳定的固定在加工位置附近，通过X轴进给机构、Y轴进给机构、Z轴进给机构的三系坐标调整实现加工刀具的空间移动，同时与XZ截面转动机构和XY截面转动机构配合，实现空间两个截面的角度转动，再由主轴加工机构上的可逆转主轴电机提供动力，通过多功能动力单元实现钻孔、铣孔、平面加工功能，配合Y轴进给机构实现基座腰型孔的加工。

一种船舶基座腰型孔加工方法，包括以下步骤：

第一步：在被加工基座附近搭设工作平台，工作平台稳定可靠，若基座面板能够放置基座腰型孔加工装置，则仅将基座腰型孔加工装置直接放置在基座上。

第二步：将基座腰型孔加工装置放在工作平台上，初步找正基座腰型孔加工装置。

第三步：连接基座腰型孔加工装置电源，给电磁铁供电，使基座腰型孔加工装置牢牢吸在平台上。

第四步：安装钻孔刀具。

第五步：调整X轴进给机构、Y轴进给机构，使刀具接近被加工位置，加工位置预先按图纸划线确定。

第六步：适当调整XY截面转动机构，同时调整X轴进给机构、Y轴进给机构，使钻孔用钻头中心与要加工腰型孔的一侧圆弧中心对正；如果是空间位置上的腰型孔，可以通过XY截面转动机构和XZ截面转动机构配合调整刀具位置，实现空间上腰型孔的加工。

第七步：给主轴电机供电，使主轴电机带动多功能动力头转动，进而带动钻孔用钻头转动。

第八步：调整Z轴进给机构，缓慢下降钻头，使钻头切削被加工基座；适当增加进给量，完成钻孔加工。

第九步：钻孔加工完成后，使用Z轴进给机构提升钻头，停止主轴电机，待完全停止后将钻头更换为铣刀。

第十步：再次转动主轴电机，使铣刀转动，缓慢调整Z轴进给机构，使铣刀进入之前钻好的孔中。

第十一步：调整Y轴进给机构，适当调整进给量，使铣刀切削被加工基座，直至加工到图纸满足的腰型孔尺寸。

第十二步：退出铣刀，按上述步骤完成被基座的所有腰型孔加工。

积极效果：由于本发明通过配合X轴、Y轴、Z轴方向的进给机构，实现加工刀具的空间运动，再结合XY截面转动机构及XZ截面转动机构的转动功能，实现平面、侧向、圆周方向的腰型孔加工。此过程加工平稳，加工装置操作简单；同时加工装置的结构紧凑、外形小巧更适合船上有限空间的腰型孔加工，因此该工艺方法加工效率更高，加工的用途更广。适宜作为一种船舶基座腰型孔加工装置及方法应用。

附图说明

图1为本发明船舶基座腰型孔加工装置主视图；

图2为本发明XY轴截面转动机构侧视图；

图3为本发明船舶基座腰型孔加工装置俯视图；

图4为本发明XZ截面转动机构剖面图；

图5为本发明XZ截面转动机构A-A向视图；

图6为本发明XY截面转动机构剖面图；

图7为本发明XY截面转动机构B-B向视图。

图中：1、Z轴进给机构；2、主轴电机；3、XZ截面转动机构；3.1、带轴支撑板；3.2、带孔座板；3.3、角度调整压盖；3.4、定位销；3.5、铜衬套；3.6、固定螺栓；4、多功能动力单元；5、Y轴进给机构；6、电磁铁组件；7、支撑架；8、XY截面转动机构；8.1、丝杠螺母；8.2、压盖；8.3、锁紧螺钉；8.4、上滑盘；8.5、摩擦片；8.6、下滑盘；9、X轴进给机构。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明中，在不矛盾或冲突的情况下，本发明的所有实施例、实施方式以及特征可以相互组合。在本发明中，常规的设备、装置、部件等，既可以商购，也可以根据本发明公开的内容自制。在本发明中，为了突出本发明的重点，对一些常规的操作和设备、装置、部件进行的省略，或仅作简单描述。

据图所示，一种船舶基座腰型孔加工装置包括底座、X轴进给机构9、Y轴进给机构5、Z轴进给机构1、XZ截面转动机构3、XY截面转动机构8和主轴加工机构，利用底座上的电磁铁提供吸力将腰型孔加工装置稳定的固定在加工位置附近，通过X轴进给机构9、Y轴进给机构5、Z轴进给机构1的三系坐标调整实现加工刀具的空间移动，同时与XZ截面转动机构3和XY截面转动机构8配合，实现空间两个截面的角度转动，再由主轴加工机构上的可逆转主轴电机2提供动力，通过多功能动力单元4实现钻孔、铣孔、平面加工功能，配合Y轴进给机构5实现基座腰型孔的加工。

