六軸聯動數控砂帶磨床的制作方法

專利名稱：六軸聯動數控砂帶磨床的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種磨削裝置，特別涉及一種六軸聯動數控砂帶磨床，以適用 于諸如汽輪機葉片類的曲面形狀較復雜的工件的打磨拋光。
背景技術：
目前，常用的動力裝置(如燃汽輪機、汽輪機、渦輪發動機)的葉片的結 構形式很多，而葉片的型面是決定動力裝置效率的一個重要因素，型面質量的 高低影響其能耗水平。因此大量的開發研究工作被花在型面型線設計上，以期 從流體動力學上提高動力裝置的效率，用更小的體積來獲得更大的輸出功率。 這導致葉片型面由直面發展到弧面進而發展到扭曲弧面。另一方面，由于型面 曲線越來越復雜，葉片加工的工藝要求也就越來越高，對設備的要求也越來越 高。
早期的葉片加工全部是由手工完成的，工人用銼刀、砂輪、砂紙等磨料在 鑄造成鍛造成型的毛壞上一點點修出葉片的型面。后來發展到用車、銑的方法 去除大部分余量，再經手工修型完成。數控機床的出現改變了這一狀況，使葉 片型面加工走到了銑削的路上。但無論機加工型面余量再小，最終都要經過打 磨拋光的工序才能完成一只成品葉片，否則葉片表面的刀紋會增大蒸汽流或燃 汽流的流道阻力，降低動力裝置的效率。時至今日，提高葉片表面光潔度的工 序仍是整個葉片型面加工工藝過程中的關鍵環節，雖然有電解拋光、精密鑄造、 高速銑削無余量加工拋丸處理等工藝出現，但絕大多數葉片的最后加工工序仍 是由手式打磨拋光來完成的。
但是手工打磨、拋光還存在如下問題-
1、 手工難以控制去除量，所以只能每次去降少量余量，需反復與樣板作 透光檢查、比對，過程繁瑣，效率低；
2、 手工拋磨容易造成葉片余量不均余、葉片尺寸一致性差，有時甚至造 成廢品；3、 手式拋磨力量全靠人工掌握，葉片表面質量一致性差；
4、 大型葉片不易搬動、翻轉，不借助工裝難以進行拋磨；
5、 勞動強度大；
6、 工作環境惡劣，粉塵對工人健康損傷極大。
總之手工打磨、拋光尺寸精度低、表面質量低、勞動強度大、效率低，滿 足不了動力能源發展的要求。
20世紀中期以后，隨著多軸控制技術的發展，六軸砂帶磨床也應運而生， 如專利號為"ZL200720188043.2"，名稱為"六軸砂帶磨床"的中國實用新型 專利，其公布的砂帶磨床結合空間的六個自由度，可以實現復雜的葉片型面的 磨削處理，且能有效提高工件的打磨精度和表面質量，但是其對于滿足高效高 精度葉片加工要求還有相當的差距，主要表現在-
1、 單純的強力磨削，其加工效率較低，并且不能從根本上解決葉片拋磨 的尺寸精度、型面精度問題；
2、 機床床身前高后低，立柱部件高度高，其對立柱部件的要求較高；
3、 為了沿C軸布置砂帶機，C軸結構采用懸臂式結構，即砂帶機一端以 鉸接形式連接C軸，另一端懸伸。不僅結構剛性差，而且由于砂帶機的寬度 限制了 C軸角度，在扭曲較大的曲面磨削拋光時容易產生干涉；
4、 雖然接觸輪采用懸浮結構，但是砂帶機上的惰輪并非隨接觸輪的上下 移動而同時移動，也就是說，當接觸輪與工件的接觸壓力隨工件曲面的變化而 變化時，砂帶不能迅速、準確地將變化回饋給接觸輪，從而導致磨削誤差，影 像工件的加工品質。
從上可以看出，現有的磨削方式及磨削設備仍然普遍存在加工效率低、加 工精度低，型面質量難以保證的不足，從而導致加工出來的汽輪機葉片型面質 量不能很好地滿足精度的要求。

發明內容
本發明的目的在于克服現有葉片類的曲面形狀較復雜的工件的打磨拋光 設備存在的不足，提供一種六軸聯動數控砂帶磨床，以有效提高工件的表面質 量和精度。
為達到上述目的，本發明提供的六軸聯動數控砂帶磨床，包括-
6床身，其上滑動設置有立柱部件和工作臺，所述立柱部件、工作臺與所述 床身之間的相對滑動分別形成X軸方向和Y軸方向的直線運動；
設置在所述工作臺上方的A軸部件，用以夾持待加工的工件繞其軸線旋
轉，以形成A軸的旋轉運動；
懸臂設置于所述立柱部件上的磨削座，所述磨削座通過一箱體與所述立柱 部件滑動連接，以形成Z軸方向的直線運動；所述箱體上還旋轉設置一轉盤， 所述磨削座與所述轉盤固連，所述轉盤與所述箱體之間的相對旋轉形成B軸 方向的旋轉運動；
