龙门式螺旋桨整体叶片砂带磨床 【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地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；
进一步，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。
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。
【附图说明】
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1a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10，所述轴向进给拖板11与轴向进给滑轨10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10沿竖直方向设置，布置合理紧凑，制造方便简单。
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11，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。