專利名稱：大型螺旋槳測量與磨拋一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及螺旋槳測量、磨拋加工技術(shù)裝備的結(jié)構(gòu)設(shè)計和應用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大型螺旋槳測量與磨拋一體化裝置。
背景技術(shù)：
復雜葉片是汽輪機、航空發(fā)動機、船舶螺旋槳等能源轉(zhuǎn)換裝置的重大關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件，對整機工作性能具有決定性的作用，關(guān)系到我國能源、運載、國防等領(lǐng)域重大工程。絕大多數(shù)葉片的型面是復雜空間自由曲面，其幾何數(shù)據(jù)是根據(jù)流體力學或空氣動力學原理，經(jīng)過復雜計算、分析及試驗修正而得到的，高效率地制造出最佳幾何精度和表面粗糙度的葉片型面對于提高各類動力裝置的效率具有重要的意義。在大型機械中使用的大型螺旋槳是由葉片和槳轂是通過鑄造或焊接成為一體的整體式螺旋槳，由于復雜的幾何形狀以及龐大的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有通用磨床無法對其進行加工，只能通過人工對逐個葉片進行砂輪打磨，最后再手工拋光。一塊完整的螺旋槳加工一般要數(shù)月才能完成，加工效率與精度都較低，很難保證葉片的表面質(zhì)量和加工精度。打磨之前，需要對葉片進行粗加工，粗加工過程改變了葉片金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，造成應力集中，當葉片的幾何尺寸(例如形狀和厚度)、熱場或約束力場的狀況變化后，應力會釋放，造成工件變形，從而引起幾何誤差。更嚴重的是，應力釋放過程并不只是在一個機加工階段能夠完成，它可能存在于所有的機加工工序中，并且每個工序的變形量還不完全一樣。所以，若仍然單純按照理論廓型編程進行數(shù)控加工，必然致使磨削的精度達不到設(shè)計要求。工業(yè)發(fā)達國家普遍使用數(shù)控加工中心和專用數(shù)控葉片砂帶磨床加工葉片，使得各種葉片的整體加工效率、葉片型面幾何精度及表面質(zhì)量得到提高。德國IBS公司開發(fā)的MTS 1000-6 CNC六軸砂帶磨可對葉片型面進行磨削，加工精度和效率都較高。但由于該磨床的結(jié)構(gòu)限制，無法對大型整體螺旋槳進行整體測量磨拋。我國重慶市三磨海達磨床有限公司的黃云等發(fā)明了螺旋槳葉片砂帶磨床和龍門式螺旋槳整體葉片砂帶磨床。其中，螺旋槳葉片砂帶磨床可對分體的單一螺旋槳葉片進行磨削，并申請了國內(nèi)專利，申請?zhí)?00910190832. 3，發(fā)明名稱螺旋槳葉片砂帶磨床。該磨床能夠保證葉片加工尺寸精度，力口工效率高，但該磨床無法對大型整體螺旋槳葉片進行測量和磨削。龍門式螺旋槳整體葉片砂帶磨床可對整體式螺旋槳進行磨削，并申請了國內(nèi)專利，申請?zhí)?00910191541. 6，發(fā)明名稱龍門式螺旋槳整體葉片砂帶磨床。該磨床采用龍門式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)龐大，占地面積大，且無法對螺旋槳進行測量。因此，需要一種一種技術(shù)效果優(yōu)良的大型整體螺旋槳測量與磨拋一體化裝置。