CN115582720A - 螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置、加工装置及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置、加工装置及加工方法，属于舰船领域。螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置包括三轴驱动机构和电动推杆，三轴驱动机构为相对布置的两组，相对布置的两组三轴驱动机构之间形成用于支撑螺旋桨的支撑空间；两组三轴驱动机构的驱动端分别连接有电动推杆并驱动所连接的电动推杆三向运动；电动推杆的推出端转动连接有支撑板，支撑板背离电动推杆的一侧面安装有支撑滚珠；电动推杆内连接有力传感器，力传感器用于当支撑滚珠完全贴合螺旋桨表面时检测电动推杆的推杆受力，并当电动推杆受力大于触发阈值时，控制电动推杆断电。本发明降低了双面加工过程中的加工力矩，能够保证大型船用螺旋桨双面协同加工的表面加工精度。

Description

螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置、加工装置及加工方法

技术领域

本发明涉及舰船相关技术领域，具体涉及一种螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置、加工装置及加工方法。

背景技术

螺旋桨是舰船的核心部件，大型舰船的大型螺旋桨直径可达10余米。如图1所示，两套混联加工装置对螺旋桨叶片进行协同加工，混联加工装置可参考公开号CN102896375A公开的大型螺旋桨双刀双面对称加工装置。该加工过程中桨叶两侧的加工刀具协同行进，自叶片顶部加工至桨叶根部。但大型桨叶的顶部与根部间距离较大，而加工后期桨叶的厚度较小，使得刀具在加工桨叶表面时存在较大的加工力矩。同时，由于两刀具铣削力大小、方向不同，导致桨叶在双面加工的过程中产生弯曲变形，且剧烈振动，极大的降低了表面加工精度。

发明内容

本发明为了解决螺旋桨双面加工过程中，由于两刀具铣削力大小、方向不同，导致叶片在双面加工的过程中产生弯曲变形，且剧烈振动，极大的降低了表面加工精度等技术问题，提供了一种螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置、加工装置及加工方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置，包括三轴驱动机构和电动推杆，所述三轴驱动机构为相对布置的两组，相对布置的两组三轴驱动机构之间形成用于支撑螺旋桨的支撑空间；两组三轴驱动机构的驱动端分别连接有电动推杆并驱动所连接的电动推杆三向运动；所述电动推杆的推出端转动连接有支撑板，所述支撑板背离所述电动推杆的一侧面安装有支撑滚珠；所述电动推杆内连接有力传感器，所述力传感器用于当支撑滚珠完全贴合螺旋桨表面时检测电动推杆的推杆受力，并当所述电动推杆受力大于触发阈值时，控制所述电动推杆断电。

本发明的有益效果是：本发明的螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置，考虑到大型螺旋桨叶片双面协同加工过程中存在振动和变形的情况，设计了双面支撑装置对螺旋桨加工表面进行支撑，在不影响高效的双面协同加工的前提下，降低双面加工过程中的加工力矩，能够保证大型船用螺旋桨双面协同加工的表面加工精度。本发明的支撑板由三轴驱动机构以及电动推杆配合力传感器实现调节移动，电动推杆与力传感器配合通过柔性力精准控制支撑力的大小，确保调节支撑板上支撑滚珠接触螺旋桨叶片过程中，不会使螺旋桨叶片产生较大变形，并且在支撑滚珠充分接触螺旋桨叶片后，将柔性支撑切换为刚性支撑，减小加工过程的变形和振动。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述电动推杆的推出端设有能够绕所述推出端的轴线旋转的转动连接座，所述支撑板铰接在所述转动连接座上。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置转动连接座可以实现自适应不同螺旋桨表面。

进一步，所述转动连接座背离所述电动推杆的一端设有连接耳板，所述支撑板靠近所述电动推杆的一侧面中部设有U型叉结构，所述U型叉结构套设在所述连接耳板上且通过销轴与所述连接耳板铰接。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置连接耳板和U型叉结构，可以实现多自由度的自适应柔性调节。

进一步，所述支撑板为长条形结构，所述支撑板的两个长边各固定有一个所述U型叉结构的支臂。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用长条形的支撑板，可以配合支撑滚珠实现对螺旋桨叶片表面的多点支撑。