設置在磨削座內與所述磨削座轉動連接的砂帶機，所述砂帶機與所述磨削 座之間的相對轉動形成C軸方向的回轉運動；
數控系統，所述數控系統里配置有程序存儲器和執行電路，以控制各軸線 方向上的運動。
上述的六軸聯動數控砂帶磨床，其中，所述磨削座為中空結構，所述砂帶 機沿所述磨削座的中空軸線回轉。
上述的六軸聯動數控砂帶磨床，其中，所述砂帶機包括底板、驅動電機、 砂帶和接觸輪，所述驅動電機設置在一電機安裝座上，所述電機安裝座和底板 與一 C軸驅動系統連接，所述接觸輪通過砂帶與所述驅動電機輸出軸上的主 動輪連接。
上述的六軸聯動數控砂帶磨床，其中，所述砂帶機還包括一浮動裝置，所 述浮動裝置包括與所述底板滑動連接的隨動板和與所述隨動板連接的浮動驅 動件，所述隨動板上安裝有過輪、擠壓輪和所述接觸輪，所述驅動電機的輸出 動力通過砂帶經由所述主動輪、過輪和擠壓輪傳遞至所述接觸輪。
上述的六軸聯動數控砂帶磨床，其中，所述浮動驅動件為自動調節氣缸。
上述的六軸聯動數控砂帶磨床，其中，所述隨動板通過一隨動導軌與所述 底板滑動連接，所述隨動導軌上還滑動設置有一脹緊輪，所述砂帶從所述脹緊 輪上繞過，所述脹緊輪與一脹緊用氣缸連接。
上述的六軸聯動數控砂帶磨床，其中，所述床身具有第一床身部和第二床 身部，所述第一床身部高于第二床身部，其中，所述第一床身部上設置至少兩 條X軸導軌，所述立柱部件通過所述X軸導軌與所述第一床身部滑動連接， 所述第二床身部上設置有至少兩條Y軸導軌，所述工作臺通過所述Y軸導軌與所述第二床身部滑動連接。
上述的六軸聯動數控砂帶磨床，其中，所述第二床身垂直于Y軸的截面 成W形，其中，
在左、右兩個V形槽底設置有左、右螺旋排屑器；
在倒V形的下方設置有所述至少兩條Y軸導軌的其中之一部分和與所述
A軸部件連接的拖鏈；
在W形的左、右兩側設置有Y軸驅動系統和另一部分Y軸導軌。 上述的六軸聯動數控砂帶磨床，其中，所述第一床身平行于X軸的截面的
中部具有人字形洞，在所述人字形洞的兩側具有與所述左、右兩個V形槽對
應地倒八字形洞。
上述的六軸聯動數控砂帶磨床，其中，所述左、右螺旋排屑器的其中之一 包括安裝于第二床身上的螺旋驅動裝置和螺旋器，所述螺旋驅動裝置包括與所 述螺旋器平行設置的螺旋器驅動電機，所述螺旋器驅動電機通過一傳動系統帶 動所述螺旋器。
上述的六軸聯動數控砂帶磨床，其中，所述工作臺上設置有平行于X軸的 A軸部件導軌，所述A軸部件與所述A軸部件導軌滑動連接。
上述的六軸聯動數控砂帶磨床，其中，所述工作臺的兩端耳上方分別設置 U形槽。
上述的六軸聯動數控砂帶磨床，其中，所述工作臺的中部設置有縱向貫穿 所述工作臺的貫孔，以供與所述A軸部件連接的拖鏈的管線穿過。
上述的六軸聯動數控砂帶磨床，其中，所述A軸部件的驅動系統為兩個， 其分別設置在所述A軸部件的兩側。
上述的六軸聯動數控砂帶磨床，其中，所述B軸部件的驅動系統包括安裝 在所述立柱部件上的B軸驅動電機和與所述B軸驅動電機連接的渦輪蝸桿副， 所述渦輪蝸桿副的輸出端與所述轉盤連接。
為了更好地實現上述目的，本發明還提供一種汽輪機葉片的加工方法，該 加工方法是采用上述的六軸聯動數控砂帶磨床進行汽輪機葉片的加工，該方法 包括如下步驟:
(1)在待加工的控制截面處測量并取得數據，將所得數據導入造型軟件 以生成模型從而形成軌跡文件，然后對軌跡文件進行后處理以形成數控程序；(2)將數控程序存入所述六軸聯動數控砂帶磨床的數控系統，并利用所 述六軸聯動數控砂帶磨床進行汽輪機葉片加工。
進一步地，本發明還提供一種汽輪機葉片，該汽輪機葉片通過上述的六軸 聯動數控砂帶磨床加工所得。
與現有技術相比，本發明具有如下有益效果
(1) 各軸線方向上的運動由數控系統控制，不僅提高了零件加工效率， 而且由于數控系統能準確測量工件實際狀態，從而葉片尺寸精度、表面質量一 致性好，進一步地，加工中無需人為調整，使葉片自動化生產成為可能， 一人 多機甚至全自動生產線成為可能，改變了葉片加工的生產組織方式，大幅度提 高了勞動生產率；
(2) 磨削座為中空結構，能把整個砂帶機放置其中并繞其中空軸線旋轉， 克服了在扭曲較大的曲面磨削拋光時容易產生干涉的問題；