为了保证本发明结构的稳定性，所述底座包括电磁铁组件6和X轴直线导轨，在底座下部设有电磁铁组件6，底座上部排列有X轴直线导轨，两组X轴直线导轨通过XY截面转动机构8与X轴进给机构9相连接，电磁铁组件6将底座磁吸在加工基座附近，起到支撑固定腰型孔加工装置的作用。

为了进一步保证本发明结构的稳定性，所述X轴进给机构包括X轴丝杠、X轴丝杠螺母和X轴伺服电机，在底座上部设X轴丝杠，X轴丝杠的X轴丝杠螺母上装配有XY截面转动机构8，X轴丝杠端部设置X轴伺服电机实现腰型孔加工装置的X轴方向进给，X轴直线导轨使得腰型孔加工装置在X轴方向平稳进给；XY截面转动机构8上部与支撑架7相连接，通过XY截面转动机构8实现支撑架7在XY平面内的转动。

为了优化本发明的结构，所述XY截面转动机构8坐落在底座的X轴丝杠螺母上，并托举Y轴进给机构5；XY截面转动机构8包括丝杠螺母8.1、压盖8.2、锁紧螺钉8.3、上滑盘8.4、摩擦片8.5和下滑盘8.6；丝杠螺母8.1与下滑盘8.6采用镶嵌安装方式，安装时丝杠螺母8.1先镶嵌在下滑盘8.6中，然后再装配下滑盘8.6与底座上的X轴丝杠，下滑盘8.6上方圆柱对螺母起到限制作用；压盖8.2通过锁紧螺钉8.3与下滑盘8.6连接，限制上滑盘8.4上下位移，转动时上滑盘8.4通过与下滑盘8.6之间的摩擦片8.5形成相对运动，摩擦片8.5防止转动时打滑，待转动动作结束时，使用锁紧螺钉8.3将整个XY截面转动机构8锁紧固定，防止加工时转动机构由于振动产生位移。

为了更加优化本发明结构的稳定性，所述Y轴进给机构5包括支撑架7、Y轴丝杠、Y轴丝杠螺母、Y轴直线导轨和Y轴伺服电机，在支撑架7的下部设有Y轴直线导轨和Y轴丝杠，Y轴丝杠上的Y轴丝杠螺母与XY截面转动机构8相连接，Y轴丝杠端部连接有Y轴伺服电机实现腰型孔加工装置的Y轴方向进给。

为了再进一步优化本发明的结构，所述Z轴进给机构1由Z轴丝杠、Z轴丝杠螺母、手柄和XZ截面转动机构3组成，XZ截面转动机构3一侧与支撑架7侧端相连接，另一侧安装有Z轴丝杠螺母，Z轴丝杠螺母装配Z轴丝杠，Z轴丝杠顶端连接手柄实现Z轴进给；XZ截面转动机构上的短轴与支撑架7组成的转动副实现XZ平面的角度调整，由限位销10与转盘11组成的角度限制结构能够实现XZ平面的角度固定。

优选的，所述XZ截面转动机构3包括带轴支撑板3.1、带孔座板3.2、角度调整压盖3.3、定位销3.4、铜衬套3.5和固定螺栓3.6；带轴支撑板3.1通过自带短轴穿过铜衬套3.5，铜衬套3.5与带轴支撑板3.1采用间隙配合，起到轴承支撑作用；铜衬套3.5与带孔座板3.2采用过盈配合；带轴支撑板3.1与角度调整压盖3.3通过固定螺栓3.6紧固，将带轴支撑板3.1限制在铜衬套3.5中；转动时带轴支撑板3.1与铜衬套3.5形成转动副，实现XZ截面转动；角度调整压盖3.3上设有U型槽与定位销3.4配合，当转动时，定位销3.4拆下，到达一定角度后，角度调整压盖3.3上U型槽与定位销3.4安装销孔对正，安装定位销3.4，实现角度定位作用。

作为常规的技术选择，所述主轴加工机构由主轴电机2和多功能动力单元4组成，主轴加工机构通过夹具将钻头、铣刀安装在多功能动力单元4上，再配合X轴进给机构9、Y轴进给机构5、Z轴进给机构1以及XY截面转动机构8、XZ截面转动机构3实现空间多位置腰型孔加工。

