蜂窩芯材料構(gòu)件高速銑削專用機(jī)床的制作方法
【專利摘要】蜂窩芯材料構(gòu)件高速銑削專用機(jī)床，屬于切削機(jī)床?，F(xiàn)有蜂窩芯材料工件加工無法像金屬零件那樣裝夾定位和切削。本實(shí)用新型是在專用機(jī)床上增加吸塵裝置和工件固持裝置，工件固持裝置設(shè)于兩個(gè)分立的作為床身的高架墻之間，包括底座、磁性件、上表面作為平臺(tái)板和裝于鐵粉容器內(nèi)的鐵粉，底座上設(shè)置至少一個(gè)凹槽，平臺(tái)板主要由多塊間隔設(shè)置的純鐵條和鋁條緊密排列組成，純鐵條橫向厚度大于鋁條，平臺(tái)板蓋裝底座上，純鐵條軸向與凹槽長(zhǎng)度方向不平行，磁性件包括滑座和多塊間隔固定鋪設(shè)于滑座上并與純鐵條和鋁條對(duì)應(yīng)的純鐵塊和磁鋼塊，滑座兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)向滑槽，磁性件由伺服電機(jī)和絲桿副組成的滑移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)在凹槽滑移。本實(shí)用新型提高了工作效率。
【專利說明】蜂窩芯材料構(gòu)件高速銑削專用機(jī)床
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于切削機(jī)床，尤其與蜂窩芯材料構(gòu)件高速銑削專用機(jī)床有關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]蜂窩芯材料是一種仿照自然界蜜蜂筑建的六角形蜂巢結(jié)構(gòu)原理制成的材料。紙基蜂窩芯材料具有重量輕、密度小、比強(qiáng)度比剛度高等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的自熄性能、優(yōu)良的化學(xué)特性等特點(diǎn)，使其在近幾十年內(nèi)被廣泛的應(yīng)用在航空、航天和潛艇等設(shè)計(jì)要求較嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)上。
[0003]紙基蜂窩芯材料由于其特殊的材料性能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在數(shù)控機(jī)床加工中存在不少難點(diǎn):1、構(gòu)件為多孔薄壁結(jié)構(gòu)，橫向無法承受切削力；2、構(gòu)件為柔性材料，無法象剛性材料那樣夾裝定位；3、應(yīng)用于航空航天潛艇等結(jié)構(gòu)上的蜂窩芯材料構(gòu)件均具有曲面結(jié)構(gòu)，又是非線形尺寸，加工要求高，質(zhì)量控制無法使用常規(guī)手段保證；4、紙質(zhì)材料經(jīng)切削加工后容易產(chǎn)生大量的粉塵，影響加工機(jī)場(chǎng)本身和操作工人健康；5、紙基蜂窩芯材料構(gòu)件不能出現(xiàn)油污，否則會(huì)使后續(xù)膠接過程出現(xiàn)脫膠現(xiàn)象。所以紙基蜂窩芯材料工件加工無法像金屬零件那樣裝夾定位和切削，為保證產(chǎn)品有較高的精度和表面質(zhì)量，從而對(duì)數(shù)控加工機(jī)床、刀具、工裝、切削參數(shù)、編程方法、數(shù)控加工中的過程控制以及質(zhì)量控制等方面均提出了專門性要求。目前，常用的紙基蜂窩芯材料工件的夾裝普遍采用雙面膠粘貼固定，在加工過程中容易脫開，導(dǎo)致局部翹起或整體脫落，影響加工。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]本實(shí)用新型目的旨在解決紙基蜂窩芯材料工件加工無法像金屬零件那樣裝夾定位和切削、加工過程中容易出現(xiàn)粉塵以及不能出現(xiàn)油污等技術(shù)問題，提供一種適合于蜂窩芯材料構(gòu)件加工的高速銑削專用機(jī)床。