(3) 設置浮動裝置，將強力磨削與浮動磨削結合，使一條不停運轉的砂 帶中竟有一部分伴隨著移動，磨削加工時，接觸輪通過砂帶與被加工件接觸， 當接觸壓力隨加工件曲面的變化而變化時，數控系統自動根據這種變化狀態， 自動調節浮動驅動件的進出氣狀態，帶動隨動板及其上面安裝各種帶輪、砂帶 的上下隨動，并能迅速、準確的回饋到接觸輪；
(4) 機床床身的第一床身部高于第二床身部，減小了立柱部件的高度；
(5) 第二床身垂直于Y軸的截面成W形，方便左、右螺旋排屑器的設 置； '
(6) 螺旋排屑器的螺旋器平行于其驅動電機，減少了機床的占地空間。 綜上可以看出，采用本發明的六軸聯動數控砂帶磨床進行汽輪機葉片加
工，不僅效率高、工人勞動強度低，還能保證葉片尺寸精度和表面質量，并且 加工出來的汽輪機葉片能滿足動力能源發展的要求。
以下結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細描述，但不作為對本發明的 限定。


圖1為本發明的六軸聯動數控砂帶磨床的主視圖； 圖2為圖1的左視圖；圖3為X軸驅動系統的結構圖4A為本發明的床身主視圖4B為圖4A的俯視圖4C為圖4A的側視圖4D為圖4B中的A~~A剖視圖4E為圖4B中的B— B剖視圖5為本發明的螺旋排屑器結構圖;
圖6A為本發明的工作臺主視圖6B為圖6A的俯視圖6C為圖6A的側視圖7A為本發明的A軸部件結構圖7B為圖7A的側視圖8A為本發明的立柱部件結構圖8B為圖8A的側視圖9A為本發明的B軸部件結構圖9B為圖9A的C 一 C剖視圖IO為本發明的C軸部件結構圖； 圖IIA為本發明的砂帶機結構圖； 圖IIB為圖IIA的側視圖UC為圖IIA的后視圖。
其中，附圖標記
10床身
11x軸導軌12Y軸導軌
13第一床身部
1301人字形洞1302倒八字形洞
1303倒八字形洞
14 ,第二床身部
15左螺旋排屑器
151電機152聯接板
153軸承座154電機座
10155 小軸
157 鏈條
159 軸承座
1511 傳動軸
16 右螺旋排屑器
180 防護系統
181 人字形伸縮防護罩 183 V形固定防護罩 185 左固定防護罩
187 右斜形伸縮防護罩
189 右防護大罩
1811 右防護端板
191 左防護導軌
20 工作臺
21 A軸部件導軌
22 端耳 24 U形槽 26 貫孔 28 左皮腔
30 立柱部件
31 立柱
33 X向拖鏈
40 X軸驅動系統
41 電機
43 滾珠絲杠
45 螺釘
47 電機座
49 蝶形彈簧
50 Y軸驅動系統
51 第一驅動系統
156 鏈輪
158 鏈輪
1510 安裝板
1512 螺旋器
17 拖鏈
182 V形固定防護罩
184 左斜形伸縮防護罩
186 左防護大罩
188 右固定防護罩 1810 左防護端板
192 右防護導軌
211 傾斜固定件
23 端耳
25 U形槽
27 貫孔
29 右皮腔
32 Z軸導軌
34 Z向拖鏈
42 聯軸器
44 滾珠螺母
46 車由;fc肖
48 軸承 410 管接頭
52 第二驅動系統60Z軸驅動系統
61第一驅動系統62第二驅動系統
70A軸部件
71A坐標體72電機防護罩
73伺服電機74電機座
75聯軸器76軸承減速機
77細蓋78轉動盤
79螺釘710螺母
80A軸驅動系統
81第一電機82第二電機
90B軸部件
91箱體92轉盤
93支架94彈簧
100B軸驅動系統
101B軸驅動電機
102渦輪蝸桿副1021主軸
103交叉滾子軸承104角接觸軸承
105角接觸軸承106角接觸軸承
110C軸部件
111磨削座
1111第一中空部1112第二中空部
120C軸驅動系統
121電機122傳動齒輪
123傳動齒輪124傳動齒輪
125軸承126軸承
127上軸承內圈端蓋128下軸承內圈端蓋
130砂帶機
131接觸輪132上連接件
133下連接件134擠壓輪
135擠壓輪136擠壓輪137 過輪
139 主動輪
1312 底板
1314 浮動裝置 13141 隨動板
1315 電機安裝座
1316 隨動導軌 13161 滑塊 13163 滑塊
1317 脹緊輪 1319 蓋體
138
1310
