一种火箭发动机壳体绝热层打磨机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及复杂形状壳体内壁打磨加工技术领域，特别是涉及一种用于固体火箭发动机壳体绝热层内壁打磨的加工装置。
【背景技术】
[0002]固体火箭发动机是航天工程领域重要的动力装备，发动机壳体内壁绝热层的设计与制造对于火箭发动机的性能与安全至关重要。发动机壳体由于其制造工艺和使用场合的特殊性，需要对其内壁的绝热层进行打磨处理，由于绝热层几何形状为非规则曲面，而且绝热层材料的高弹性，目前的绝热层打磨仍采用手工操作方式，不仅效率低、劳动强度大、工作环境恶劣，而且难以保证打磨加工的均匀性，导致发动机壳体的报废，造成极大的损失。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种用于火箭发动机壳体绝热层高效高质量的打磨机构。
[0004]为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种火箭发动机壳体绝热层打磨机构，其特征在于，包括:
[0005]固定在刀具支撑架上的刀具盘；
[0006]支架，在支架上固定有举升机构，举升机构通过刀具支撑板将支撑架及刀具盘整体举升，使得刀具盘的外圆周面在工作过程中始终保持与被打磨面的接触，在刀具盘工作过程中，由刀具支撑板对刀具盘提供向上的支撑力；
[0007]与支撑架相联结的刀具旋转系统，用于通过支撑架驱动刀具盘绕其中心轴线以设定转速的旋转；
[0008]刀具摆动系统，用于驱动支架及其上的举升机构、刀具支撑板、支撑架及刀具盘在垂直于刀具盘的中心轴线的平面内摆动。
[0009]优选地，所述支架、所述刀具旋转系统及所述刀具摆动系统均固定于底板，由传动装置带动底板移动。
[0010]优选地，所述举升机构包括气缸，气缸固定在所述支架上，所述刀具支撑板与气缸的伸缩端相联结。
[0011]优选地，所述刀具旋转系统包括主轴电机，主轴电机与传动轴相联结，传动轴经由力矩变向调整机构一与力矩传递机构相联结，由力矩变向调整机构将传动轴上竖直平面内旋转运动转变为水平平面内的旋转运动，并经由力矩传递机构传递给力矩变向调整机构二，由力矩变向调整机构二将水平平面内的旋转运动变为竖直平面内旋转运动，再通过所述支撑架驱动刀具盘绕其中心轴线以设定转速的旋转。
[0012]优选地，所述力矩变向调整机构一包括与所述传动轴相联结的锥齿轮副一及锥齿轮副二;所述力矩变向调整机构二包括锥齿轮副三。
[0013]优选地，所述力矩传递机构包括相互联结的传递支撑轴与传递联轴器，传递支撑轴与所述力矩变向调整机构一相联结，传递联轴器与所述力矩变向调整机构二相联结。
[0014]优选地，由支撑架对所述传动轴及所述力矩变向调整机构一形成定位支撑。
[0015]优选地，所述刀具摆动系统包括蜗杆电机，蜗杆电机通过蜗轮蜗杆机构驱动齿轮机构旋转，齿轮机构带动所述支架在垂直于所述刀具盘的中心轴线的平面内摆动。
[0016]优选地，所述齿轮机构包括由所述蜗轮蜗杆机构带动的竖直布置的圆柱齿轮一，圆柱齿轮二与圆柱齿轮一相啮合，所述支架与圆柱齿轮二同轴安装，由圆柱齿轮二带动所述支架绕圆柱齿轮二的轴摆动。
[0017]优选地，所述蜗轮蜗杆机构包括蜗杆及蜗轮，所述蜗杆电机通过联轴器带动蜗杆旋转，蜗杆带动蜗轮旋转，蜗轮带动与其同轴的所述圆柱齿轮一旋转。
[0018]由于采用所述技术，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果:通过旋转机构系统实现“以切代磨”打磨刀具的旋转，整个旋转系统由刚性传动轴和齿轮副构成，机构在打磨加工过程中，稳定性好;通过摆动机构实现壳体绝热层不同部位的自动化打磨加工，打磨刀具摆动时不仅可以加工壳体的直筒段部位，还可以实现壳体前后端面曲面部位的自动化打磨。