在本发明的较佳实施例中，所述支撑架7上部空腔内还设有配重和遥控集成模块。

本发明的工作原理：

一种船舶基座腰型孔加工方法，首先，将基座腰型孔加工装置放在被加工区域附近平面上，如果附近无合适平面可临时制作支撑平面支撑基座腰型孔加工装置；给基座腰型孔加工装置供电，通过控制系统，给基座腰型孔加工装置电磁铁供电，使其产生吸力，固定基座腰型孔加工装置；通过控制系统调整基座腰型孔加工装置X轴进给机构、Y轴进给机构，使刀具运行到被加工件预定位置，该位置按照图纸划线确定；调整XY截面转动机构，使其加工装置刀具精确对正加工点，XZ截面转动机构的设计为了加工侧向安装的基座而准备；给主轴电机供电，通过Z轴进给机构缓慢下降刀具进行钻孔加工；钻孔加工后通过Z轴进给机构提升刀具，将钻孔刀具更换成铣孔刀具，下降刀具进入钻好的孔中；转动主轴电机使铣刀旋转；缓慢调整Y轴进给机构，按要求尺寸加工腰型孔，实现船舶基座面板腰型孔加工。

本发明的特点：

在设置X轴进给机构、Y轴进给机构、Z轴进给机构三系坐标进给，同时，设置XY截面转动机构与XZ截面转动机构，实现在XY截面、XZ截面的角度调整，使其更适合船舶有限空间内的基座腰型孔加工。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种船舶基座腰型孔加工装置，其特征是：包括底座、X轴进给机构（9）、Y轴进给机构（5）、Z轴进给机构（1）、XZ截面转动机构（3）、XY截面转动机构（8）和主轴加工机构，利用底座上的电磁铁提供吸力将腰型孔加工装置稳定的固定在加工位置附近，通过X轴进给机构（9）、Y轴进给机构（5）、Z轴进给机构（1）的三系坐标调整实现加工刀具的空间移动，同时与XZ截面转动机构（3）和XY截面转动机构（8）配合，实现空间两个截面的角度转动，再由主轴加工机构上的可逆转主轴电机（2）提供动力，通过多功能动力单元（4）实现钻孔、铣孔、平面加工功能，配合Y轴进给机构（5）实现基座腰型孔的加工。

2.根据权利要求1所述的一种船舶基座腰型孔加工装置，其特征是：

所述底座包括电磁铁组件（6）和X轴直线导轨，在底座下部设有电磁铁组件（6），底座上部排列有X轴直线导轨，两组X轴直线导轨通过XY截面转动机构（8）与X轴进给机构（9）相连接，电磁铁组件（6）将底座磁吸在加工基座附近，起到支撑固定腰型孔加工装置的作用。

3.根据权利要求1所述的一种船舶基座腰型孔加工装置，其特征是：

所述X轴进给机构包括X轴丝杠、X轴丝杠螺母和X轴伺服电机，在底座上部设X轴丝杠，X轴丝杠的X轴丝杠螺母上装配有XY截面转动机构（8），X轴丝杠端部设置X轴伺服电机实现腰型孔加工装置的X轴方向进给，X轴直线导轨使得腰型孔加工装置在X轴方向平稳进给；XY截面转动机构（8）上部与支撑架（7）相连接，通过XY截面转动机构（8）实现支撑架（7）在XY平面内的转动。

4.根据权利要求1所述的一种船舶基座腰型孔加工装置，其特征是：

所述XY截面转动机构（8）坐落在底座的X轴丝杠螺母上，并托举Y轴进给机构（5）；XY截面转动机构（8）包括丝杠螺母（8.1）、压盖（8.2）、锁紧螺钉（8.3）、上滑盘（8.4）、摩擦片（8.5）和下滑盘（8.6）；丝杠螺母（8.1）与下滑盘（8.6）采用镶嵌安装方式，安装时丝杠螺母（8.1）先镶嵌在下滑盘（8.6）中，然后再装配下滑盘（8.6）与底座上的X轴丝杠，下滑盘（8.6）上方圆柱对螺母起到限制作用；压盖（8.2）通过锁紧螺钉（8.3）与下滑盘（8.6）连接，限制上滑盘（8.4）上下位移，转动时上滑盘（8.4）通过与下滑盘（8.6）之间的摩擦片（8.5）形成相对运动，摩擦片（8.5）防止转动时打滑，待转动动作结束时，使用锁紧螺钉（8.3）将整个XY截面转动机构（8）锁紧固定，防止加工时转动机构由于振动产生位移。