[0005]為此，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:蜂窩芯材料構(gòu)件高速銑削專用機(jī)床，包括高架墻式床身、由床身上的導(dǎo)軌支撐在X軸方向移動(dòng)的橫梁、驅(qū)動(dòng)橫梁移動(dòng)的直線電機(jī)、由橫梁上的導(dǎo)軌支撐在Y軸方向移動(dòng)的拖板、與拖板通過導(dǎo)軌滑塊連接并在Z軸方向移動(dòng)的滑枕、安裝于滑枕底端能實(shí)現(xiàn)C軸旋轉(zhuǎn)和A軸擺動(dòng)的五軸頭和控制X、Y、Z、C、A五軸聯(lián)動(dòng)的控制系統(tǒng)，拖板和滑枕的移動(dòng)都采用伺服電機(jī)經(jīng)絲桿副驅(qū)動(dòng)，五軸頭包括C軸旋轉(zhuǎn)軸、A軸擺動(dòng)軸和安裝于A軸擺動(dòng)軸上用于驅(qū)動(dòng)刀具運(yùn)動(dòng)的電主軸，C軸旋轉(zhuǎn)軸伸入滑枕內(nèi)腔由軸承支撐安裝并由力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，A軸擺動(dòng)軸由安裝在五軸頭叉形殼體兩側(cè)的一組力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，其特征是，所述的專用機(jī)床還包括吸塵裝置和工件固持裝置；工件固持裝置設(shè)于兩個(gè)分立的作為床身的高架墻之間，包括底座、磁性件、上表面作為工件支撐面的平臺(tái)板和裝于鐵粉容器內(nèi)的鐵粉，底座上表面設(shè)置至少一個(gè)凹槽，平臺(tái)板主要由多塊間隔設(shè)置的純鐵條和鋁條緊密排列組成，純鐵條橫向厚度大于鋁條，平臺(tái)板蓋裝于底座上表面，純鐵條軸向與所述凹槽長(zhǎng)度方向不平行，磁性件包括滑座和多塊間隔固定鋪設(shè)于滑座上表面并與所述純鐵條和鋁條對(duì)應(yīng)的純鐵塊和磁鋼塊，滑座兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)向滑槽，磁性件由主要由伺服電機(jī)和絲桿副組成的滑移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)在所述的凹槽中滑移，并由安裝于所述凹槽兩側(cè)側(cè)壁的滾輪嵌入滑座兩側(cè)的導(dǎo)向滑槽支撐導(dǎo)向，所述鐵粉容器底部設(shè)置開口和開關(guān)機(jī)構(gòu)，鐵粉容器置于所述平臺(tái)板側(cè)方，在使用時(shí)由橫梁上的五軸頭提取移到平臺(tái)板上方撒鐵粉；所述的吸塵裝置包括吸塵器、吸塵罩、下連接環(huán)和上連接環(huán)，吸塵罩安裝于電主軸并設(shè)置開口朝向刀具環(huán)繞吸塵腔，上連接環(huán)和下連接環(huán)都設(shè)有一端開口的環(huán)形內(nèi)腔，上連接環(huán)和下連接環(huán)的環(huán)形內(nèi)腔腔壁開口端活動(dòng)對(duì)配，使環(huán)形內(nèi)腔連通，下連接環(huán)環(huán)繞固定于五軸頭殼體，隨五軸頭C軸旋轉(zhuǎn)，上連接環(huán)固定于滑枕，上連接環(huán)環(huán)形內(nèi)腔腔壁上設(shè)置通孔通過管道與吸塵器連通，下連接環(huán)環(huán)形內(nèi)腔腔壁上設(shè)置通孔通過管道與所述的吸塵腔連通；所述的吸塵器的動(dòng)作和磁性件的滑移由所述的控制系統(tǒng)控制。