1313
過輪 電機 砂帶
13142
浮動驅動件
13162 13164 1318
滑塊 滑塊
脹緊用氣缸
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明技術方案進行詳細的描述，以更進一 步了解本發明的目的、方案及功效，但并非作為對本發明所附權利要求保護范
圍的限制。
請參閱圖1及圖2，如圖所示，本發明的六軸聯動數控砂帶磨床，包括床 身10、工作臺20、立柱部件30、 X軸驅動系統40、 Y軸驅動系統50、 Z軸驅 動系統60、 A軸部件70、 A軸驅動系統80、 B軸部件90、 B軸驅動系統100、 C軸部件110、 C軸驅動系統120、砂帶機130和數控系統，數控系統在圖中 未示出。
其中，床身10上設置有相互垂直的X軸導軌11和Y軸導軌12， X軸導 軌11支撐立柱部件30， X軸驅動系統40驅動立柱部件30沿X軸導軌11滑 動，以形成X軸方向的直線運動，Y軸導軌12支撐工作臺20， Y軸驅動系統 50驅動工作臺20沿Y軸導軌12滑動，以形成Y軸方向的直線運動；A軸部 件70設置在工作臺20上方，用以夾持待加工的工件l， A軸驅動系統80驅 動工件繞平行于X軸的A軸旋轉，以形成A軸的旋轉運動；立柱部件30上 設置有Z軸導軌32， B軸部件卯通過Z軸導軌32與立柱部件30滑動連接， B軸部件90包括由Z軸導軌32支撐的箱體91，箱體91上安裝有轉盤92， B 軸驅動系統100與轉盤92連接，以使轉盤92繞平行于Y軸的B軸旋轉，以
13形成B軸方向的旋轉運動；C軸部件U0安裝在轉盤92上，砂帶機130設置 在C軸部件110上，且與C軸驅動系統120連接；在B軸驅動系統100的作 用下，B軸部件90及與其連接的C軸部件110沿Z軸導軌32上下滑動，以 形成Z軸方向的直線運動；C軸部件llO主要包括磨削座lll，砂帶機130設 置在磨削座lll內，且在C軸驅動系統120作用下，砂帶機130在磨削座111 內相對磨削座轉動，以形成C軸方向的回轉運動。
上述的各驅動系統40、 50、 60、 80、 110、 120通過各自的驅動器接口與 數控系統連接，數控系統里配置有程序存儲器和執行電路，以使各驅動系統動 作以實現各軸線方向的運動。
下面對本發明的六軸聯動數控砂帶磨床的主要部件進行詳細介紹.-
請繼續參閱3本發明的X軸驅動系統的結構圖，X軸驅動系統40包括電 機41、聯軸器42、滾珠絲杠43、滾珠螺母44、螺釘45、軸承座46、電機座 47、軸承48、碟形彈簧49和管接頭410，電機座47安裝在床身10上，電機 41通過聯軸器42與滾珠絲桿43連接，滾珠絲桿43通過軸承48支撐在對應 的軸承座46上，滾珠絲桿43上套裝有滾珠螺母44，滾珠螺母44通過螺釘45 固定在立柱部件30的底部，這樣，當電機41運轉時，將帶動滾珠絲桿43 — 起轉動，套裝在滾珠絲桿43上的滾珠螺母44帶動立柱部件30在X軸導軌11 上滑動，以便于對工件長度方向的不同部位進行磨削及拋光處理。進一步地， 軸承座46上設置有管接頭410，當軸承釆用稀油自動潤滑時，潤滑油經管接 頭進入軸承內；另一方面，軸承座46內設置有碟形彈簧49，由于碟形彈簧49 適應引起墊變形的溫升范圍較廣，所以便于滾珠絲桿43的預拉伸。
由于X軸驅動系統、Y軸驅動系統和Z軸驅動系統都為直線驅動，所以它 們具有相同的結構，所不同的是此處的Y軸驅動系統和Z軸驅動系統為雙驅 動，X軸驅動系統為單驅動。參見圖1及圖2， Y軸驅動系統50具有第一驅動 系統51和第二驅動系統52，該第一驅動系統51和第二驅動系統52的結構與 X軸驅動系統40完全一致，只是在安裝時，滾珠螺母44通過螺釘45固定在 工作臺20的底部，這樣，當電機41運轉時，將帶動滾珠絲桿43—起轉動， 套裝在滾珠絲桿43上的滾珠螺母44帶動工作臺20在Y軸導軌12上滑動。Z 軸驅動系統60具有第一驅動系統61和第二驅動系統62，該第一驅動系統61 和第二驅動系統62的結構與X軸驅動系統40完全一致，只是在安裝時，滾珠螺母44通過螺釘45固定在箱體91上，這樣，當電機41運轉時，將帶動滾珠 絲桿43 —起轉動，套裝在滾珠絲桿43上的滾珠螺母44帶動箱體91及其上安 裝的B軸部件90及與B軸部件90連接的C軸部件110在Z軸導軌32上滑動。
