专利名称：龙门式螺旋桨整体叶片砂带磨床的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种砂带磨床，特别涉及一种龙门式螺旋桨整体叶片砂带磨床。
背景技术：
砂带磨床是利用快速运动的砂带作为磨具进行磨削和抛光的磨床。随着磨床技术 的快速发展，砂带磨床已发展成为高效率和低功耗的精加工设备。特别是在大尺寸板材、棒 材和复杂型面的加工，其优势尤为明显。砂带磨床是由驱动轮带动砂带运动，张紧轮用以张 紧砂带，通过接触轮或支承板提供背压产生对工件的接触压力和形成切削角度，完成对工 件的磨削加工。 由于磨床结构和工件安装结构的限制，复杂几何形状的工件，特别是对航空整体 叶片和汽轮机整体叶片等异形结构工件的磨削抛光普遍采用人工对叶片单体进行完成。人 工磨削虽然能实现复杂曲面的打磨与抛光，但是由于人的主观影响，曲面表面的质量由操 作人员的熟练程度决定，因而无法做到对工件尺寸精度的有效管控，导致加工精度较差、型 面的质量难以保证，甚至在曲面抛光中使磨削厚薄不均，产品一致性难以保证，并且工人的 劳动强度大，生产人员工作环境恶劣。为解决以上问题，出现了单体叶片的磨削机床，大大 提高了叶片的磨削效率，但现有的设备不能适应叶片型面的大进给量磨削的要求和设备刚 性很差，无法适应大型叶片快速磨削的功能要求，并且还是针对单体叶片进行磨削；虽然比 人工磨削的效率有所提高，但是磨削一个叶轮的叶片需反复多次工件安装，工作效率较低， 管理成本高；并且，对于有些大型机械使用的整体叶片中，叶片和整体叶片本体是通过铸造 或焊接成为一体，对于这种整体叶片，现有技术的磨床则无法进行加工，只有通过人工进行 磨削加工，增大劳动强度，工作效率低，增加整体叶片的生产成本，并且无法保证整体叶片 的加工精度和表面质量。 因此，需要一种螺旋桨叶片的砂带磨床，能够直接对整体叶片进行磨削，磨头机构 及工件夹持机构的刚性好，提高工作效率的同时能够保证加工精度和表面质量，曲面抛光 中磨削厚薄均匀，保证型面的质量，降低工人的劳动强度，降低管理及生产成本。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的提供一种龙门式螺旋桨整体叶片砂带磨床，能够直接对 螺旋桨整体叶片进行磨削，磨头机构及工件夹持机构的刚性好，提高工作效率的同时能够 保证加工精度和表面质量，曲面抛光中磨削厚薄均匀，保证型面的质量，降低工人的劳动强 度，降低管理及生产成本。 本发明的龙门式螺旋桨整体叶片砂带磨床，包括床身、磨头机构、磨头进给机构和 工件方位调整机构；所述床身为由两根撑架和一根梁组成的龙门架结构；
磨头机构包括磨头架和设置在磨头架上的砂带、驱动轮、接触轮、张紧轮及磨头驱 动电机，所述砂带绕过驱动轮和接触轮并通过张紧轮张紧，所述磨头驱动电机的动力输出 轴与驱动轮传动配合；
磨头进给机构包括相对于工件的轴向进给机构、径向进给机构和磨头偏摆驱动机
构； 所述径向进给机构包括径向进给驱动电机和径向进给拖板，所述径向进给拖板与 床身之间以可往复滑动的方式单自由度配合，所述径向进给驱动电机动力输出轴驱动径向 进给拖板沿工件径向往复运动； 所述轴向进给机构包括轴向进给驱动电机和轴向进给拖板，所述轴向进给拖板以 可往复滑动的方式单自由度设置在径向进给拖板上，所述轴向进给驱动电机动力输出轴驱 动轴向进给拖板沿工件轴向往复运动； 所述磨头机构以可高低俯仰的方式通过铰接机构单自由度铰接在轴向进给拖板 上； 磨头偏摆驱动机构包括偏摆动力装置，所述磨头架以使磨头机构横向偏摆的方式 单自由度铰接在铰接机构的转动端上；所述偏摆动力装置的动力输出端以使磨头机构横向 偏摆的方式与磨头架驱动配合； 工件方位调整机构包括工件夹具、使工件绕其轴线转动的角度调整机构；角度调 整机构包括角度驱动电机、支座和转动体，所述转动体以可绕自身轴线转动的方式单自由 度设置在支座上，所述角度驱动电机的动力输出轴与转动体传动配合，所述工件夹具固定 设置在转动体上。 