提高工作效率并保證加工精度，降低工人的勞動強度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決的技術(shù)難題是克服了現(xiàn)有技術(shù)加工效率低，無法對大型螺旋槳進行整體測量和磨拋的缺陷，發(fā)明了一種技術(shù)效果優(yōu)良的大型螺旋槳自動測量與磨拋一體化裝置。用于對大型螺旋槳進行測量和磨拋加工。該裝置通過螺旋槳軸孔安裝定位，測量和磨拋的基準統(tǒng)一，可保證螺旋槳加工精度，提高加工效率和設(shè)備的集成度，實用性強。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種大型螺旋槳測量與磨拋一體化裝置，其特征在于一種大型螺旋槳測量與磨拋一體化裝置，其特征在于所述大型螺旋槳測量與磨拋一體化裝置由回轉(zhuǎn)機構(gòu)I、測量磨拋裝置II、平移機構(gòu)III三部分構(gòu)成被測量加工的大型螺旋槳IV通過卡盤I. 6安裝在回轉(zhuǎn)機構(gòu)I的下部；回轉(zhuǎn)機構(gòu)I中回轉(zhuǎn)體I.5的回轉(zhuǎn)軸線與被測量和加工的大型螺旋槳IV的軸線重合；回轉(zhuǎn)機構(gòu)I中的配重塊I. 2通過第一螺釘I. a安裝在配重臂I. I上；配重臂I. I通過第二螺釘I. b固定在回轉(zhuǎn)體I. 5左外側(cè)面上，第一電機I. 3的輸出軸裝有齒輪傳動機構(gòu)I. 4的輸入齒輪，通過齒輪傳動機構(gòu)I. 4傳動回轉(zhuǎn)體I. 5上的齒圈回轉(zhuǎn)，使回轉(zhuǎn)體I. 5旋轉(zhuǎn)；和 大型螺旋槳IV配合連接的卡盤I. 6安裝在回轉(zhuǎn)體I. 5的下部；平移機構(gòu)III中的平移臂3. 4和配重臂I. I 二者直線布置在同一平面上，平移機構(gòu)III中的平移臂3. 4通過第三螺釘3. a固定在回轉(zhuǎn)體I. 5右外側(cè)面，平移臂3. 4上通過第四螺釘3. b安裝在第二滑軌3. 5上，第二滑軌3. 5中的第二導軌滑塊3. 5’通過第五螺釘3. c安裝在平移臺3. 2上，齒輪齒條裝置3. 3通過第六螺釘3. d安裝在平移臂3. 4上，第四電機
3.I通過第七螺釘3. e安裝在平移臺3. 2上，第四電機3. I的動力輸出軸穿過平移臺3. 2，并與齒輪齒條裝置3. 3中的齒輪3. 3’通過脹緊套3. f相連；測量磨拋裝置II與平移臂3. 4成90°安裝，測量磨拋裝置II中的第一導軌2. 2通過第八螺釘2. a固定在支架2. 3上,第一導軌2. 2的第一導軌滑塊2. 2’通過第九螺釘2. b與平移機構(gòu)III中的平移臺3. 4相固定，絲杠座2. 11通過第十螺釘2. c安裝在支架2. 3上，滾珠絲杠2. 4安裝在絲杠座2. 11上，并與第一導軌2. 2平行，滾珠絲杠2. 4的絲杠螺母2. 4’通過第十一螺釘2. d固定在平移機構(gòu)III中的平移臺3. 4上，第二電機2. I通過第十二螺釘2. e安裝在支架2. 3頂端，第二電機2. I的動力輸出軸與滾珠絲杠2. 4通過聯(lián)軸節(jié)2. 12相連，第三電機2. 5通過第十三螺釘2. f安裝在支架2. 3的下端，第三電機2. 5的動力輸出軸與第一錐齒輪2. 6通過鍵2. g相連，第二錐齒輪2. 6’安裝在軸2. 13的右端，主動帶輪2. 7安裝在軸2. 