請繼續參閱圖4A至圖4E，本發明的床身結構圖，如圖所示，床身10具 有第一床身部13和第二床身部14，第一床身部13高于第二床身部14，其中， X軸導軌11和X軸驅動系統40設置在第一床身部13上，Y軸導軌12和Y 軸驅動系統50設置在第二床身部14上，此處的X軸導軌較佳地為兩根，Y 軸導軌較佳地為4根。
從圖4A中可以看出，第二床身部14垂直于Y軸的截面成W形，在左、 右兩個V形槽底分別設置左螺旋排屑器15和右螺旋排屑器16;在倒V形的 下方設置有兩根Y軸導軌12和與A軸部件70連接的拖鏈17; Y軸驅動系統 50的第一驅動系統51、第二驅動系統52和另外兩根Y軸導軌12設置在W形 的左、右兩側。
從圖4D可以看出，第一床身13部平行于X軸的截面的中部具有人字形 洞1301，在人字形洞1301的兩側具有與左、右兩個V形槽對應地倒八字形洞 1302、 1303。
為了很好的保護床身10內的左螺旋排屑器15、右螺旋排屑器16及其它 零件(諸如導軌12、拖鏈17及第一驅動系統51和第二驅動系統52等)，對 應地還設置有動靜結合的防護系統180，參見圖4A，該防護系統180主要包 括對應于人字形洞1301設置的人字形伸縮防護罩181，對應于左、右兩個V 形槽設置的V形固定防護罩182、 183，對應于W形的左側設置的左斜形伸縮 防護罩184、左固定防護板185和左防護大罩186，對應于W形的右側設置的 右斜形伸縮防護罩187、右固定防護板188和右防護大罩189和對應床身10 兩側設置的左防護端板1810、右防護端板1811。其中，人字形伸縮防護罩181、 左斜形伸縮防護罩184、右斜形伸縮防護罩187與工作臺20固連，為可動防 護罩，其隨工作臺20運動，較佳地，在左斜形伸縮防護罩184、右斜形伸縮 防護罩187下方分別滑動連接設置在床身10上的左防護導軌191、右防護導 軌192;左防護端板1810、右防護端板1811分別與左防護大罩186和右防護 大罩189插接，以方便手工搬出，從而利于Y軸的第一驅動系統51和第二驅 動系統52的維修。參閱圖5本發明的螺旋排屑器結構圖，左螺旋排屑器15與右螺旋排屑器 16具有相同的結構，以下就以左螺旋排屑器15為例進行介紹，軸承座153和 裝有電機151的電機座154安裝在聯接板152上，聯接板152的另一端裝有螺 桿軸承座159和安裝板1510，安裝板1510和聯接板152固定在第二床身部14 上。裝在小軸155上的鏈輪156通過鏈條157帶動裝在傳動軸1511上的鏈輪 158，使螺旋器1512旋轉排屑。調整電機座154和軸承座153在聯接板152 上的安裝位置來調節兩鏈輪156、 158的間距，使鏈條157脹緊適當。較佳地， 電機151與螺旋器1512平行設置，這樣，比電機與螺旋器直聯具有縮小尺寸 鏈最后實現機床占地面積小的優點。
參閱圖6A至圖6C，工作臺20上設置有平行于X軸的A軸部件導軌21， 以使A軸部件70與工作臺20滑動連接，在該A軸部件導軌21的內側設置有 傾斜固定件211，以定位A軸部件70，較佳地，此處的A軸部件導軌21設置 為兩根，并且，為了便于A軸部件70的沿A軸運動，在工作臺兩端分別設置 有左皮腔28和右皮腔29，在工作臺的中間設置有雙向伸縮導軌防護罩210， 該雙向伸縮導軌防護罩210中間固定在工作臺20上，兩端固定在A軸部件70 上，這樣，當A軸部件70移動時，雙向伸縮導軌防護罩210隨動。工作臺20 具有兩個端耳22、 23， Y軸驅動系統50的第一驅動系統51和第二驅動系統 52分別設置于其下方，在工作臺的兩個端耳22、 23上方分別設置U形槽24、 25，以供左斜形伸縮防護罩184和右斜形伸縮防護罩187通過。在工作臺20 的中部設置有縱向貫穿工作臺的貫孔26、 27，以供與A軸部件70連接的拖鏈 的管線穿過。