进一步，所述梁上固定设置径向进给滑轨，所述径向进给拖板与径向进给滑轨之 间以可往复滑动的方式单自由度配合，所述径向进给驱动电机机体固定设置在梁上；所述 径向进给拖板上固定设置轴向进给滑轨，所述轴向进给拖板与轴向进给滑轨之间以可往复 滑动的方式单自由度配合，所述轴向进给驱动电机机体固定设置在径向进给拖板上；
进一步，所述径向进给驱动电机通过丝杠传动机构I驱动径向进给拖板沿工件径 向往复运动，所述丝杠传动机构I的丝杠与径向进给驱动电机的动力输出轴传动配合，丝 杠传动机构I的螺母固定设置在径向进给拖板上；所述轴向进给驱动电机通过丝杠传动机 构II驱动轴向进给拖板沿工件轴向往复运动，所述丝杠传动机构II的丝杠与轴向进给拖 板固定连接，丝杠传动机构II的螺母与轴向进给驱动电机的动力输出轴传动配合；
进一步，所述偏摆动力装置为固定设置在铰接机构转动端上的偏摆驱动电机，所 述磨头架通过铰接轴以使磨头机构横向偏摆的方式单自由度铰接在铰接机构的转动端上； 所述偏摆驱动电机的动力输出轴通过锥齿轮传动装置与铰接轴传动配合，所述铰接轴在圆 周方向与磨头架固定配合； 进一步，所述磨头架前端铰接设置磨头浮动架，所述接触轮设置在磨头浮动架上， 所述磨头架和磨头浮动架之间设置浮动汽缸，所述浮动汽缸缸体和活塞分别与磨头架和磨 头浮动架铰接形成平面摇杆机构； 进一步，所述转动体外圆周在圆周方向固定配合设置从动外齿轮，角度驱动电机
的动力输出轴通过齿轮传动机构与转动体减速传动配合；
进一步，所述磨头架的横向偏摆角度为-5° -45° ; 进一步，还包括平衡汽缸，平衡汽缸缸体和活塞杆分别铰接在轴向进给拖板和磨 头架上； 进一步，所述径向进给滑轨沿水平方向设置，轴向进给滑轨沿竖直方向设置；点沿接触轮外圆周的切线通过驱动轮的回转中 心。 本发明的有益效果本发明的龙门式螺旋桨整体叶片砂带磨床，采用龙门架的床 身结构，增加整个磨床的稳定性，利于提高磨削精度；通过合理分配磨头进给和工件方位角 度调整，通过较短的传动链实现空间四个自由度的结合，并使磨头机构具有较小范围内的 高低俯仰自由度，能够直接对整体叶片进行磨削，包括整体叶片上的叶片及其它部位，均能 得到全面的加工，磨头机构及工件夹持机构的刚性好，提高工作效率的同时能够保证加工 精度和表面质量，曲面抛光中磨削厚薄均匀，保证型面的质量，降低工人的劳动强度，降低 管理及生产成本。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
图1为本发明结构主视图；
图2为本发明结构俯视图；
图3为本发明结构左侧视图；
图4为图2沿A向视图
具体实施例方式
图1为本发明结构主视图，图2为本发明结构俯视图，图3为本发明结构左侧视 图(为方便查看，本视图省略磨头驱动电机)，图4为图2沿A向视图，如图所示本实施例 的龙门式螺旋桨整体叶片砂带磨床，包括床身、磨头机构、磨头进给机构和工件方位调整机 构；所述床身为由两根撑架1和一根梁la组成的龙门架结构； 磨头机构包括磨头架13和设置在磨头架13上的砂带14、驱动轮20、接触轮15、张 紧轮12及磨头驱动电机23，所述砂带14绕过驱动轮20和接触轮15并通过多个张紧轮12 