一种用于固体火箭发动机药柱整形的数控装备的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于固体火箭发动机药柱整形的数控装备，包括支撑座、X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构、主轴电机和刀具，X轴移动机构包括X轴龙门支架、X轴导轨、X轴伺服电机和X轴滚珠丝杠机构；Y轴移动机构包括Y轴支架、Y轴导轨、Y轴伺服电机和Y轴滚珠丝杠机构；Z轴移动机构包括Z轴支架、Z轴导轨、Z轴伺服电机和Z轴滚珠丝杠机构；主轴电机安装在所述Z轴支架上，所述刀具通过所述主轴电机驱动旋转，并且所述刀具内设置有冷却风通道，以用于在切削加工时冷却刀具。本实用新型可以使得药柱整形时的危险因素可检测、可控制，使得生产比较安全，也提高了整形的精度和生产效率，降低了人工成本。
【专利说明】
一种用于固体火箭发动机药柱整形的数控装备
技术领域
[0001 ]本实用新型属于数控装备领域，更具体地，涉及一种数控装备。
【背景技术】
[0002]固体火箭发动机的运用领域较广，主要运用于航空、航天、导弹、火箭、大型飞机等领域，市场需求量较大。目前我国固体火箭发动机的大部分生产工序已经实现自动化，但大直径的发动机推进剂药柱的最后一道工序整形依旧靠人工完成，而人工整形效率低，精度不高，一旦产生过切整个产品直接报废掉，推进剂药柱的整形是在混合、浇注、硫化、脱模之后的一道工序，意味前面的工作都白费了，是资源的一种极大浪费。固体火箭发动机药柱是易燃易爆的危险品，人工整形必然存在一些安全问题，国内外也曾发生过多起药柱爆炸的严重安全事故。
【实用新型内容】
[0003]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本实用新型提供了一种用于固体火箭发动机药柱整形的数控装备，从而实现了工人零暴露的情况下就可对推进剂药柱进行整形。
[0004]为实现上述目的，按照本实用新型，提供了一种用于固体火箭发动机药柱整形的数控装备，其特征在于，包括支撑座、X轴移动机构、Y轴移动机构、ζ轴移动机构、主轴电机和刀具，其中，
[0005]所述X轴移动机构包括X轴龙门支架、X轴导轨、X轴伺服电机和X轴滚珠丝杠机构，所述X轴龙门支架通过所述X轴导轨安装在所述支撑座上，所述X轴伺服电机通过所述X轴滚珠丝杠机构驱动所述X轴龙门支架移动；
[0006]所述Y轴移动机构包括Y轴支架、Y轴导轨、Y轴伺服电机和Y轴滚珠丝杠机构，所述Y轴支架通过所述Y轴导轨安装在所述X轴龙门支架上，所述Y轴伺服电机通过所述Y轴滚珠丝杠机构驱动所述Y轴支架移动；
[0007]所述Z轴移动机构包括Z轴支架、Z轴导轨、Z轴伺服电机和Z轴滚珠丝杠机构，所述Z轴支架通过所述Z轴导轨安装在所述Y轴支架上，所述Z轴伺服电机通过所述Z轴滚珠丝杠机构驱动所述Z轴支架移动；
[0008]所述主轴电机安装在所述Z轴支架上，所述刀具通过所述主轴电机驱动旋转，并且所述刀具内设置有冷却风通道，以用于在切削加工时冷却刀具；
[0009]其中，所述X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨分别平行于X轴、Y轴和Z轴设置，且所述X轴、Y轴和Z轴设置共同构成笛卡尔坐标系。
[0010]优选地，所述支撑座的底端面固定连接有过渡工装，所述过渡工装上设置有通孔，以便所述过渡工装安装到火箭发动机上。
[0011 ] 优选地，所述过渡工装包括上法兰盘、中间支撑盘和下法兰盘，所述上法兰盘和下法兰盘上均设置所述通孔。
[0012]优选地，所述刀具采用铍青铜制成。
[0013]总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果:
[0014]本实用新型的刀具可沿X、Y、Z三轴运动，三轴联动配合主轴电机的自转运动就可切削出复杂形状及几何尺寸的推进剂内型腔，三轴通过伺服电机来驱动并实现高精度的定位，并使用采用空冷的方式对刀头进行持续的冷却降温，使得药柱整形时的危险因素可检测、可控制，使得生产比较安全，也提高了整形的精度和生产效率，降低了人工成本。
【附图说明】
[0015]图1、图2分别为本发明不同视角下的结构示意图；
[0016]图3为本发明加工药柱时的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0018]参照图1?图3，一种用于固体火箭发动机药柱整形的数控装备，支撑座22、Χ轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构、主轴电机7和刀具23，其中，
[0019]所述X轴移动机构包括X轴龙门支架19、Χ轴导轨10、Χ轴伺服电机5和X轴滚珠丝杠机构，所述X轴龙门支架19通过所述X轴导轨10安装在所述支撑座22上，所述X轴伺服电机5通过所述X轴滚珠丝杠机构驱动所述X轴龙门支架19移动；
[0020]所述Y轴移动机构包括Y轴支架20、Υ轴导轨16、Υ轴伺服电机8和Y轴滚珠丝杠机构15，所述Y轴支架20通过所述Y轴导轨16安装在所述X轴龙门支架19上，所述Y轴伺服电机8通过所述Y轴滚珠丝杠机构15驱动所述Y轴支架20移动；