进一步，所述支撑板背离所述电动推杆的一侧面两端各设有一个所述支撑滚珠。

进一步，所述三轴驱动机构包括X向驱动机构、Y向驱动机构和Z向驱动机构，所述Z向驱动机构连接并驱动所述Y向驱动机构沿Z向运动，所述Y向驱动机构连接并驱动所述X向驱动机构沿Y向运动，所述X向驱动机构包括独立且同轴布置的两组X向驱动组件，每个所述X向驱动组件连接并驱动至少一个所述电动推杆沿X向运动；两组三轴驱动机构的Z向驱动机构朝向相同，两组三轴驱动机构的X向驱动机构和Y向驱动机构分别平行间隔布置并形成所述支撑空间；所述电动推杆的推出端朝向所述支撑空间内且两组三轴驱动机构上的电动推杆相对布置。

采用上述进一步方案的有益效果是；通过设置两组X向驱动组件，在两组X向驱动组件上设置多个电动推杆，实现对螺旋桨叶片表面的多点支撑。

进一步，所述三轴驱动机构的Y向驱动机构为平行布置的两组，所述X向驱动机构还包括X向滑轨，两组Y向驱动机构分别与所述X向滑轨的两端连接并驱动X向滑轨沿Y向运动；两组所述X向驱动组件同轴安装在所述X向滑轨的一侧，所述X向驱动组件所连接的电动推杆滑动连接在所述X向滑轨上。

采用上述进一步方案的有益效果是：采用两组Y向驱动机构，方便对两组X向驱动组件同时进行有效稳定的升降驱动。

进一步，所述Z向驱动机构包括Z向滑轨和Z向直线模组，所述Z向滑轨为平行布置的两条，两组Y向驱动机构的底部通过X向横梁连接，所述X向横梁的两端分别滑动连接在两条Z向滑轨上，所述Z向直线模组连接并驱动X向横梁沿Z向运动。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过设置X向横梁，可将两组Y向驱动机构连接起来，同时进行Z向驱动。

螺旋桨双面加工装置，包括上述螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置，还包括两套混联加工装置，所述螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置位于两套混联加工装置之间。

本发明的有益效果是：本发明的螺旋桨双面加工装置，可以利用刚柔性切换支撑装置稳定带动电动推杆调节移动，且不妨碍双面混联加工装置的刀具加工走刀，减小加工力矩，提高加工精度。

螺旋桨双面加工方法，采用上述的螺旋桨双面加工装置实现，包括以下步骤：

S1，将两组三轴驱动机构分别控制电动推杆沿Z轴移动至不会与螺旋桨以及混联加工装置碰撞的竖向安全平面；

S2，将两组三轴驱动机构分别控制电动推杆沿X向和Y向移动，使电动推杆在竖向安全平面上移动至预先设定的支撑位置，然后控制电动推杆的推出端伸出，待支撑滚珠与螺旋桨两侧的加工表面充分接触后，触发电动推杆中的力传感器，并控制电动推杆断电锁死；

S3，混联加工装置按照预定刀路加工螺旋桨的两侧叶片表面，随着加工过程的进行，混联加工装置的刀具逐渐靠近两组三轴驱动机构的支撑位置，当可能发生碰撞时，混联加工装置停止加工；