张紧，所述磨头驱动电机23的动力输出轴与驱动轮20传动配合； 磨头进给机构包括相对于工件的轴向进给机构、径向进给机构和磨头偏摆驱动机 构； 所述径向进给机构包括径向进给驱动电机7和径向进给拖板4，所述径向进给拖 板4与床身1之间以可往复滑动的方式单自由度配合，所述径向进给驱动电机7动力输出 轴驱动径向进给拖板4沿工件16径向往复运动； 所述轴向进给机构包括轴向进给驱动电机5和轴向进给拖板11 ，所述轴向进给拖 板11以可往复滑动的方式单自由度设置在径向进给拖板4上，所述轴向进给驱动电机5动 力输出轴驱动轴向进给拖板11沿工件16轴向往复运动； 所述磨头机构以可高低俯仰的方式通过铰接机构26单自由度铰接在轴向进给拖 板上，可实现小范围内的高低俯仰，实现磨头换位等操作；铰接机构26可以是公知技术中 的任何可实现转动并消除转动惯性的铰接机构，比如通过齿轮啮合副实现磨头机构相对于 轴向进给拖板转动，也可以直接铰接；本实施例中，轴向进给拖板11的横截面为空心矩形， 利于减轻重量； 磨头偏摆驱动机构包括偏摆动力装置27，所述磨头架13以使磨头机构横向偏摆的方式单自由度铰接在铰接机构26的转动端上，如图3所示，磨头架13通过铰接轴30铰 接在铰接机构26上；所述偏摆动力装置27的动力输出端以使磨头机构横向偏摆的方式与 磨头架13驱动配合；这种驱动方式可以是现有技术中的任何驱动方式，比如通过丝杠往复 运动实现，也可以通过液压缸实现，还可通过旋转铰接轴30实现； 工件方位调整机构包括工件夹具17、使工件绕其轴线转动的角度调整机构；角度 调整机构包括角度驱动电机21、支座19和转动体18，所述转动体18以可绕自身轴线转动 的方式单自由度设置在支座19上，所述角度驱动电机21的动力输出轴与转动体18传动配 合，所述工件夹具17固定设置在转动体18上。 使用时，径向进给拖板4沿工件径向运行，实现接触轮15沿工件16径向移动；轴 向进给拖板11沿工件16轴向运行，接触轮15在工件轴向移动，磨头偏转以适应整体叶片 的曲面结构；角度驱动电机驱动转动体转动从而驱动工件绕圆心转动，使工件方位进行调 整，以适应对同一整体叶片不同叶片或同一叶片的磨削；本发明通过空间四个自由度(工 件一个，磨头三个)的结合，结合磨头机构的高低俯仰以接触整体叶片需磨削表面，可以实 现复杂曲面工件的磨削处理，并且加工效率高、工人的劳动强度小、尺寸精度及型面的表面 质量均有保障。 本实施例中，所述床身1上固定设置梁8 ，梁8上固定设置径向进给滑轨2 ，所述径 向进给拖板4与径向进给滑轨2之间以可往复滑动的方式单自由度配合，所述径向进给驱 动电机7机体固定设置在梁8上；所述径向进给拖板4上固定设置轴向进给滑轨IO，所述
轴向进给拖板11与轴向进给滑轨io之间以可往复滑动的方式单自由度配合，所述轴向进
给驱动电机5机体固定设置在径向进给拖板4上； 本实施例中，所述径向进给驱动电机7通过丝杠传动机构I驱动径向进给拖板4 沿工件径向往复运动，所述丝杠传动机构I的丝杠3与径向进给驱动电机7的动力输出轴 传动配合，丝杠传动机构I的螺母6固定设置在径向进给拖板4上；所述轴向进给驱动电机 5通过丝杠传动机构II驱动轴向进给拖板11沿工件16轴向往复运动，所述丝杠传动机构 II的丝杠9与轴向进给拖板11固定连接，丝杠传动机构II的螺母25与轴向进给驱动电机 5的动力输出轴传动配合。 本实施例中，所述偏摆动力装置27为固定设置在铰接机构转动端上的偏摆驱动 电机，所述磨头架13通过铰接轴30以使磨头机构横向偏摆的方式单自由度铰接在铰接机 构26的转动端上；所述偏摆驱动电机的动力输出轴通过锥齿轮传动装置29与铰接轴30传 动配合，所述铰接轴30在圆周方向与磨头架13固定配合。 