參閱圖7A至圖7B， A軸部件70由左右兩個結構完全相同，零件大小完 全一樣的獨立單元組成，現以其中的一個獨立單元為例進行介紹。A坐標體 71與A軸部件導軌21滑動連接，伺服電機73安裝在電機座74上，電機座74 上還設置一電機防護罩72，以遮罩伺服電機73，電機座74與軸承減速機76 的非旋轉部分相聯，軸承減速機76固定在A坐標體71上的內孔端壁上。伺 服電機73的輸出軸通過聯軸器75與軸承減速機76.的輸入軸相聯，軸承減速 機76的輸出端被轉動盤78所固定，轉動盤78與一端蓋77連接。待加工的工 件1兩端通過專用夾具(圖中未示)與轉動盤78相聯，并由轉動盤78帶著夾 具和待加工的工件1 一起實現A軸運動(結合參閱圖1)。左、右A坐標體71可在A軸部件導軌21上任意移動，以滿足不同規格工件的加工，并通過裝 入工作臺兩側T型槽內的T型槽螺釘79與螺母710固定。從上可以看出，該 A軸部件70采用的是雙驅動結構，左邊的伺服電機73即圖1中的A軸驅動 系統80的第一電機81，右邊的伺服電機73即圖1中的A軸驅動系統80的第 一電機82。
參閱圖8A至圖8B，立柱部件30整體為框形結構，其包括立柱31，立柱 31由兩根X軸導軌11支撐，以實現立柱部件30與床身IO之間的相對滑動 形成X軸方向的直線運動，立柱31上設置Z軸導軌32和Z軸驅動系統60的 第一驅動系統61和第二驅動系統62， Z軸導軌32連接B軸部件90,立柱31 上設置X向拖鏈33和Z向拖鏈34，較佳地，X向拖鏈裝于立柱31的頂后部， Z向拖鏈34裝于立柱31的頂前部，以便于空中走線。
參閱圖9A至圖9B， B軸部件90包括由Z軸導軌32支撐的箱體91，箱 體91上安裝有轉盤92， B軸驅動系統100與轉盤92連接，以使轉盤92繞平 行于Y軸的B軸旋轉。B軸驅動系統包括安裝在立柱部件30上的B軸驅動電 機101和與B軸驅動電機101連接的渦輪蝸桿副102，渦輪蝸桿副102的主軸 1021的輸出端與轉盤92連接，其中主軸1021從輸出端至輸入端分別安裝了 交叉滾子軸承103、成組角接觸軸承104、 105、 106。箱體91上連接有支架 93，支架93上端連接從Z向拖鏈34出來的管線，并連接有彈簧94，轉盤92 與C軸部件llO的磨削座lll固連，較佳地，磨削座111還同時與彈簧94連 接。
參閱圖10， C軸部件llO的磨削座lll固定于轉盤92上，隨轉盤92轉 動，該磨削座111為中空結構，其具有第一中空部1111和第二中空部1112， C軸驅動系統120包括電機121和傳動齒輪122、 123、 124，電機121倒裝于 第一中空部llll內，電機121輸出的動力經由傳動齒輪122、 123、 124傳至 砂帶機130。第二中空部1112的上、下部分別設置軸承125、 126，其中，軸 承125較佳地為滾子軸承，軸承126較佳地為深溝球軸承，滾子軸承125的內 圈與傳動齒輪124通過上軸承內圈端蓋127連接在一起，深溝球軸承126與下 軸承內圈端蓋128相連，砂帶機130的下部容置于第二中空部1112內，并將 傳動齒輪124和下軸承內圈端蓋128相連，這樣，在電機121的作用下，砂帶 機130能沿第二中空部1112的中空軸線(即C軸)回轉。參閱圖11A至圖11C，砂帶機130包括接觸輪131、上連接件132、下連 接件133，擠壓輪134、 135、 136，過輪137、 138、主動輪139、電機1310、 底板1312、砂帶1313和浮動裝置1314，結合參閱圖10，上連接件132固定 在傳動齒輪124的上端面上，下連接件133固定在下軸承內圈端蓋128上，上 連接件132、下連接件133與底板1312相連，電機1310設置在電機安裝座1315 上，電機安裝座1315也安裝在傳動齒輪124的上端面上，電機1310的輸出軸 上安裝著主動輪139，過輪138安裝在電機安裝座1315上，電機1310的輸出 動力通過砂帶1313經由主動輪139、過輪137、 138和擠壓輪134、 135、 136 傳遞至接觸輪131。由于砂帶機通過上連接件132與傳動齒輪124相連，所以 整個砂帶機130可在電機121的作用下，沿磨削座111的第二中空部1112的 中空軸線(即C軸)回轉。較佳地，在砂帶機130的上方還設置有一蓋體1319。