S4，待混联加工装置停止加工后，两组三轴驱动机构分别控制电动推杆沿Z向复位至竖向安全平面，同时电动推杆通电，重复S2和S3，直至螺旋桨两侧叶片表面加工完成。

附图说明

图1为现有的混联加工装置的主视结构示意图；

图2为本发明螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置的立体结构示意图；

图3为本发明螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置的局部放大结构示意图；

图4为本发明电动推杆的立体结构示意图；

图5为本发明螺旋桨双面加工装置的主视结构示意图；

图6为本发明螺旋桨双面加工装置中电动推杆移动至竖向安全平面的结构示意图；

图7为本发明螺旋桨双面加工装置中电动推杆在竖向安全平面移动的结构示意图；

图8为本发明螺旋桨双面加工装置中电动推杆的推动端伸出的结构示意图；

图9为本发明螺旋桨双面加工装置中混联加工装置对螺旋桨两侧叶片表面加工的结构示意图；

图10为本发明螺旋桨双面加工装置中电动推杆恢复至竖向安全平面的结构示意图；

图11为本发明螺旋桨双面加工装置中电动推杆移动至螺旋桨两侧叶片已加工表面结构示意图；

图12a~图12h为试验结果分析图；

图13为加工场景图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

100、X向驱动组件；101、X向滑轨；

200、Y向驱动机构；

300、Z向直线模组；301、Z向滑轨；302、X向横梁；

400、电动推杆；401、支撑板；402、支撑滚珠；403、转动连接座；404、连接耳板；405、U型叉结构；406、销轴；407、销钉；

500、混联加工装置；600、螺旋桨；700、螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置；701、激光测距仪；702、平板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图2~图4所示，本实施例的螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置，包括三轴驱动机构和电动推杆400，所述三轴驱动机构为相对布置的两组，相对布置的两组三轴驱动机构之间形成用于支撑螺旋桨600的支撑空间；两组三轴驱动机构的驱动端分别连接有电动推杆400并驱动所连接的电动推杆400三向运动；所述电动推杆400的推出端转动连接有支撑板401，所述支撑板401背离所述电动推杆400的一侧面安装有支撑滚珠402；所述电动推杆400内连接有力传感器，所述力传感器用于当支撑滚珠402完全贴合螺旋桨600表面时检测电动推杆400的推杆受力，并当所述电动推杆400受力大于触发阈值时，控制所述电动推杆400断电。

如图4所示，本实施例的所述电动推杆400的推出端设有能够绕所述推出端的轴线旋转的转动连接座403，所述支撑板401铰接在所述转动连接座403上。通过设置转动连接座可以实现自适应不同螺旋桨表面。

如图4所示，本实施例的一个进一步方案为，所述转动连接座403背离所述电动推杆400的一端设有连接耳板404，所述支撑板401靠近所述电动推杆400的一侧面中部设有U型叉结构405，所述U型叉结构405套设在所述连接耳板404上且通过销轴406与所述连接耳板404铰接。通过设置连接耳板和U型叉结构，可以实现多自由度的自适应柔性调节。

如图2~图4所示，本实施例的一个优选方案为，所述支撑板401为长条形结构，所述支撑板401的两个长边各固定有一个所述U型叉结构405的支臂。采用长条形的支撑板，可以配合支撑滚珠实现对螺旋桨叶片表面的多点支撑。

如图3和图4所示，本实施例的所述支撑板401背离所述电动推杆400的一侧面两端各设有一个所述支撑滚珠402。具体的，可将支撑板401上开设长条孔，通过销钉407将支撑滚珠402安装在支撑板401上，还可以通过长孔适当调整销钉407以及支撑滚珠402的位置。

如图2和图3所示，本实施例的所述三轴驱动机构包括X向驱动机构、Y向驱动机构200和Z向驱动机构，所述Z向驱动机构连接并驱动所述Y向驱动机构200沿Z向运动，所述Y向驱动机构200连接并驱动所述X向驱动机构沿Y向运动，所述X向驱动机构包括独立且同轴布置的两组X向驱动组件100，每个所述X向驱动组件100连接并驱动至少一个所述电动推杆400沿X向运动；两组三轴驱动机构的Z向驱动机构朝向相同，两组三轴驱动机构的X向驱动机构和Y向驱动机构200分别平行间隔布置并形成所述支撑空间；所述电动推杆400的推出端朝向所述支撑空间内且两组三轴驱动机构上的电动推杆400相对布置。通过设置两组X向驱动组件，在两组X向驱动组件上设置多个电动推杆，实现对螺旋桨叶片表面的多点支撑。

如图2所示，本实施例的所述三轴驱动机构的Y向驱动机构200为平行布置的两组，所述X向驱动机构还包括X向滑轨101，两组Y向驱动机构200分别与所述X向滑轨101的两端连接并驱动X向滑轨101沿Y向运动；两组所述X向驱动组件100同轴安装在所述X向滑轨101的一侧，所述X向驱动组件100所连接的电动推杆400滑动连接在所述X向滑轨101上。采用两组Y向驱动机构，方便对两组X向驱动组件同时进行有效稳定的升降驱动。