5.根据权利要求1所述的一种船舶基座腰型孔加工装置，其特征是：

所述Y轴进给机构（5）包括支撑架（7）、Y轴丝杠、Y轴丝杠螺母、Y轴直线导轨和Y轴伺服电机，在支撑架（7）的下部设有Y轴直线导轨和Y轴丝杠，Y轴丝杠上的Y轴丝杠螺母与XY截面转动机构（8）相连接，Y轴丝杠端部连接有Y轴伺服电机实现腰型孔加工装置的Y轴方向进给。

6.根据权利要求1所述的一种船舶基座腰型孔加工装置，其特征是：

所述Z轴进给机构（1）由Z轴丝杠、Z轴丝杠螺母、手柄和XZ截面转动机构（3）组成，XZ截面转动机构（3）一侧与支撑架（7）侧端相连接，另一侧安装有Z轴丝杠螺母，Z轴丝杠螺母装配Z轴丝杠，Z轴丝杠顶端连接手柄实现Z轴进给；XZ截面转动机构上的短轴与支撑架（7）组成的转动副实现XZ平面的角度调整，由限位销与转盘组成的角度限制结构能够实现XZ平面的角度固定。

7.根据权利要求1所述的一种船舶基座腰型孔加工装置，其特征是：

所述XZ截面转动机构（3）包括带轴支撑板（3.1）、带孔座板（3.2）、角度调整压盖（3.3）、定位销（3.4）、铜衬套（3.5）和固定螺栓（3.6）；带轴支撑板（3.1）通过自带短轴穿过铜衬套（3.5），铜衬套（3.5）与带轴支撑板（3.1）采用间隙配合，起到轴承支撑作用；铜衬套（3.5）与带孔座板（3.2）采用过盈配合；带轴支撑板（3.1）与角度调整压盖（3.3）通过固定螺栓（3.6）紧固，将带轴支撑板（3.1）限制在铜衬套（3.5）中；转动时带轴支撑板（3.1）与铜衬套（3.5）形成转动副，实现XZ截面转动；角度调整压盖（3.3）上设有U型槽与定位销（3.4）配合，当转动时，定位销（3.4）拆下，到达一定角度后，角度调整压盖（3.3）上U型槽与定位销（3.4）安装销孔对正，安装定位销（3.4），实现角度定位作用。

8.根据权利要求1所述的一种船舶基座腰型孔加工装置，其特征是：

所述主轴加工机构由主轴电机（2）和多功能动力单元（4）组成，主轴加工机构通过夹具将钻头、铣刀安装在多功能动力单元（4）上，再配合X轴进给机构（9）、Y轴进给机构（5）、Z轴进给机构（1）以及XY截面转动机构（8）、XZ截面转动机构（3）实现空间多位置腰型孔加工。

9.根据权利要求3所述的一种船舶基座腰型孔加工装置，其特征是：

所述支撑架（7）上部空腔内还设有配重和遥控集成模块。

10.一种橡胶减振器动刚度测试方法，其特征是：采用权利要求1-9任一项所述的装置，包括以下步骤：

第一步：在被加工基座附近搭设工作平台，工作平台稳定可靠，若基座面板能够放置基座腰型孔加工装置，则仅将基座腰型孔加工装置直接放置在基座上；

第二步：将基座腰型孔加工装置放在工作平台上，初步找正基座腰型孔加工装置；

第三步：连接基座腰型孔加工装置电源，给电磁铁供电，使基座腰型孔加工装置牢牢吸在平台上；

第四步：安装钻孔刀具；

第五步：调整X轴进给机构（9）、Y轴进给机构（5），使刀具接近被加工位置，加工位置预先按图纸划线确定；

第六步：适当调整XY截面转动机构（8），同时调整X轴进给机构（9）、Y轴进给机构（5），使钻孔用钻头中心与要加工腰型孔的一侧圆弧中心对正；如果是空间位置上的腰型孔，可以通过XY截面转动机构（8）和XZ截面转动机构（3）配合调整刀具位置，实现空间上腰型孔的加工；

第七步：给主轴电机（2）供电，使主轴电机（2）带动多功能动力头转动，进而带动钻孔用钻头转动；

第八步：调整Z轴进给机构（1），缓慢下降钻头，使钻头切削被加工基座；适当增加进给量，完成钻孔加工；

第九步：钻孔加工完成后，使用Z轴进给机构（1）提升钻头，停止主轴电机（2），待完全停止后将钻头更换为铣刀；

第十步：再次转动主轴电机（2），使铣刀转动，缓慢调整Z轴进给机构（1），使铣刀进入之前钻好的孔中；

第十一步：调整Y轴进给机构（5），适当调整进给量，使铣刀切削被加工基座，直至加工到图纸满足的腰型孔尺寸；

第十二步：退出铣刀，按上述步骤完成被基座的所有腰型孔加工。

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