CN202192309U - 五轴联动叶片加工中心 - Google Patents

Abstract

五轴联动叶片加工中心，属于机械制造领域。五轴联动叶片加工中心包括床身及X1、X2、Y、Z1、Z2五个直线轴和A轴、副A轴、B轴三个回转轴，在床身上方设有X1轴拖板，X1轴拖板上方设有Y轴拖板，在Y轴拖板上固定安装B轴，铣削主轴通过支架与B轴联接在一起，B轴回转中心与水平面成45°，铣削主轴轴线与B轴回转中心成45°，在床身前方设有Z1轴拖板、Z2轴拖板，在Z1轴拖板上固定安装作为A轴的头架，在Z2轴拖板上固定安装作为副A轴的尾架，在床身侧面装有刀库。本实用新型设计独特，布局合理，刀具和工件的运动系统分配均衡，各轴动态性能匹配良好，可以有效的避免叶片加工过程中的“过切”现象，加工效率高，制造和维修方便。

Description

五轴联动叶片加工中心

技术领域

本实用新型涉及一种五轴联动叶片加工中心，属于机械制造领域。

背景技术

叶片是汽轮机、航空航天发动机等的核心部件之一。叶片型面为空间曲面，形状复杂，叶根圆角由多个变直径的圆弧组成，有的叶身中部还带有阻尼台。国内目前加工叶片主要采用以下设备和方法：1、三轴机床，用来加工形状相对简单的叶片，先铣削叶片一面，然后翻面装夹，再铣削另一面。此方法往往需要多次的翻面，是一种低效率的加工方法，但是该方法应用较早，积累了大量的经验，目前国内还在用；2、配A轴的四轴机床，无需手动翻面，效率有所提高。目前，叶片的形状越来越复杂，三轴、四轴联动机床已难以加工，同时，市场对叶片的需求量巨大，叶片加工能力严重不足。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本实用新型提供一种专门用来加工汽轮机、航空航天发动机等叶片和其他窄长型具有空间复杂曲面零件的五轴联动叶片加工机床。

本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的：五轴联动叶片加工中心，其特征在于：加工中心包括床身及X1、X2、Y、Z1、Z2五个直线轴和A轴、副A轴、B轴三个回转轴，在床身上方设有X1轴拖板，X1轴拖板上方设有Y轴拖板，在Y轴拖板上固定安装B轴，铣削主轴通过支架与B轴联接在一起，B轴回转中心与水平面成45°，铣削主轴轴线与B轴回转中心成45°，在床身前方设有Z1轴拖板、Z2轴拖板，在Z1轴拖板上固定安装作为A轴的头架，在Z2轴拖板上固定安装作为副A轴的尾架，在床身侧面装有刀库。

所述的Z1轴拖板、Z2轴拖板为一体拖板，在一体拖板上安装头架、尾架。

本实用新型的有益效果：本实用新型采用上述结构，本实用新型设计独特，布局合理，刀具和工件的运动系统分配均衡，刀具运动系统包括X1、Y、B轴，工件运动系统包括Z1、Z2、A、副A轴，整机刚性好，各轴动态性能匹配良好，可以有效的避免叶片加工过程中的“过切”现象，加工效率高，制造和维修方便。机床的B轴回转中心与水平面成45°，铣削主轴轴线与B轴回转中心成45°，并优化了刀尖运动，使刀尖点处在B轴回转中心上或其附近，这些结构特点不仅可以最大限度的避免加工干涉，而且可以减少不必要的X1轴插补运动，以便提高叶片的表面加工质量；同时，由切削力产生的扭矩也不会被传输到B轴上；机床直线运动部件采用滚柱直线导轨和滚珠丝杠传动，并配有高精度光栅尺闭环控制，刚性好，精度高；A轴、副A轴、B轴均采用力矩电机直接驱动，支撑轴承采用转台轴承，配有高精度角度编码器闭环控制，彻底消除反向间隙，动态性能好，输出扭矩大，刚性好，回转精度高；由于配有副A轴和Z2轴，对于相对较长的叶片加工时，可以对叶片进行“拉伸”旋转，改变了传统加工中的“顶”旋转，最大限度的减少长叶片的变形。