[0006]本實(shí)用新型使用時(shí)，先使磁性件上的純鐵塊和平臺(tái)板上的純鐵條錯(cuò)開，關(guān)閉磁性固持功能，鋁條對(duì)應(yīng)位于純鐵塊的中間位置；將待加工的蜂窩芯材料工件鋪設(shè)于平臺(tái)板上，提取鐵粉容器到工件上方，打開開關(guān)機(jī)構(gòu)，將鐵粉容器內(nèi)的鐵粉均勻撒入工件的蜂窩腔中，鐵粉達(dá)到一定厚度后關(guān)閉鐵粉容器的開關(guān)機(jī)構(gòu)；然后，驅(qū)使磁性件在底座上表面的凹槽中移動(dòng)，使純鐵塊與純鐵條對(duì)齊，磁鋼的磁力線穿透純鐵塊、純鐵條和鐵粉，形成閉環(huán)，打開磁性固持功能，鐵粉在磁力作用下緊密附著到平臺(tái)板表面，產(chǎn)生對(duì)蜂窩芯材料工件蜂窩腔表面的吸漲力和摩擦力，將工件固持，移開鐵粉容器開始加工；控制系統(tǒng)指令吸塵裝置開始工作，并根據(jù)加工程序控制五軸頭驅(qū)動(dòng)刀具進(jìn)行五軸聯(lián)動(dòng)加工工件，在加工過程中產(chǎn)生的粉塵由吸塵器通過吸塵腔開口吸走；加工結(jié)束，驅(qū)使磁性件滑移，使純鐵塊錯(cuò)開純鐵條，這時(shí)磁力線不再通過鐵粉填充區(qū)域，而是在純鐵塊、純鐵條和磁鋼塊形成閉合回路，從而達(dá)到關(guān)閉鐵粉區(qū)域磁場(chǎng)的目的，關(guān)閉磁性固持功能，待移走工件后回收鐵粉。
[0007]作為對(duì)上述技術(shù)方案的進(jìn)一步完善和補(bǔ)充，本實(shí)用新型還包括以下技術(shù)特征。
[0008]所述的專用機(jī)床還包括刀庫，刀庫設(shè)置于作為床身的高架墻內(nèi)。
[0009]所述的專用機(jī)床所有傳動(dòng)采用油脂潤(rùn)滑。
[0010]所述的吸塵裝置還包括安裝于所述吸塵罩吸塵腔口部的毛刷圈，圈圍粉塵，起到更好的吸塵效果。
[0011]所述用于驅(qū)動(dòng)刀具運(yùn)動(dòng)的電主軸為速度高于20000rpm的高速電主軸。
[0012]所述的滾輪為軸承。
[0013]使用本實(shí)用新型可以達(dá)到以下有益效果:1、采用高架橋式橫梁支撐結(jié)構(gòu)，使機(jī)床高速進(jìn)給性能好；2、使用高轉(zhuǎn)速電主軸五軸頭，具備五軸聯(lián)動(dòng)功能，可用于加工形狀復(fù)雜的曲面；3、使用磁性吸附鐵粉對(duì)蜂窩腔表面產(chǎn)生吸漲力和摩擦力進(jìn)行固持并通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制磁鋼位置來控制開閉磁場(chǎng)磁性的工件固持裝置，適合夾裝蜂窩芯材料工件，并且工作效率高；4、采用油脂潤(rùn)滑，避免了油汽潤(rùn)滑對(duì)工件的油污污染。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的主視圖。
[0015]圖2是本實(shí)用新型的俯視圖。
[0016]圖3是本實(shí)用新型的左視圖。
[0017]圖4是圖3中a處的局部剖視放大圖。
[0018]圖5是本實(shí)用新型中工件固持裝置的俯視圖。[0019]圖6是圖5的A-A剖視圖。
[0020]圖7是圖6的B-B剖視圖。
[0021]圖8是圖6中b處的局部放大圖。
[0022]圖9是工件固持裝置磁性固持功能打開狀態(tài)原理圖。
