大型螺旋槳雙刀雙面對稱加工裝置的製作方法
2023-10-05 15:38:29 2
專利名稱：大型螺旋槳雙刀雙面對稱加工裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及螺旋槳加工裝置，詳細講是一種加工周期短、效率高、加工精度高的大型螺旋槳雙刀雙面對稱加工裝置。
背景技術：
我們知道，螺旋槳是艦船的核心部件，大型艦船的大型螺旋槳直徑可達10餘米。大型螺旋槳重型加工工具機一直被歐美發達國家列為我國禁運和封鎖的戰略物資，導致我國大型螺旋槳的加工水平一直落後於西方發達國家。長期一段時間，國內一直採用傳統的手工鏟磨或三坐標工具機加工方法。這些方法存在成本高、周期長等缺點，加工很大程度上取決於生產工人的技術熟練程度，不能保證螺旋槳的高精度要求；螺旋槳工作轉速高，工作環境惡劣，上述方法加工出的大型螺旋槳容易出現空泡、振動、噪聲、磨損等不良現象，會降低螺旋槳推進效率，增大艦船動力消耗。對於軍用潛艇，更是無法保證潛艇的隱蔽性和安全性。而且採用上述加工方法加工大型螺旋槳，工人勞動強度高，工作環境極端惡劣，製造成 本聞。因此研究大型螺旋槳的加工裝置及加工方法，對提高我國大型裝備設計製造能力、增強國防實力、縮小我國與國際先進水平的差距意義重大。
發明內容
本發明的目的是解決現有螺旋槳加工技術的不足，提供一種加工周期短、效率高，加工精度高的大型螺旋槳雙刀雙面對稱加工裝置。本發明解決上述現有技術的不足，所採用的技術方案是
一種大型螺旋槳雙刀雙面對稱加工裝置，其特徵在於設有固定座，固定座上設有一對相互對稱的螺旋槳加工裝置，螺旋槳加工裝置包括支撐架、X向滑座、Y向滑座、少自由度並聯機構和加工刀具；支撐架上設有X向驅動電機和X向滑座，X向滑座上設有X向驅動絲槓，X向驅動電機與X向驅動絲槓相連接，驅動X向滑座沿X方向運動；x向滑座上設有Y向驅動電機和Y向滑座，Y向滑座上設有Y向驅動絲槓，Y向驅動電機與Y向驅動絲槓連接，驅動Y向滑座沿Y方向運動；少自由度並聯機構設置在Y向滑座上，加工刀具設置在少自由度並聯機構的執行端上；兩個支撐架上設有與螺旋槳加工裝置相互配合用於裝夾螺旋槳的分度機構。本發明中所述的少自由度並聯機構的結構為設有三個並聯的液壓缸，液壓缸底部設有轉動副，液壓缸的活塞杆經三自由度球鉸與並聯機構執行端連接。液壓缸經液壓管路與液壓站相連。採用RPS並聯機構、液壓缸驅動結構，並聯機構具有剛度性能好，誤差傳遞鏈短的優點，利用該機構可以實現加工刀具沿Z軸方向的自由移動，同時可以提供刀具繞X軸和Y軸的自由轉動，從而實現刀具的三自由度運動。本發明中所述的分度機構包括液壓缸固定座和安裝軸固定座，液壓缸固定座上經液壓缸設有夾緊座，夾緊座上經迴轉支承安裝有夾頭；安裝軸固定座上設有伺服電機，安裝軸固定座中央設有可轉動的安裝軸，安裝軸固定座上與夾頭相對側經迴轉支承設有夾板，夾板與夾頭間的安裝軸上設有調節板；伺服電機上設有主動齒輪，安裝軸上設有從動齒輪，主動齒輪與從動齒輪相嚙合。本發明中所述的安裝軸安裝螺旋槳部分呈錐形。便於螺旋槳的固定。本發明中所述分度機構設置在兩個支撐架的頂端，與螺旋槳加工裝置和固定座組成封閉的「回」字型結構。使裝置具有良好的剛度性能。使用時，本發明中的X向驅動電機、Y向驅動電機、並聯機構液壓站和伺服電機與數控系統電氣連接，將待加工的螺旋槳裝夾在分度機構上；數控系統控制X向滑座、Y向滑座、以及並聯機構各分支的運動，對螺旋槳槳葉的壓力面和吸力面對稱加工，當完成一個槳葉的加工過程後，數控系統控制分度機構將螺旋槳旋轉特定角度，加工下一個螺旋槳槳葉。加工過程中，雙面對稱加工槳葉的壓力面和吸力面，可以有效地消除加工過程中的懸臂梁效應，同時減輕振顫，改善加工裝置的剛度性能，螺旋槳的加工效率和加工精度高，保證了軍用潛艇的隱蔽性和安全性。降低了工人的勞動強度高，製造成本低廉。該加工裝置以應 用在國內大中型船用螺旋槳的加工製造，降低對國外同類技術裝備的依賴。