如图2所示，本实施例的所述Z向驱动机构包括Z向滑轨301和Z向直线模组300，所述Z向滑轨301为平行布置的两条，两组Y向驱动机构200的底部通过X向横梁302连接，所述X向横梁302的两端分别滑动连接在两条Z向滑轨301上，所述Z向直线模组300连接并驱动X向横梁302沿Z向运动。通过设置X向横梁，可将两组Y向驱动机构连接起来，同时进行Z向驱动。

本实施例的螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置通过电动推杆搭载三轴驱动机构实现电动推杆在XYZ三坐标方向的移动以及电动推杆的Z轴移动和X轴转动对螺旋桨表面的不同区域进行自适应夹持支撑。该装置主体分列螺旋桨工件两侧，每侧各由一个丝杆模组构成的龙门和安装在龙门上的两组电动推杆组成。龙门的Z向移动由底部的短行程丝杆模组（Z向直线模组300）带动导轨平台实现，X向移动由垂直安装在导轨平台两侧的两个长行程丝杆模组（两个同轴布置的X向驱动组件100构成一个长形成丝杠模组）同步移动实现，Y向移动则由水平安装在两侧X轴丝杆模组之间的长行程丝杆模组（Y向驱动机构200）实现。

其中，本实施例的电动推杆可采用力控电动推杆，型号为RM-RLA-11-100-2-FH100-010的采购件。

本实施例的螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置，考虑到大型螺旋桨叶片双面协同加工过程中存在振动和变形的情况，设计了双面支撑装置对螺旋桨加工表面进行支撑，在不影响高效的双面协同加工的前提下，降低双面加工过程中的加工力矩，能够保证大型船用螺旋桨双面协同加工的表面加工精度。本发明的支撑板由三轴驱动机构以及电动推杆配合力传感器实现调节移动，电动推杆与力传感器配合通过柔性力精准控制支撑力的大小，确保调节支撑板上支撑滚珠接触螺旋桨叶片过程中，不会使螺旋桨叶片产生较大变形，并且在支撑滚珠充分接触螺旋桨叶片后，将柔性支撑切换为刚性支撑，减小加工过程的变形和振动。

如图5~图11所示，本实施例还提供了一种螺旋桨双面加工装置，包括上述螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置，还包括两套混联加工装置500，所述螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置位于两套混联加工装置500之间。本实施例的螺旋桨双面加工装置，可以利用刚柔性切换支撑装置稳定带动电动推杆调节移动，且不妨碍双面混联加工装置的刀具加工走刀，减小加工力矩，提高加工精度。本实施例采用螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置支撑螺旋桨的同时，避让混联加工装置500的加工刀具，以不产生碰撞，并针对不同类型、尺寸的船用螺旋桨自适应叶片曲面。

本实施例的螺旋桨双面加工方法，采用上述的螺旋桨双面加工装置实现，螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置的支撑夹紧过程以及混联加工装置的加工过程是交替进行的，具体包括以下步骤：

S1，将两组三轴驱动机构分别控制电动推杆400沿Z轴移动至不会与螺旋桨600以及混联加工装置500碰撞的竖向安全平面，如图5所示；

S2，将两组三轴驱动机构分别控制电动推杆400沿X向和Y向移动，使电动推杆400在竖向安全平面上移动至预先设定的支撑位置，如图6所示，此时，可以利用Z向驱动机构驱动电动推杆400向前移动，使电动推杆400推出端的支撑滚珠402尽量靠近螺旋桨叶片表面的支撑位置，但不受力；本实施例可采用设定安全偏置距离的方式实现，即电动推杆的支撑滚珠运动至与螺旋桨叶片表面有一定距离的位置。然后为每个电动推杆400设定同样大小的支撑力阈值，控制电动推杆400的推出端伸出，如图7所示，待支撑滚珠402与螺旋桨600两侧的加工表面充分接触后，当电动推杆中的力传感器检测到的支撑力达到设定的支撑力阈值时，触发电动推杆400中的力传感器，并控制电动推杆400断电锁死，使电动推杆400的柔性支撑变为刚性支撑，且螺旋桨600两侧叶片表面的电动推杆互为支撑，如图8所示。此时，螺旋桨叶片受两侧支撑力的合力，尽管不能完全保证两侧支撑力互相抵消，但是由于设定的支撑力阈值较小，不会向螺旋桨叶片施加太大的支撑力，从而叶片不会因受力而产生较大的变形，以此保证加工精度。同时，由于电动推杆断电后为刚性支撑，螺旋桨叶片被完全夹紧，不会产生较大的变形与振动。