[0023]圖10是工件固持裝置磁性固持功能關(guān)閉狀態(tài)原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0025]如圖1?圖8所示，本實(shí)用新型包括高架墻式床身1、由床身上的導(dǎo)軌支撐在X軸方向移動(dòng)的橫梁3、驅(qū)動(dòng)橫梁3移動(dòng)的直線電機(jī)7、由橫梁3上的導(dǎo)軌支撐在Y軸方向移動(dòng)的拖板2、與拖板2通過導(dǎo)軌滑塊連接并在Z軸方向移動(dòng)的滑枕5、安裝于滑枕底端能實(shí)現(xiàn)C軸旋轉(zhuǎn)和A軸擺動(dòng)的五軸頭8、吸塵裝置、刀庫、工件固持裝置6和控制X、Y、Z、C、A五軸聯(lián)動(dòng)的控制系統(tǒng)；拖板2和滑枕5的移動(dòng)都采用伺服電機(jī)經(jīng)絲桿副驅(qū)動(dòng)；五軸頭8包括C軸旋轉(zhuǎn)軸、A軸擺動(dòng)軸和安裝于A軸擺動(dòng)軸上用于驅(qū)動(dòng)刀具運(yùn)動(dòng)的電主軸，電主軸為速度高于20000rpm的高速電主軸，C軸旋轉(zhuǎn)軸伸入滑枕內(nèi)腔由軸承支撐安裝并由力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，A軸擺動(dòng)軸由安裝在五軸頭叉形殼體兩側(cè)的一組力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)；工件固持裝置6設(shè)于分立的兩個(gè)作為床身的高架墻之間，工件固持裝置6包括底座18、磁性件、上表面作為工件支撐面的平臺(tái)板16和裝于鐵粉容器12內(nèi)的鐵粉，底座上表面設(shè)置至少一個(gè)凹槽，平臺(tái)板16主要由多塊間隔設(shè)置的純鐵條13和鋁條14緊密排列組成，純鐵條13橫向厚度大于鋁條14，平臺(tái)板16蓋裝于底座上表面，純鐵條13軸向與所述凹槽長(zhǎng)度方向不平行，磁性件包括滑座17和多塊間隔固定鋪設(shè)于滑座上表面并與所述純鐵條13和鋁條14對(duì)應(yīng)的純鐵塊19和磁鋼塊20，滑座兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)向滑槽，磁性件由主要由伺服電機(jī)和絲桿副組成的滑移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)在所述的凹槽中滑移，并由安裝于所述凹槽兩側(cè)側(cè)壁的軸承15嵌入滑座17兩側(cè)的導(dǎo)向滑槽支撐導(dǎo)向，所述鐵粉容器底部設(shè)置開口和開關(guān)機(jī)構(gòu)，鐵粉容器12置于所述平臺(tái)板側(cè)方，在使用時(shí)由橫梁上的五軸頭提取移到平臺(tái)板16上方撒鐵粉；所述的吸塵裝置包括吸塵器4、吸塵罩、毛刷圈11、下連接環(huán)10和上連接環(huán)9，吸塵罩安裝于電主軸并設(shè)置開口朝向刀具環(huán)繞吸塵腔，安裝于吸塵罩吸塵腔口部，上連接環(huán)9和下連接環(huán)10都設(shè)有一端開口的環(huán)形內(nèi)腔，上連接環(huán)9和下連接環(huán)10的環(huán)形內(nèi)腔腔壁開口端活動(dòng)對(duì)配，使環(huán)形內(nèi)腔連通，下連接環(huán)10環(huán)繞固定于五軸頭殼體，隨五軸頭C軸旋轉(zhuǎn)，上連接環(huán)9固定于滑枕，上連接環(huán)環(huán)形內(nèi)腔腔壁上設(shè)置通孔通過管道與吸塵器4連通，下連接環(huán)環(huán)形內(nèi)腔腔壁上設(shè)置通孔通過管道與所述的吸塵腔連通；刀庫設(shè)于高架墻內(nèi)；所述的吸塵器4的動(dòng)作和磁性件的滑移由所述的控制系統(tǒng)控制；機(jī)床所有的傳動(dòng)采用油脂潤(rùn)滑。