[0021]所述Z轴移动机构包括Z轴支架21、Ζ轴导轨11、Ζ轴伺服电机6和Z轴滚珠丝杠机构12，所述Z轴支架21通过所述Z轴导轨11安装在所述Y轴支架20上，所述Z轴伺服电机6通过所述Z轴滚珠丝杠机构12驱动所述Z轴支架21移动；
[0022]所述主轴电机7安装在所述Z轴支架21上，所述刀具23通过所述主轴电机7驱动旋转，并且所述刀具23内设置有冷却风通道，以用于在切削加工时冷却刀具23;
[0023]其中，所述X轴导轨10、Υ轴导轨16和Z轴导轨11分别平行于X轴、Y轴和Z轴设置，且所述X轴、Y轴和Z轴设置共同构成笛卡尔坐标系。
[0024]进一步，所述支撑座22的底端面固定连接有过渡工装14，所述过渡工装14上设置有通孔，以便所述过渡工装14安装到火箭发动机上，所述过渡工装14包括上法兰盘、中间支撑盘和下法兰盘，所述上法兰盘和下法兰盘上均设置所述通孔。过渡工装14的下法兰盘安装在固体火箭发动机壳体17上上，过渡工装14除了定位、支撑整形装备的作用之外，还能通过更换过渡工装14，以改变内径，从而使整形装备安装在不同直径尺寸的发动机壳体上。
[0025]本实用新型对药柱18整形的基本过程是，主轴电机7带动刀具23自转切削推进剂药柱18，而主轴电机7在空间的位置由Χ、Υ、Ζ三个轴控制，三轴联动可切削出复杂形状和几何尺寸的药柱18形腔，为避免刀具23碰到发动机壳体17产生火花可能引起的药柱18爆炸危险，刀具23采用铍青铜材质。刀具23采用中空结构，其内设置冷却风通道，压缩的冷却空气通过刀具23的刀杆对刀头进行冷却，避免刀头与药柱18接触区域过热而发生爆炸危险。
[0026]本实用新型的X轴运动单元是整个设备的最低端和承重端，X轴龙门支架19包括龙门立柱2和龙门加强板I，通过X轴滚珠丝杠机构的驱动，在X轴导轨10上运动，动力来源为X轴伺服电机5 4轴滚珠丝杠机构可以采用两根，通过同步传动箱4将动力同步传递至两根X轴滚珠丝杠机构转动，消除传动误差。另外，两个X轴滚珠丝杠机构可以设置为反向转动，故两个X轴滚珠丝杠机构可以设置为螺纹旋向相反，两根X轴滚珠丝杠机构分别为X轴正向滚珠丝杠机构3和X轴反向滚珠丝杠机构9，从而保证了两根X轴滚珠丝杠机构的牵引力同向，X轴龙门立柱2受力均匀，运动平稳。
[0027]Z轴伺服电机6通过Z轴滚珠丝杠机构12驱动Z轴支架21和主轴电机7沿Z轴移动，定位和导向依靠Z轴导轨11，优选地，Z轴导轨11采用光杆，Z轴支架21和光杆之间设置直线轴承13，直线轴承13安装在光杆上，直线轴承13可增大受力面减小传动误差。
[0028]本发明的X、Y、Z三轴联动配合主轴的自转运动就可切削出复杂形状及几何尺寸的推进剂内型腔，三轴通过伺服电机来驱动并实现高精度的定位，主轴电机7可以通过变频器来驱动并控制其转速，并使用采用空冷的方式对刀头进行持续的冷却降温，切削过程中实时监测药柱18的温度及切削速度，当切削温度过高时，发出声光报警信号，降低切削速度，必要时紧急停车。
[0029]本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种用于固体火箭发动机药柱整形的数控装备，其特征在于，包括支撑座、X轴移动机构、Y轴移动机构、Z轴移动机构、主轴电机和刀具，其中， 所述X轴移动机构包括X轴龙门支架、X轴导轨、X轴伺服电机和X轴滚珠丝杠机构，所述X轴龙门支架通过所述X轴导轨安装在所述支撑座上，所述X轴伺服电机通过所述X轴滚珠丝杠机构驱动所述X轴龙门支架移动； 所述Y轴移动机构包括Y轴支架、Y轴导轨、Y轴伺服电机和Y轴滚珠丝杠机构，所述Y轴支架通过所述Y轴导轨安装在所述X轴龙门支架上，所述Y轴伺服电机通过所述Y轴滚珠丝杠机构驱动所述Y轴支架移动； 所述Z轴移动机构包括Z轴支架、Z轴导轨、Z轴伺服电机和Z轴滚珠丝杠机构，所述Z轴支架通过所述Z轴导轨安装在所述Y轴支架上，所述Z轴伺服电机通过所述Z轴滚珠丝杠机构驱动所述Z轴支架移动； 所述主轴电机安装在所述Z轴支架上，所述刀具通过所述主轴电机驱动旋转，并且所述刀具内设置有冷却风通道，以用于在切削加工时冷却刀具； 其中，所述X轴导轨、Y轴导轨和Z轴导轨分别平行于X轴、Y轴和Z轴设置，且所述X轴、Y轴和Z轴设置共同构成笛卡尔坐标系。2.根据权利要求1所述的用于固体火箭发动机药柱整形的数控装备，其特征在于，所述支撑座的底端面固定连接有过渡工装，所述过渡工装上设置有通孔，以便所述过渡工装安装到火箭发动机上。3.根据权利要求2所述的用于固体火箭发动机药柱整形的数控装备，其特征在于，所述过渡工装包括上法兰盘、中间支撑盘和下法兰盘，所述上法兰盘和下法兰盘上均设置所述通孔。4.根据权利要求1所述的用于固体火箭发动机药柱整形的数控装备，其特征在于，所述刀具采用铍青铜制成。
【文档编号】B23Q11/10GK205414594SQ201620106311
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年2月2日
【发明人】李锡文, 沈宝君, 詹小斌, 熊若愚, 路然然, 魏佳, 李宗元
【申请人】华中科技大学