S3，混联加工装置500按照预定刀路加工螺旋桨600的两侧叶片表面，如图9所示，随着加工过程的进行，混联加工装置500的刀具逐渐靠近两组三轴驱动机构的支撑位置，当可能发生碰撞时（可通过设定距离传感器检测间距来判断是否发生碰撞，也可以人为判断），混联加工装置500停止加工；

S4，待混联加工装置500停止加工后，两组三轴驱动机构分别控制电动推杆400沿Z向复位至竖向安全平面，如图10所示，同时电动推杆400通电，重复S2和S3，直至螺旋桨600两侧叶片表面加工完成。需要注意的是，随着加工的进行，刀具逐渐接近螺旋桨叶片的叶根，螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置可移动空间被逐步压缩。此时，可将电动推杆的支撑位置移动至叶片已加工表面部分，如图11所示。

为了测试螺旋桨双面加工装置及加工方法的加工效果，以及螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置700对提高加工精度的有效性，采用包络体为300×100×50mm的毛坯叶片开展加工实验。在采用上述加工装置及加工方法对毛坯叶片加工的过程中，为了检测毛坯叶片的变形与振动，在毛坯叶片顶部安装了平板702，并采用激光测距仪701检测平板702的偏移数据，从而获取叶片变形与振动数据，叶片变形与振动数据的获取需对叶片的偏移数据分解，偏移数据分解方法为现有技术。其中激光测距仪测量精度为0.01mm，采样频率为6000Hz。

具体的，图12a~图12h为采集的叶片偏移数据，为一时间序列，幅值由叶片的变形和振动叠加而成。为定量分析双面协同加工的效果，需要对叶片偏移数据进行分解。在图中可以看出，叶片偏移数据含有很多异常点，是由于采集过程中，传感器受到外界因素的干扰产生的。因此，叶片的偏移数据分解需要两步：（1）采用稳健局部加权回归法（RLOWESS）进行数据平滑处理，即将振动与异常值均看作离群点进行平滑，获取的结果即为叶片的变形量。选择RLOWESS的原因是：由于振动信号的复杂性，以及异常点的影响，常规的平滑算法（如高斯滤波、移动平均等）可能产生较大的偏差，影响对实验结果的分析。而RLOWESS着重考虑了该问题，通过修正加权函数降低了异常点在回归分析时的权值，从而极大的减小了异常点的影响，因此更适合叶片偏移数据分析。（2）将偏移数据与变形量作差，即可得到振动与异常值。可采用Hampel 滤波器进行异常值检测，将异常值滤除之后即可得到叶片的振动。

在实验之前，需要介绍若干名词，以方便理解。

① 刀具的旋向：指的是刃槽方向。面对竖直放的铣刀，刃槽如果从左下方往右上方上升，为右旋；如果从右下方往左上方上升，为左旋。若双面加工时，两刀具旋向相同，则称为同旋向；否则，称为异旋向。

② 主轴转向：指的是刀具主轴的旋转方向。若旋转方向为逆时针，为正转；若为顺时针，为反转。若双面加工时，两刀具主轴旋转方向相同，为同转向；否则，为异转向。同转向时，两主轴均为正转。

③ 协同进给方向：指两刀具的进给方向。若协同加工过程中，两刀具进给方向大致相同，为同向进给，此时加工过程中两刀具始终距离较近；若进给方向相反，为异向进给。

为比较不同加工方法的结果，开展了8次加工实验。如表1所示，其中，实验序号与图序号对应。

表1 加工实验

实验（b）、（e）、（g）的加工场景如图13所示。在同向加工时，为了避免两刀具发生碰 撞，使其在工件坐标系X轴方向始终保持10mm间距。图12a~图12h分别展示了各加工场景下 采集的数据，横坐标表示信号采集的次数。每个加工场景的数据分为四部分，第一部分为加 工过程中叶片偏移的原始信号