13的左端，第一錐齒輪2. 6與第二錐齒輪2. 6’的軸線成90°布置；砂帶2. 8繞在主動輪2. 7和帶輪2. 10之間，并張緊；測量頭2. 9安裝在支架2. 3下端，并指向大型螺旋槳IV。本發(fā)明的顯著效果是針對大型螺旋槳葉面的數(shù)控測量和磨拋，是通過螺旋槳軸孔安裝定位、測量和磨拋的基準統(tǒng)一，取代現(xiàn)有手工打磨加工方式，實現(xiàn)了大型螺旋槳葉面磨拋的自動化加工。采用測量與磨拋一體化方式，對大型螺旋槳葉面表面進行數(shù)據(jù)采集，實時測量，準確性高，使用方便；加工精度明顯提高，加工后表面質(zhì)量好。


下面結(jié)合附圖及實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明圖I為大型螺旋槳測量與磨拋一體化裝置的結(jié)構(gòu)示意簡圖，圖2為圖I右視圖，圖3為圖I的俯視圖，圖4為圖I的測量磨拋裝置II和平移機構(gòu)III所在部分的局部放大圖，圖5為圖4的左視圖，圖6為圖4的俯視圖。其中I-回轉(zhuǎn)機構(gòu)、II -測量磨拋裝置、III-平移機構(gòu)、IV-大型螺旋槳；I. I-配重臂，I. 2_配重塊,1.3-第一電機、I. 4_齒輪傳動機構(gòu)、I. 5_回轉(zhuǎn)體,1.6-卡盤,2. I-第二電機，2. 2-第一導軌，2. 2’ -第一導軌滑塊，2. 3-支架，2. 4-滾珠絲杠，2. 4’ -絲杠螺母，2. 5-第三電機，2. 6-第一錐齒輪，2. 6’ -第二錐齒輪，2. 7-主動輪，2. 8-砂帶，2. 9-測量頭，2. 10-帶輪，2. 11-絲杠座，2. 12-聯(lián)軸節(jié)，2. 13-軸，3. 1_第四電機，3. 2-平移臺，3. 3-齒輪齒條裝置，3. 3’ -絲杠螺母，3. 4-平移臂，3. 5-第二滑軌，3. 5’ -第二導軌滑塊，I. a-第一螺釘，I. b-第二螺釘，3. a-第二螺釘，3. b-第四螺釘，3. c~第五螺釘，3. d_第六螺釘，3. e_第七螺釘，3. f-脹緊套，2. a-第八螺釘，2. b-第九螺釘，2. C-第十螺釘，2. d_第i^一螺釘，2. e-第十二螺釘，2. f-第十二螺釘，2. g-鍵。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施方式
。 螺旋槳葉片為復雜的三維自由曲面。螺旋槳加工時，應根據(jù)內(nèi)表面廓形實際值和要求的理論去除量來控制磨頭進行加工，要求機床不僅具有自由曲面的磨削功能，而且具有自由曲面的測量功能。因此，大型螺旋槳測量與磨拋一體化裝置是一個集測量和磨拋于一體的數(shù)字化專用設(shè)備。采用一次裝夾、兩工位工作方式，完成葉片測量與磨拋加工過程，以消除或減小葉片測量與磨拋加工的安裝誤差。加工時首先對螺旋槳葉片表面進行數(shù)據(jù)采集，確定螺旋槳葉片的實際輪廓；根據(jù)實際輪廓和加工去除量對磨拋的加工軌跡進行規(guī)劃；最后用砂帶對葉片進行磨拋加工。測量時，先將大型螺旋槳IV放在地表面上，提供主軸回轉(zhuǎn)運動的回轉(zhuǎn)機構(gòu)I通過卡盤I. 6安裝在大型螺旋槳IV上；回轉(zhuǎn)體I. 5的回轉(zhuǎn)軸線與被測量和加工的所述大型螺旋槳IV的軸線重合；調(diào)節(jié)配重塊I. 2的位置，使整個裝置達到平衡，并通過螺釘連接將配重塊