圖I、圖2是本發明的結構示意圖，圖I為立式結構，圖2為臥式結構。圖3是本發明少自由度並聯機構的結構示意圖。圖4是本發明分度機構的結構示意圖。圖5、圖6是本發明安裝螺旋槳後的結構示意圖，圖5為立式結構，圖6為臥式結構。圖7是本發明加工螺旋槳時兩個加工刀具與螺旋槳間的加工結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖，對本發明專利作進一步的說明。如圖I、圖2、圖3、圖4所示的大型螺旋槳雙刀雙面對稱加工裝置，設有固定座1，固定座I上設有一對相互對稱的螺旋槳加工裝置，螺旋槳加工裝置包括支撐架11、X向滑座
2、Y向滑座3、少自由度並聯機構4和加工刀具5 ;支撐架11上設有X向驅動電機7和X向滑座2，X向滑座上設有X向驅動絲槓8，X向驅動電機7與X向驅動絲槓8相連接，用於驅動X向滑座沿X方向運動；Χ向滑座上設有Y向驅動電機9和Y向滑座3，Y向滑座3上設有Y向驅動絲槓10，Y向驅動電機9與Y向驅動絲槓10連接，用於驅動Y向滑座沿Y方向運動；少自由度並聯機構4設置在Y向滑座上，加工刀具5設置在少自由度並聯機構4的執行端上，從圖3中可以看出，所述的少自由度並聯機構的結構為設有三個並聯的液壓缸4-2，液壓缸4-2底部設有轉動副4-3，液壓缸的活塞杆經三自由度球鉸4-1與並聯機構的執行端連接；液壓缸4-2經液壓管路4-4與液壓站4-5相連。安裝時轉動副與Y向滑座相連接。由於採用RPS並聯機構、液壓缸驅動結構，並聯機構具有剛度性能好，誤差傳遞鏈短的優點，利用該機構可以實現加工刀具沿Z軸方向的自由移動，同時可以提供刀具繞X軸和Y軸的自由轉動，從而實現刀具的三自由度運動。兩個支撐架11上設有與螺旋槳加工裝置相互配合的用於裝夾螺旋槳的分度機構6。從圖I、圖2中可以看出，分度機構6設置在兩個支撐架的頂端部，與螺旋槳加工裝置、固定座組成封閉的「回」字型結構。使裝置具有良好的剛度性能。本發明中所述的分度機構包括液壓缸固定座6-10和安裝軸固定座6-11，液壓缸固定座上經液壓缸6-9設有夾緊座，夾緊座上經迴轉支承6-8安裝有夾頭6-7 ;安裝軸固定座上設有伺服電機6-3，安裝軸固定座中央設有可轉動的安裝軸6-6，安裝軸固定座上與夾頭6-7相對側經迴轉支承設有夾板6-4，夾板套設在安裝軸上、可自由轉動。夾板與夾頭間的安裝軸上設有調節板6-5，使用不同厚度的調節板6-5，可以調節螺旋槳在安裝軸上的軸向位置。伺服電機6-3上設有主動齒輪6-2，安裝軸上設有從動齒輪6-1，主動齒輪與從動齒輪相嚙合，用於驅動安裝軸按設定的角度旋轉，安裝軸安裝螺旋槳的部分呈錐形或設有平鍵，便於螺旋槳的固定。分度機構的液壓缸固定座和安裝軸固定座固定安裝在螺旋槳加工裝置的支撐架頂端，安裝螺旋槳時，通過液壓缸6-9控制夾頭與安裝軸分離，將螺旋槳套裝在安裝軸上，再通過液壓缸控制夾頭壓緊。本發明在使用時，將X向驅動電機、Y向驅動電機、並聯機構液壓站和伺服電機與數控系統電氣連接，液壓站可以經液壓管路直接與本發明中各液壓驅動原件相連，也可以 使用時另行配套、連接。