浮動裝置1314包括與底板1312滑動連接的隨動板13141和與隨動板 13141連接的浮動驅動件13142，過輪137、擠壓輪134、 135、 136和接觸輪 131安裝在隨動板13141上，隨動板13141通過一隨動導軌1316與底板1312 連接，該隨動導軌1316上設置有滑塊13161、 13162、 13163和滑塊13164， 隨動板13141通過滑塊13161、 13163、 13164與隨動導軌1316滑動連接，較 佳地，浮動驅動件13142為兩個自動調節氣缸，兩個自動調節氣缸設置在電機 安裝座1315上。
隨動導軌1316上的滑塊13162連接有脹緊輪1317，砂帶1313從脹緊輪 1317上繞過，脹緊輪1317與脹緊用氣缸1318連接，脹緊用氣缸1318設置在 電機安裝座1315上。這樣，砂帶1313安裝、拆卸時，只需要通過調節脹緊用 氣缸1318的進出氣狀態，就能帶動脹緊輪1317上下移動，從而實現砂帶的松 開與脹緊。
這樣，在兩個自動調節氣缸動作的情況下， 一條不停運轉的砂帶中竟有一 部分伴隨著隨動板移動。對回轉運動的砂帶輪而言有移動和不移動之分，只要 固定在隨動板13141上的擠壓輪136與固定在電機安裝座1315的過輪138之 間、過輪137與脹緊輪1317之間、過輪137與擠壓輪135之間的砂帶運動軌 跡兩兩平行，不論隨動移動多少，整個砂帶的長度不變。在磨削加工時，接觸 輪131通過砂帶1313與被加工件接觸，當接觸壓力隨加工件曲面的變化而變 化時，數控系統根據這種變化狀態，自動調節氣缸13142的進出氣狀態，帶動隨動板13141及其上面安裝的各種帶輪、砂帶的上下隨動，并能迅速、準確的 回饋到接觸輪131處，進行隨動磨削。
在利用本發明的六軸聯動數控砂帶磨床進行汽輪機葉片加工時，包括如下 步驟
(1) 在待加工的控制截面處測量并取得數據，將所得數據導入造型軟件 以生成模型從而形成軌跡文件，然后對軌跡文件進行后處理以形成數控程序；
(2) 將數控程序存入所述六軸聯動數控砂帶磨床的數控系統，并利用所 述六軸聯動數控砂帶磨床進行汽輪機葉片加工。
加工時，對汽輪機葉片曲面上的任何一個離散的待加工點，通過X、 Y、 Z直線運動，使砂帶接觸線中點準確到達該點，在直線運動同時，A軸、B軸 旋轉，使C軸軸線方向與該點法矢量方向重合，在上述五個軸運動同時，C 軸轉動至使砂帶接觸線與該點周邊型面特征確定的不發生干涉的方向。上述六 個軸的運動過程中，各軸的位置環和速度環都得到實時控制，六軸聯動控制完 成砂帶接觸輪對曲面待加工位置的準確加工。
當然，本發明還可有其它多種實施例，在不背離本發明精神及其實質的情 況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和變形，但 這些相應的改變和變形都應屬于本發明所附的權利要求的保護范圍。
權利要求
1、一種六軸聯動數控砂帶磨床，其特征在于，包括床身，其上滑動設置有立柱部件和工作臺，所述立柱部件、工作臺與所述床身之間的相對滑動分別形成X軸方向和Y軸方向的直線運動；設置在所述工作臺上方的A軸部件，用以夾持待加工的工件繞其軸線旋轉，以形成A軸的旋轉運動；懸臂設置于所述立柱部件上的磨削座，所述磨削座通過一箱體與所述立柱部件滑動連接，以形成Z軸方向的直線運動；所述箱體上還旋轉設置一轉盤，所述磨削座與所述轉盤固連，所述轉盤與所述箱體之間的相對旋轉形成B軸方向的旋轉運動；設置在磨削座內與所述磨削座轉動連接的砂帶機，所述砂帶機與所述磨削座之間的相對轉動形成C軸方向的回轉運動；數控系統，所述數控系統里配置有程序存儲器和執行電路，以控制各軸線方向上的運動。
2、 根據權利要求1所述的六軸聯動數控砂帶磨床，其特征在于，所述磨 削座為中空結構，所述砂帶機沿所述磨削座的中空軸線回轉。
3、 根據權利要求2所述的六軸聯動數控砂帶磨床，其特征在于，所述砂 帶機包括底板、驅動電機、砂帶和接觸輪，所述驅動電機設置在一電機安裝座 上，所述電機安裝座和底板與一 C軸驅動系統連接，所述接觸輪通過砂帶與 所述驅動電機輸出軸上的主動輪連接。