本实施例中，所述磨头架13前端铰接设置磨头浮动架13a，所述接触轮15设置在 磨头浮动架13a上，所述磨头架13和磨头浮动架13a之间设置浮动汽缸28，所述浮动汽缸 28缸体和活塞分别与磨头架13和磨头浮动架13a铰接形成平面摇杆机构(浮动汽缸28缸 体铰接于磨头架13，活塞铰接于磨头浮动架13a);以实现磨头在磨削过程中保证恒定的磨 削压力，利于保证磨削质量。 本实施例中，转动体18外圆周在圆周方向固定配合设置从动外齿轮，角度驱动电 机21的动力输出轴通过齿轮传动机构与转动体18减速传动配合；如图所示，转动体和支座 通过滚动轴承相互配合，传动顺畅，减小摩擦。 本实施例中，所述径向进给滑轨2沿水平方向设置，轴向进给滑轨IO沿竖直方向
本实施例中，所述径向进给驱动电机和轴向进给驱动电机的动力输出轴分别通过 各自的减速器与丝杠传动机构I的丝杠和丝杠传动机构II的螺母传动配合，利于调节，传 动平稳，保证传动效果；角度驱动电机21的动力输出轴通过变速齿轮箱22驱动转动体18， 角度驱动电机21的动力输出轴与变速齿轮箱22之间为带传动。 本实施例中，所述磨头架13的横向偏摆角度为-5° -45° ;能够适应于整体叶片 上叶片的倾斜角度，保证磨削范围。 本实施例中，还包括平衡汽缸24，平衡汽缸24缸体和活塞杆分别铰接在轴向进给
拖板11和磨头架13上(平衡汽缸24缸体铰接于轴向进给拖板ll，活塞杆铰接于磨头架
13)，保证磨头机构在人工操作高低俯仰时的平衡性，进一步保证磨削质量。 本实施例中，所述接触轮15与工件的接触点沿接触轮外圆周的切线通过驱动轮
20的回转中心，消除杠杆效应，利于提高磨削过程的稳定性，从而保证磨削质量。 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较
佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技
术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本
发明的权利要求范围当中。
权利要求
一种龙门式螺旋桨整体叶片砂带磨床，其特征在于包括床身、磨头机构、磨头进给机构和工件方位调整机构；所述床身为由两根撑架和一根梁组成的龙门架结构；磨头机构包括磨头架和设置在磨头架上的砂带、驱动轮、接触轮、张紧轮及磨头驱动电机，所述砂带绕过驱动轮和接触轮并通过张紧轮张紧，所述磨头驱动电机的动力输出轴与驱动轮传动配合；磨头进给机构包括相对于工件的轴向进给机构、径向进给机构和磨头偏摆驱动机构；所述径向进给机构包括径向进给驱动电机和径向进给拖板，所述径向进给拖板与床身之间以可往复滑动的方式单自由度配合，所述径向进给驱动电机动力输出轴驱动径向进给拖板沿工件径向往复运动；所述轴向进给机构包括轴向进给驱动电机和轴向进给拖板，所述轴向进给拖板以可往复滑动的方式单自由度设置在径向进给拖板上，所述轴向进给驱动电机动力输出轴驱动轴向进给拖板沿工件轴向往复运动；所述磨头机构以可高低俯仰的方式通过铰接机构单自由度铰接在轴向进给拖板上；磨头偏摆驱动机构包括偏摆动力装置，所述磨头架以使磨头机构横向偏摆的方式单自由度铰接在铰接机构的转动端上；所述偏摆动力装置的动力输出端以使磨头机构横向偏摆的方式与磨头架驱动配合；工件方位调整机构包括工件夹具、使工件绕其轴线转动的角度调整机构；角度调整机构包括角度驱动电机、支座和转动体，所述转动体以可绕自身轴线转动的方式单自由度设置在支座上，所述角度驱动电机的动力输出轴与转动体传动配合，所述工件夹具固定设置在转动体上。