[0026]如圖9?圖10所示，根據(jù)磁場(chǎng)原理，當(dāng)純鐵塊19與純鐵條13對(duì)齊時(shí)，磁鋼的磁力線穿透純鐵塊19、純鐵條13和鐵粉形成閉環(huán)，在平臺(tái)板16上表面產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)純鐵塊19和純鐵條13錯(cuò)開時(shí)，鋁條14對(duì)應(yīng)位于純鐵塊19的中間位置，磁力線無法穿過鋁條14，這時(shí)磁力線不再通過鐵粉填充區(qū)域，而是在純鐵塊19、純鐵條13和磁鋼塊20形成閉合回路，從而達(dá)到關(guān)閉鐵粉區(qū)域磁場(chǎng)的目的。本實(shí)用新型使用時(shí)，先使磁性件上的純鐵塊19和平臺(tái)板16上的純鐵條13錯(cuò)開，關(guān)閉磁性固持功能，鋁條14對(duì)應(yīng)位于純鐵塊的中間位置；將待加工的蜂窩芯材料工件鋪設(shè)于平臺(tái)板16上，提取鐵粉容器12到工件上方，打開開關(guān)機(jī)構(gòu)，將鐵粉容器12內(nèi)的鐵粉均勻撒入工件的蜂窩腔中，鐵粉達(dá)到一定厚度后關(guān)閉鐵粉容器12的開關(guān)機(jī)構(gòu)；然后，驅(qū)使磁性件在底座上表面的凹槽中移動(dòng)，使純鐵塊19與純鐵條13對(duì)齊，磁鋼的磁力線穿透純鐵塊、純鐵條13和鐵粉，形成閉環(huán)，打開磁性固持功能，鐵粉在磁力作用下緊密附著到平臺(tái)板表面，產(chǎn)生對(duì)蜂窩芯材料工件的吸漲力和摩擦力，將工件固持，移開鐵粉容器12開始加工；控制系統(tǒng)指令吸塵裝置開始工作，并根據(jù)加工程序控制五軸頭驅(qū)動(dòng)刀具進(jìn)行五軸聯(lián)動(dòng)加工工件，在加工過程中產(chǎn)生的粉塵由吸塵器4通過吸塵腔開口吸走；加工結(jié)束，驅(qū)使磁性件滑移，使純鐵塊錯(cuò)開純鐵條13，關(guān)閉磁性固持功能，待移走工件后回收鐵粉。
【權(quán)利要求】
1.蜂窩芯材料構(gòu)件高速銑削專用機(jī)床，包括高架墻式床身(I)、由床身上的導(dǎo)軌支撐在X軸方向移動(dòng)的橫梁(3)、驅(qū)動(dòng)橫梁(3)移動(dòng)的直線電機(jī)(7)、由橫梁(3)上的導(dǎo)軌支撐在Y軸方向移動(dòng)的拖板(2 )、與拖板(2 )通過導(dǎo)軌滑塊連接并在Z軸方向移動(dòng)的滑枕(5 )、安裝于滑枕底端能實(shí)現(xiàn)C軸旋轉(zhuǎn)和A軸擺動(dòng)的五軸頭(8)和控制X、Y、Z、C、A五軸聯(lián)動(dòng)的控制系統(tǒng)，拖板(2)和滑枕(5)的移動(dòng)都采用伺服電機(jī)經(jīng)絲桿副驅(qū)動(dòng)，五軸頭包括C軸旋轉(zhuǎn)軸、A軸擺動(dòng)軸和安裝于A軸擺動(dòng)軸上用于驅(qū)動(dòng)刀具運(yùn)動(dòng)的電主軸，C軸旋轉(zhuǎn)軸伸入滑枕內(nèi)腔由軸承支撐安裝并由力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，A軸擺動(dòng)軸由安裝在五軸頭叉形殼體兩側(cè)的一組力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，其特征在于:所述的專用機(jī)床還包括吸塵裝置和設(shè)于床身中間的工件固持裝置(6);工件固持裝置包括底座(18)、磁性件、上表面作為工件支撐面的平臺(tái)板(16)和裝于