；第二部分为在某一区间的原始信号

，以方便观摩细 节；第三部分与第四部分分别为通过数据分解获取到的叶片变形信号

与振动信号

。

从图12a中可以看出，单面加工时，叶片的变形大致范围为（0,0.3），振动范围大致为（-0.3,0.3），并且呈周期性分布。其中，一次周期中的变形和振动大致图像如图12a所示。产生的原因为，在刀具往复运动时，两段相邻刀路中，必然有一段为顺铣而另一段为逆铣。顺铣指刀具每旋转一周时，铣削量由大变小，而逆铣则相反。顺铣时铣削力更加稳定，有利于减小铣削中的振动。因此，当刀具顺铣时，叶片的变形和振动均处于更小的状态。而在有支撑装置辅助的单面加工过程中（如图12b所示），其变形量减小，范围为（-0.02，0.1），振动范围大约为（-0.2,0.2），与无支撑装置辅助时情况大致相同。由于螺旋桨两面的加工过程类似，则叶片完成后，要估算对叶片精度的影响，变形量应为二倍左右。因此，单面加工过程中，叶片的变形大致范围为（-0.3,0.3）。有支撑装置辅助的单面加工过程中，叶片的变形大致范围为（-0.1,0.1）。

在双面协同加工过程中，两刀具旋向相同，且同向加工时（如图12c所示），叶片变形量大约为（-0.2,0.2），振动为（-0.2,0.2）；当异向加工时（如图12d所示），叶片变形大约为（-0.05,0.15），振动为（-0.2,0.2）。相较于同向加工，异向加工叶片变形与振动更小。原因为当异向加工时，两刀具同时处于顺铣或者逆铣状态，铣削力相近。而同向加工时，两刀具分别处于逆铣和顺铣状态，铣削力相差较大。而当两刀具旋向相反，且将主轴旋转方向相反，则再次进行同向加工时（如图12e所示），两刀具铣削力相近，抵消效果更好。叶片变形范围为（-0.05,0.08），振动为（-0.1,0.1）。效果比异向加工更好。原因在于当两刀具相距较远时，对螺旋桨必然产生一定的扭矩。而同向加工由于铣削力相互抵消一部分之后，剩余的扭矩对叶片的影响相对较小，从而得到更好的加工精度。

在采用支撑装置辅助双面协同加工过程中，当两刀具旋向相同，且同向加工时（如图12f所示），叶片变形大约为（-0.01,0.01），振动大约为（-0.05,0.02）；当异向加工时（如图12g所示），叶片变形大约为（-0.02,0.02），振动大约为（-0.08,0.08）。当两刀具旋向相反，且同向加工时（如图12h所示），叶片变形大约为（-0.01,0.007），振动大约为（-0.02,0.02）。可见，在有支撑装置辅助的情况下，叶片变形与振动均得到有效的降低，而方案h效果最佳。

经分析，单面加工时叶片类似于悬臂梁，与铣削力保持平衡的力来源于叶片变形产生的弹性恢复力，故单面加工时叶片会一直处于单向的变形状态。在采用支撑装置辅助单面加工时，类似于外伸梁，抗变形能力较好。若要提高加工精度，可适当均匀分布多个支撑装置。而采用支撑装置辅助的双面协同加工过程中，类似于双支点外伸梁，能更好的限制变形。而且随动支撑，仅采用两个支撑装置即可限制梁的长度不至于过长，从而提高加工质量。同时，在无支撑装置辅助的双面协同加工过程中，采用异旋向、同向加工时，叶片变形和振动可以被控制在较小的范围。因此，为提高加工效率，可以先不使用支撑装置进行双面协同加工，待毛坯叶片余量小于叶片可能产生的变形量时，再采用支撑装置辅助。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置，其特征在于，包括三轴驱动机构和电动推杆，所述三轴驱动机构为相对布置的两组，相对布置的两组三轴驱动机构之间形成用于支撑螺旋桨的支撑空间；两组三轴驱动机构的驱动端分别连接有电动推杆并驱动所连接的电动推杆三向运动；所述电动推杆的推出端转动连接有支撑板，所述支撑板背离所述电动推杆的一侧面安装有支撑滚珠；所述电动推杆内连接有力传感器，所述力传感器用于当支撑滚珠完全贴合螺旋桨表面时检测电动推杆的推杆受力，并当所述电动推杆受力大于触发阈值时，控制所述电动推杆断电。