2. 根据权利要求1所述的龙门式螺旋桨整体叶片砂带磨床，其特征在于所述梁上固 定设置径向进给滑轨，所述径向进给拖板与径向进给滑轨之间以可往复滑动的方式单自由 度配合，所述径向进给驱动电机机体固定设置在梁上；所述径向进给拖板上固定设置轴向 进给滑轨，所述轴向进给拖板与轴向进给滑轨之间以可往复滑动的方式单自由度配合，所 述轴向进给驱动电机机体固定设置在径向进给拖板上。
3. 根据权利要求2所述的龙门式螺旋桨整体叶片砂带磨床，其特征在于所述径向进 给驱动电机通过丝杠传动机构I驱动径向进给拖板沿工件径向往复运动，所述丝杠传动机 构I的丝杠与径向进给驱动电机的动力输出轴传动配合，丝杠传动机构I的螺母固定设置 在径向进给拖板上；所述轴向进给驱动电机通过丝杠传动机构II驱动轴向进给拖板沿工 件轴向往复运动，所述丝杠传动机构II的丝杠与轴向进给拖板固定连接，丝杠传动机构II 的螺母与轴向进给驱动电机的动力输出轴传动配合。
4. 根据权利要求3所述的龙门式螺旋桨整体叶片砂带磨床，其特征在于所述偏摆动 力装置为固定设置在铰接机构转动端上的偏摆驱动电机，所述磨头架通过铰接轴以使磨头 机构横向偏摆的方式单自由度铰接在铰接机构的转动端上；所述偏摆驱动电机的动力输出 轴通过锥齿轮传动装置与铰接轴传动配合，所述铰接轴在圆周方向与磨头架固定配合。
5. 根据权利要求4所述的龙门式螺旋桨整体叶片砂带磨床，其特征在于所述磨头架 前端铰接设置磨头浮动架，所述接触轮设置在磨头浮动架上，所述磨头架和磨头浮动架之 间设置浮动汽缸，所述浮动汽缸缸体和活塞分别与磨头架和磨头浮动架铰接形成平面摇杆 机构。
6. 根据权利要求5所述的龙门式螺旋桨整体叶片砂带磨床，其特征在于所述转动体 外圆周在圆周方向固定配合设置从动外齿轮，角度驱动电机的动力输出轴通过齿轮传动机 构与转动体减速传动配合。
7. 根据权利要求6所述的龙门式螺旋桨整体叶片砂带磨床，其特征在于所述磨头架的横向偏摆角度为-5° -45° 。
8. 根据权利要求7所述的龙门式螺旋桨整体叶片砂带磨床，其特征在于还包括平衡 汽缸，平衡汽缸缸体和活塞杆分别铰接在轴向进给拖板和磨头架上。
9. 根据权利要求8所述的龙门式螺旋桨整体叶片砂带磨床，其特征在于所述径向进给滑轨沿水平方向设置，轴向进给滑轨沿竖直方向设置。
10. 根据权利要求9所述的龙门式螺旋桨整体叶片砂带磨床，其特征在于所述接触轮与工件的接触点沿接触轮外圆周的切线通过驱动轮的回转中心。
全文摘要
本发明公开了一种龙门式螺旋桨整体叶片砂带磨床，包括床身、磨头机构、磨头进给机构和工件方位调整机构；磨头进给机构包括相对于工件的轴向进给机构、径向进给机构和磨头偏摆驱动机构；本发明整个磨床的稳定性高，利于保证磨削精度；通过合理分配磨头进给和工件方位角度调整，通过较短的传动链实现空间四个自由度的结合，并使磨头机构具有较小范围内的高低俯仰自由度，能够直接对整体叶片进行磨削，包括整体叶片上的叶片及其它部位，均能得到全面的加工，磨头机构及工件夹持机构的刚性好，提高工作效率的同时能够保证加工精度和表面质量，曲面抛光中磨削厚薄均匀，保证型面的质量，降低工人的劳动强度，降低管理及生产成本。
文档编号B24B21/18GK101733690SQ20091019154
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月20日 优先权日2009年11月20日
发明者刘瑞杰, 杨俊峰, 杨春强, 黄云, 黄智 申请人:重庆市三磨海达磨床有限公司