附图说明

图1 本实用新型五轴联动叶片加工中心的主视图。

图2为图1的右视图。

图中标志：1、头架；2、尾架；3头架底座；4、尾架底座；5、Z1轴拖板；6、Z2轴拖板；7、Z1轴底座；8、X2轴拖板；9、床身；10、X1轴拖板；11、Y轴拖板；12、B轴；13、支架；14、铣削主轴；15、刀库；16、刀库支架。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的一种五轴联动叶片加工中心具体实施方式作进一步的详述。

图1和图2是本实用新型的一种五轴联动叶片加工中心基本示意图，含有5个直线轴X1、X2、Y、Z1、Z2和3个回转轴A轴、副A轴、B轴。

加工中心的基础为床身9，床身9的上方为X1轴拖板10，X1轴拖板10左右运动实现X1轴，X1轴拖板10上方为Y轴拖板11，Y轴拖板11前后运动实现Y轴，力矩电机驱动的B轴12联接在Y轴拖板11上，在B轴上装有高精度角度编码器，且B轴回转中心与水平面成45°；铣削主轴14通过支架13与力矩电机驱动的B轴12联接在一起，铣削主轴14的轴线与力矩电机驱动的B轴12的回转中心成45°夹角，通过优化刀尖点的位置，使刀尖点在力矩电机驱动的B轴12的回转中心上或其附近，减少不必要的因力矩电机驱动的B轴12回转而进行的X1轴插补运动。铣削主轴14随力矩电机驱动的B轴12的回转而摆动，摆动范围±50°，床身9前方左侧的Z1轴底座7与床身9联接，Z1轴底座7前方为Z1轴拖板5，Z1轴拖板5上下运动实现Z1轴，Z1轴拖板5上方为头架底座3，头架底座3上方装有力矩电机驱动的头架1，力矩电机驱动的头架1可以连续回转实现A轴，在头架1上装有高精度角度编码器；床身9前方右侧有X2轴拖板8，X2轴拖板8可以左右移动实现X2轴，以适应不同长度叶片加工，X2轴拖板8可以作为Z2轴底座，在Z2轴底座（X2轴拖板8）的前方设有Z2轴拖板6，Z2轴拖板6上下运动实现Z2轴，Z1轴拖板5同Z2轴拖板6通过各自的驱动系统同步上下运动，Z2轴拖板6上方为尾架底座4，尾架底座4上方装有力矩电机驱动的尾架2，力矩电机驱动的尾架2可以连续回转实现副A轴，在尾架2上装有高精度角度编码器。

刀库15通过刀库支架16联接在床身9左侧，刀库15容量为24把，刀具接口HSK-A63，机床采用西门子840D数控系统控制。

机床还有另一种布置形式，Z1、Z2轴共用一个拖板，头架和尾架均联接在此拖板上，尾架可以左右移动，尾架采用顶尖形式，适用于较小规格叶片加工。

Claims (2)

1.五轴联动叶片加工中心，其特征在于：加工中心包括床身及X1、X2、Y、Z1、Z2五个直线轴和A轴、副A轴、B轴三个回转轴，在床身上方设有X1轴拖板，X1轴拖板上方设有Y轴拖板，在Y轴拖板上固定安装B轴，铣削主轴通过支架与B轴联接在一起，B轴回转中心水与平面成45°，铣削主轴轴线与B轴回转中心成45°，在床身前方设有Z1轴拖板、Z2轴拖板，在Z1轴拖板上固定安装作为A轴的头架，在Z2轴拖板上固定安装作为副A轴的尾架，在床身侧面装有刀库。

2.根据权利要求1所述的五轴联动叶片加工中心，其特征在于：所述的Z1轴拖板、Z2轴拖板为一体拖板，在一体拖板上安装头架、尾架。

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