2.根据权利要求1所述螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置，其特征在于，所述电动推杆的推出端设有能够绕所述推出端的轴线旋转的转动连接座，所述支撑板铰接在所述转动连接座上。

3.根据权利要求2所述螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置，其特征在于，所述转动连接座背离所述电动推杆的一端设有连接耳板，所述支撑板靠近所述电动推杆的一侧面中部设有U型叉结构，所述U型叉结构套设在所述连接耳板上且通过销轴与所述连接耳板铰接。

4.根据权利要求3所述螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置，其特征在于，所述支撑板为长条形结构，所述支撑板的两个长边各固定有一个所述U型叉结构的支臂。

5.根据权利要求1所述螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置，其特征在于，所述支撑板背离所述电动推杆的一侧面两端各设有一个所述支撑滚珠。

6.根据权利要求1所述螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置，其特征在于，所述三轴驱动机构包括X向驱动机构、Y向驱动机构和Z向驱动机构，所述Z向驱动机构连接并驱动所述Y向驱动机构沿Z向运动，所述Y向驱动机构连接并驱动所述X向驱动机构沿Y向运动，所述X向驱动机构包括独立且同轴布置的两组X向驱动组件，每个所述X向驱动组件连接并驱动至少一个所述电动推杆沿X向运动；两组三轴驱动机构的Z向驱动机构朝向相同，两组三轴驱动机构的X向驱动机构和Y向驱动机构分别平行间隔布置并形成所述支撑空间；所述电动推杆的推出端朝向所述支撑空间内且两组三轴驱动机构上的电动推杆相对布置。

7.根据权利要求6所述螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置，其特征在于，所述三轴驱动机构的Y向驱动机构为平行布置的两组，所述X向驱动机构还包括X向滑轨，两组Y向驱动机构分别与所述X向滑轨的两端连接并驱动X向滑轨沿Y向运动；两组所述X向驱动组件同轴安装在所述X向滑轨的一侧，所述X向驱动组件所连接的电动推杆滑动连接在所述X向滑轨上。

8.根据权利要求7所述螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置，其特征在于，所述Z向驱动机构包括Z向滑轨和Z向直线模组，所述Z向滑轨为平行布置的两条，两组Y向驱动机构的底部通过X向横梁连接，所述X向横梁的两端分别滑动连接在两条Z向滑轨上，所述Z向直线模组连接并驱动X向横梁沿Z向运动。

9.螺旋桨双面加工装置，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置，还包括两套混联加工装置，所述螺旋桨双面刚柔性切换支撑装置位于两套混联加工装置之间。

10.螺旋桨双面加工方法，其特征在于，采用权利要求9所述的螺旋桨双面加工装置实现，包括以下步骤：

S1，将两组三轴驱动机构分别控制电动推杆沿Z轴移动至不会与螺旋桨以及混联加工装置碰撞的竖向安全平面；

S2，将两组三轴驱动机构分别控制电动推杆沿X向和Y向移动，使电动推杆在竖向安全平面上移动至预先设定的支撑位置，然后控制电动推杆的推出端伸出，待支撑滚珠与螺旋桨两侧的加工表面充分接触后，触发电动推杆中的力传感器，并控制电动推杆断电锁死；

S3，混联加工装置按照预定刀路加工螺旋桨的两侧叶片表面，随着加工过程的进行，混联加工装置的刀具逐渐靠近两组三轴驱动机构的支撑位置，当可能发生碰撞时，混联加工装置停止加工；

S4，待混联加工装置停止加工后，两组三轴驱动机构分别控制电动推杆沿Z向复位至竖向安全平面，同时电动推杆通电，重复S2和S3，直至螺旋桨两侧叶片表面加工完成。

Images