【附图说明】
[0019]图1是本发明提供的一种火箭发动机壳体绝热层打磨机构整体结构图；
[0020]图2是本发明提供的一种火箭发动机壳体绝热层打磨机构摆动系统的结构图；
[0021]图3是本发明提供的一种火箭发动机壳体绝热层打磨机构中打磨刀具旋转系统的结构图；
[0022]图4是本发明提供的一种火箭发动机壳体绝热层打磨机构打磨壳体绝热层直筒段部位时的示意图；
[0023]图5是本发明提供的一种火箭发动机壳体绝热层打磨机构打磨壳体绝热层端部曲面部位时的示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合具体实施例，进一步阐明本发明的内容。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
[0025]如图1所示，本发明提供的一种火箭发动机壳体绝热层打磨机构，包括刀具旋转系统10、刀具摆动系统9和底板23。刀具主轴电机11通过传动轴12、锥齿轮副14、锥齿轮副15以及锥齿轮副20使得刀具按照设定转速的旋转。传动轴和锥齿轮副的定位由支撑架13来保证。在刀具摆动系统9和旋转系统10之间通过轴24、连板25和支架22实现连接。圆柱齿轮副5通过支架4传递摆动，通过改变支架4的长度，可实现加工内径范围的调整。
[0026]如图2所示，刀具的摆动系统中，蜗杆电机8通过联轴器7带动蜗杆61旋转，蜗杆61带动蜗轮62旋转，蜗轮62带动与其同轴的圆柱齿轮51旋转，圆柱齿轮51与圆柱齿轮52啮合并带动其旋转，与圆柱齿轮52同轴安装的支架4由圆柱齿轮52带支旋转，实现支架4的摆动，支架4的摆动带动气缸19、传递联轴器17、气缸18、刀具支撑架2、刀具支撑板211和刀具盘I的整体摆动。
[0027]如图3所示，刀具的旋转系统中，刀具主轴电机11的旋转通过传动轴12传递至锥齿轮副14和锥齿轮副15，改变旋转的方向。通过传递支撑轴16与传递联轴器17，将旋转运动传递至锥齿轮副20，通过刀具支撑架2实现刀具盘I的旋转，刀具支撑板211实现对刀具盘I旋转过程中的固定支撑。通过调节刀具主轴电机11的转速以及锥齿轮副14、锥齿轮副15和锥齿轮副20的传动比，实现刀具盘I的设定转速。
[0028]如图4所示，打磨壳体直筒段部位时，在气缸18和气缸19的作用下，刀具盘I始终保持和直筒段部位表面100的接触，整个打磨机构在传动装置的作用下实现移动，实现自动化打磨加工。
[0029 ]如图5所示，打磨壳体端部曲面部位时，在气缸18和气缸19的作用下，刀具盘I始终保持和端部曲面部位表面101的接触，整个打磨机构在传动装置的作用下实现移动，实现自动化打磨加工。
[0030]打磨加工用的刀具盘I采用圆盘状铣刀，采用“以切代磨”的加工方式，提高打磨效率。
【主权项】
1.一种火箭发动机壳体绝热层打磨机构，其特征在于，包括: 固定在刀具支撑架(2)上的刀具盘(I); 支架(4)，在支架(4)上固定有举升机构，举升机构通过刀具支撑板(211)将支撑架(2)及刀具盘(I)整体举升，使得刀具盘(I)的外圆周面在工作过程中始终保持与被打磨面的接触，在刀具盘(I)工作过程中，由刀具支撑板(211)对刀具盘(I)提供向上的支撑力； 与支撑架(2)相联结的刀具旋转系统(10)，用于通过支撑架(2)驱动刀具盘(I)绕其中心轴线以设定转速的旋转； 刀具摆动系统(9)，用于驱动支架(4)及其上的举升机构、刀具支撑板(211)、支撑架(2)及刀具盘(I)在垂直于刀具盘(I)的中心轴线的平面内摆动。