4、 根據權利要求3所述的六軸聯動數控砂帶磨床，其特征在于，所述砂 帶機還包括一浮動裝置，所述浮動裝置包括與所述底板滑動連接的隨動板和與 所述隨動板連接的浮動驅動件，所述隨動板上安裝有過輪、擠壓輪和所述接觸 輪，所述驅動電機的輸出動力通過砂帶經由所述主動輪、過輪和擠壓輪傳遞至 所述接觸輪。
5、 根據權利要求4所述的六軸聯動數控砂帶磨床，其特征在于，所述浮 動驅動件為自動調節氣缸。
6、 根據權利要求5所述的六軸聯動數控砂帶磨床，其特征在于，所述隨 動板通過一隨動導軌與所述底板滑動連接，所述隨動導軌上還滑動設置有一脹緊輪，所述砂帶從所述脹緊輪上繞過，所述脹緊輪與一脹緊用氣缸連接。
7 、根據權利要求1所述的六軸聯動數控砂帶磨床，其特征在于，所述床 身具有第一床身部和第二床身部，所述第一床身部高于第二床身部，其中，所述第一床身部上設置至少兩條X軸導軌，所述立柱部件通過所述X軸導軌與 所述第一床身部滑動連接，所述第二床身部上設置有至少兩條Y軸導軌，所 述工作臺通過所述Y軸導軌與所述第二床身部滑動連接。
8、 根據權利要求7所述的六軸聯動數控砂帶磨床，其特征在于，所述第 二床身垂直于Y軸的截面成W形，其中，在左、右兩個V形槽底設置有左、右螺旋排屑器；在倒V形的下方設置有所述至少兩條Y軸導軌的其中之一部分和與所述 A軸部件連接的拖鏈；在W形的左、右兩側設置有Y軸驅動系統和另一部分Y軸導軌。
9、 根據權利要求8所述的六軸聯動數控砂帶磨床，其特征在于，所述第 一床身平行于X軸的截面的中部具有人字形洞，在所述人字形洞的兩側具有與 所述左、右兩個V形槽對應地倒八字形洞。
10、 根據權利要求8所述的六軸聯動數控砂帶磨床，其特征在于，所述左、 右螺旋排屑器的其中之一包括安裝于第二床身上的螺旋驅動裝置和螺旋器，所 述螺旋驅動裝置包括與所述螺旋器平行設置的螺旋器驅動電機，所述螺旋器驅 動電機通過一傳動系統帶動所述螺旋器。
11、 根據權利要求1所述的六軸聯動數控砂帶磨床，其特征在于，所述工 作臺上設置有平行于X軸的A軸部件導軌，所述A軸部件與所述A軸部件導軌滑動連接。
12、 根據權利要求ll所述的六軸聯動數控砂帶磨床，其特征在于，所述 工作臺的兩端耳上方分別設置U形槽。
13、 根據權利要求12所述的六軸聯動數控砂帶磨床，其特征在于，所述 工作臺的中部設置有縱向貫穿所述工作臺的貫孔，以供與所述A軸部件連接 的拖鏈的管線穿過。
14、 根據權利要求1所述的六軸聯動數控砂帶磨床，其特征在于，所述A 軸部件的驅動系統為兩個，其分別設置在所述A軸部件的兩側。
15、 根據權利要求1所述的六軸聯動數控砂帶磨床，其特征在于，所述B軸部件的驅動系統包括安裝在所述立柱部件上的B軸驅動電機和與所述B軸 驅動電機連接的渦輪蝸桿副，所述渦輪蝸桿副的輸出端與所述轉盤連接。
16、 一種采用上述權利要求1~15中任一項所述的六軸聯動數控砂帶磨床 加工汽輪機葉片的方法，其特征在于，該方法包括如下步驟(1) 在待加工的控制截面處測量并取得數據，將所得數據導入造型軟件 以生成模型從而形成軌跡文件，然后對軌跡文件進行后處理以形成數控程序；(2) 將數控程序存入所述六軸聯動數控砂帶磨床的數控系統，并利用所 述六軸聯動數控砂帶磨床進行汽輪機葉片加工。
17、 一種采用上述權利要求1~15中任一項所述的六軸聯動數控砂帶磨床 加工所得的汽輪機葉片。
全文摘要
一種六軸聯動數控砂帶磨床，其床身上滑動設置有立柱部件和工作臺，立柱部件、工作臺與床身之間的相對滑動分別形成X軸方向和Y軸方向的直線運動；工作臺上方設置A軸部件，用以夾持工件繞其軸線旋轉，以形成A軸的旋轉運動；立柱部件上懸臂設置磨削座，磨削座通過一箱體與立柱部件滑動連接，以形成Z軸方向的直線運動；箱體上旋轉設置一轉盤，轉盤與箱體之間的相對旋轉形成B軸方向的旋轉運動；磨削座內設置有砂帶機，砂帶機與磨削座之間的相對轉動形成C軸方向的回轉運動；該磨床通過數控系統來控制各軸線方向上的運動。本發明可以大幅度提高磨削效率，并能有效提高工件的打磨精度和表面質量。
文檔編號B24B41/00GK101559574SQ20091013336
公開日2009年10月21日 申請日期2009年4月7日 優先權日2008年4月18日
發明者劉樹生, 肖業喜 申請人:北京勝為弘技數控裝備有限公司