將待加工的螺旋槳12裝夾在分度機構上，裝夾完成後，其結構如圖5或圖6所示；數控系統控制X向滑座、Y向滑座、以及並聯機構各分支的運動，對螺旋槳槳葉的壓力面和吸力面對稱加工，當完成一個槳葉的加工過程後，數控系統控制分度機構將螺旋槳旋轉特定角度，加工下一個螺旋槳槳葉。如圖7所示，在加工過程中，加工刀具15、16雙面對稱加工槳葉14的壓力面和吸力面，可以有效地消除加工過程中的懸臂梁效應，同時減輕振顫，改善加工裝置的剛度性能，螺旋槳的加工效率和加工精度高，保證了軍用潛艇的隱蔽性和安全性。降低了工人的勞動強度高，製造成本低廉。該加工裝置可以應用在國內大中型船用螺旋槳的加工製造，降低對國外同類技術裝備的依賴。
權利要求
1.一種大型螺旋槳雙刀雙面對稱加工裝置，其特徵在於設有固定座，固定座上設有一對相互對稱的螺旋槳加工裝置，螺旋槳加工裝置包括支撐架、X向滑座、Y向滑座、少自由度並聯機構和加工刀具；支撐架上設有X向驅動電機和X向滑座，X向滑座上設有X向驅動絲槓，X向驅動電機與X向驅動絲槓相連接，驅動X向滑座沿X方向運動；X向滑座上設有Y向驅動電機和Y向滑座，Y向滑座上設有Y向驅動絲槓，Y向驅動電機與Y向驅動絲槓連接，驅動Y向滑座沿Y方向運動；少自由度並聯機構設置在Y向滑座上，加工刀具設置在少自由度並聯機構的執行端上；兩個支撐架上設有與螺旋槳加工裝置相互配合用於裝夾螺旋槳的分度機構。
2.根據權利要求I所述的大型螺旋槳雙刀雙面對稱加工裝置，其特徵在於所述的少自由度並聯機構的結構為設有三個並聯的液壓缸，液壓缸底部設有轉動副，液壓缸的活塞杆經三自由度球鉸與並聯機構執行端連接。
3.根據權利要求2所述的大型螺旋槳雙刀雙面對稱加工裝置，其特徵在於所述的分度機構包括液壓缸固定座和安裝軸固定座，液壓缸固定座上經液壓缸設有夾緊座，夾緊座上經迴轉支承安裝有夾頭；安裝軸固定座上設有伺服電機，安裝軸固定座中央設有可轉動的安裝軸，安裝軸固定座上與夾頭相對側經迴轉支承設有夾板，夾板與夾頭間的安裝軸上設有調節板；伺服電機上設有主動齒輪，安裝軸上設有從動齒輪，主動齒輪與從動齒輪相齧口 ο
4.根據權利要求I或2或3所述的大型螺旋槳雙刀雙面對稱加工裝置，其特徵在於所述的安裝軸安裝螺旋槳部分呈錐形。
5.根據權利要求4所述的大型螺旋槳雙刀雙面對稱加工裝置，其特徵在於所述的分度機構設置在兩個支撐架的頂端，與螺旋槳加工裝置和固定座組成封閉的「回」字型結構。
全文摘要
一種大型螺旋槳雙刀雙面對稱加工裝置，涉及螺旋槳加工裝置，設有固定座，固定座上設有一對相互對稱的螺旋槳加工裝置，螺旋槳加工裝置包括支撐架、X向滑座、X向驅動絲槓，X向驅動電機、Y向滑座、與Y向驅動絲槓、Y向驅動電機構成的加工動力裝置，少自由度並聯機構設置在Y向滑座上，加工刀具設置在少自由度並聯機構的執行端上；兩個支撐架上設有與螺旋槳加工裝置相互配合用於裝夾螺旋槳的分度機構。本發明可以對螺旋槳槳葉的壓力面和吸力面對稱加工，雙面對稱加工可以有效地消除加工過程中的懸臂梁效應，同時減輕振顫，改善加工裝置的剛度性能，螺旋槳的加工效率和加工精度高，保證了軍用潛艇的隱蔽性和安全性。
文檔編號B23Q16/02GK102896375SQ20121037281
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月29日 優先權日2012年9月29日
發明者王瑞, 鍾詩勝, 付旭雲, 張永健, 紀校娟 申請人:哈爾濱工業大學(威海)