2.如权利要求1所述的一种火箭发动机壳体绝热层打磨机构，其特征在于，所述支架(4)、所述刀具旋转系统(10)及所述刀具摆动系统(9)均固定于底板(23)，由传动装置带动底板(23)移动。3.如权利要求1所述的一种火箭发动机壳体绝热层打磨机构，其特征在于，所述举升机构包括气缸，气缸固定在所述支架(4)上，所述刀具支撑板(211)与气缸的伸缩端相联结。4.如权利要求1所述的一种火箭发动机壳体绝热层打磨机构，其特征在于，所述刀具旋转系统(10)包括主轴电机(11)，主轴电机(II)与传动轴(12)相联结，传动轴(12)经由力矩变向调整机构一与力矩传递机构相联结，由力矩变向调整机构将传动轴(12)上竖直平面内旋转运动转变为水平平面内的旋转运动，并经由力矩传递机构传递给力矩变向调整机构二，由力矩变向调整机构二将水平平面内的旋转运动变为竖直平面内旋转运动，再通过所述支撑架(2)驱动刀具盘(I)绕其中心轴线以设定转速的旋转。5.如权利要求4所述的一种火箭发动机壳体绝热层打磨机构，其特征在于，所述力矩变向调整机构一包括与所述传动轴(12)相联结的锥齿轮副一(14)及锥齿轮副二(15);所述力矩变向调整机构二包括锥齿轮副三(20)。6.如权利要求4所述的一种火箭发动机壳体绝热层打磨机构，其特征在于，所述力矩传递机构包括相互联结的传递支撑轴(16)与传递联轴器(17)，传递支撑轴(16)与所述力矩变向调整机构一相联结，传递联轴器(17)与所述力矩变向调整机构二相联结。7.如权利要求4所述的一种火箭发动机壳体绝热层打磨机构，其特征在于，由支撑架(13)对所述传动轴(12)及所述力矩变向调整机构一形成定位支撑。8.如权利要求1所述的一种火箭发动机壳体绝热层打磨机构，其特征在于，所述刀具摆动系统(9)包括蜗杆电机(8)，蜗杆电机(8)通过蜗轮蜗杆机构驱动齿轮机构旋转，齿轮机构带动所述支架(4)在垂直于所述刀具盘(I)的中心轴线的平面内摆动。9.如权利要求8所述的一种火箭发动机壳体绝热层打磨机构，其特征在于，所述齿轮机构包括由所述蜗轮蜗杆机构带动的竖直布置的圆柱齿轮一(51)，圆柱齿轮二(52)与圆柱齿轮一(51)相啮合，所述支架(4)与圆柱齿轮二(52)同轴安装，由圆柱齿轮二(52)带动所述支架(4)绕圆柱齿轮二 (52)的轴摆动。10.如权利要求9所述的一种火箭发动机壳体绝热层打磨机构，其特征在于，所述蜗轮蜗杆机构包括蜗杆(61)及蜗轮(62)，所述蜗杆电机(8)通过联轴器(7)带动蜗杆(61)旋转，蜗杆(61)带动蜗轮(62)旋转，蜗轮(62)带动与其同轴的所述圆柱齿轮一 (51)旋转。
【专利摘要】本发明公开了一种火箭发动机壳体绝热层打磨机构，其特征在于，包括蜗轮蜗杆传动副、圆柱齿轮传动副、圆锥齿轮传动副、气缸、蜗杆伺服电机、主轴伺服电机和刀架。刀具主轴电机通过传动轴和锥齿轮副实现刀具切削加工时的旋转运动，蜗轮蜗杆传动副实现刀具的摆动，进而实现对壳体绝热层表面的打磨加工。本发明具有打磨刀具的运动柔性高，加工壳体直径范围大，可加工壳体复杂内表面以及机构稳定运行可靠的特点。为实现火箭发动机壳体绝热层打磨工艺，提供了一种高效稳定的机构。
【IPC分类】B24B19/00
【公开号】CN105563272
【申请号】CN201510993255
【发明人】杨建国, 张建国, 赵雍, 李蓓智, 袁定新, 赵维刚, 郭立杰
【申请人】东华大学, 上海航天设备制造总厂
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月25日