鐵粉容器內(nèi)的鐵粉，底座(18)上表面設(shè)置至少一個(gè)凹槽，平臺(tái)板(16)主要由多塊間隔設(shè)置的純鐵條(13)和鋁條(14)緊密排列組成，純鐵條(13)橫向厚度大于鋁條(14)，平臺(tái)板(16)蓋裝于底座上表面，純鐵條軸向與所述凹槽長(zhǎng)度方向不平行，磁性件包括滑座(17)和多塊間隔固定鋪設(shè)于滑座上表面并與所述純鐵條和鋁條對(duì)應(yīng)的純鐵塊(19)和磁鋼塊(20)，滑座兩側(cè)設(shè)置導(dǎo)向滑槽，磁性件主要由伺服電機(jī)和絲桿副組成的滑移驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)在所述的凹槽中滑移，并由安裝于所述凹槽兩側(cè)側(cè)壁的滾輪(15)嵌入滑座兩側(cè)的導(dǎo)向滑槽支撐導(dǎo)向，所述鐵粉容器底部設(shè)置開口和開關(guān)機(jī)構(gòu)，鐵粉容器置于所述平臺(tái)板側(cè)方；所述的吸塵裝置包括吸塵器(4)、吸塵罩、下連接環(huán)(10)和上連接環(huán)(9)，吸塵罩安裝于電主軸并設(shè)置開口朝向刀具環(huán)繞吸塵腔，上連接環(huán)(9)和下連接環(huán)(10)都設(shè)有一端開口的環(huán)形內(nèi)腔，上連接環(huán)(9)和下連接環(huán)(10)的環(huán)形內(nèi)腔腔壁開口端活動(dòng)對(duì)配，使環(huán)形內(nèi)腔連通，下連接環(huán)(10)環(huán)繞固定于五軸頭殼體，上連接環(huán)(9)固定于滑枕(5)，上連接環(huán)環(huán)形內(nèi)腔腔壁上設(shè)置通孔通過管道與吸塵器(4)連通，下連接環(huán)環(huán)形內(nèi)腔腔壁上設(shè)置通孔通過管道與所述的吸塵腔連通；所述的吸塵器(4)的動(dòng)作和磁性件的滑移由所述的控制系統(tǒng)控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蜂窩芯材料構(gòu)件高速銑削專用機(jī)床，其特征在于:所述的專用機(jī)床還包括刀庫，刀庫設(shè)置于作為床身的高架墻內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蜂窩芯材料構(gòu)件高速銑削專用機(jī)床，其特征在于:所述的專用機(jī)床所有傳動(dòng)采用油脂潤(rùn)滑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蜂窩芯材料構(gòu)件高速銑削專用機(jī)床，其特征在于:所述的吸塵裝置還包括安裝于所述吸塵罩吸塵腔口部的毛刷圈(11)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蜂窩芯材料構(gòu)件高速銑削專用機(jī)床，其特征在于:所述用于驅(qū)動(dòng)刀具運(yùn)動(dòng)的電主軸為速度高于20000rpm的高速電主軸。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的蜂窩芯材料構(gòu)件高速銑削專用機(jī)床，其特征在于:所述的滾輪(15)為軸承。
【文檔編號(hào)】B23Q11/00GK203579268SQ201320821903
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月12日
【發(fā)明者】王本善, 陸平山, 張小雨, 黃其煜, 傅春峰, 湯海鋒, 張錫軍, 梁星鑫 申請(qǐng)人:浙江日發(fā)精密機(jī)械股份有限公司