I.2安裝在配重臂I. I上；用于驅(qū)動回轉(zhuǎn)體I. 5進行回轉(zhuǎn)運動的第一電機I. 3通過傳動機構(gòu)I. 4實現(xiàn)回轉(zhuǎn)體
I.5的回轉(zhuǎn)運動，傳動機構(gòu)I. 4可以是公知技術(shù)中的任何可實現(xiàn)轉(zhuǎn)動并消除轉(zhuǎn)動慣性的傳動機構(gòu)，比如通過齒輪嚙合副實現(xiàn)回轉(zhuǎn)體I. 4相對于大型螺旋槳IV的軸線做回轉(zhuǎn)運動，也可以是蝸輪蝸桿傳動；本實施例中，采用齒輪嚙合副實現(xiàn)回轉(zhuǎn)運動；平移臂3. 4與大型螺旋槳IV的軸線相垂直，平移臺3. 2通過第二導軌滑塊3. 5’，與第二滑軌3. 5之間以可往復滑動的方式單自由度配合；第二滑軌3. 5通過第四螺釘3. b安裝在平移臂3. 4上，第四電機3. I固定設(shè)置在平移臺3. 2上，第四電機3. I的動力輸出軸穿過平移臺3. 2，并與安裝在平移臂3. 4上的齒輪齒條裝置3. 3中的齒輪3. 3’相連，驅(qū)動平移臺3. 2在平移臂3. 4上沿大型螺旋槳IV的徑向方向往復運動；測量磨拋裝置II與平移臂3. 4相垂直，通過第一導軌2. 2的第一導軌滑塊2. 2’及滾珠絲杠2. 4的絲杠螺母2. 4’同平移臺3. 2連接，使測量磨拋裝置II與平移臺3. 2以可往復滑動的方式單自由度配合，支架2. 3頂端安裝有第二電機2. 1，第二電機2. I的動力輸出軸與設(shè)置在支架2. 3上的滾珠絲杠2. 4相連，驅(qū)動測量磨拋裝置II在豎直方向大型螺旋槳IV的軸向方向上的移動；測量頭2. 9安裝在支架2. 3下端，并指向大型螺旋槳IV。測量過程如下實際測量過程中，由于大型螺旋槳IV的葉片為曲面，測量頭2. 9與大型螺旋槳IV的葉片接觸。通過第一電機I. 3實現(xiàn)測量頭2. 9繞大型螺旋槳IV的軸線回轉(zhuǎn)，第四電機3. I實現(xiàn)測量頭2. 9沿大型螺旋槳IV徑向方向移動，第二電機2. I實現(xiàn)測量頭沿大型螺旋槳IV的軸向方向移動。第一電機I. 3和第四電機3. I同時工作,第二電機2. I停止運動，使測量頭2. 9在起始半徑處以連續(xù)掃描的方式對該半徑下的葉片形貌進行數(shù)據(jù)采集，掃描測量軌跡為該半徑下的螺旋線。該半徑的葉片螺旋線掃描測量完成后，第二電機
2.I運動，使測量磨拋裝置II沿大型螺旋槳IV的徑向運動，移動一定的進給量，到達下一個掃描測量半徑處，第二電機2. I停止運動。采用上述相同方式逐半徑對葉片進行掃描測量；直到整個葉片掃描測量完成。掃描測量完畢后，拆除測量頭2. 9，以便對砂帶對葉片進行磨拋時，保護測量頭。磨拋過程如下測量磨拋裝置II中的第三電機2. 5通過第一錐齒輪2. 6和第二錐齒輪2. 6’配合傳動，帶動主動輪2. 7高速旋轉(zhuǎn)。帶輪2. 10安裝在測量頭2. 9同側(cè)。砂帶
2.8繞在主動輪2. 7和帶輪2. 10之間并張進，構(gòu)成傳動連接關(guān)系，砂帶2. 8高速運動，并通過帶輪2. 10與葉片表面接觸，形成磨拋。根據(jù)掃描測量的結(jié)果，計算出切削量，并采用和掃描測量相同的運動方式，逐半徑對大型螺旋槳IV的葉片進行磨拋，直到整個大型螺旋槳IV的葉片加工完畢。 本發(fā)明在一次裝卡安裝后，可對大型螺旋槳的葉片表面進行測量及磨拋加工，測量實時性好、準確性高、使用方便；并可取代現(xiàn)有手工打磨加工方式，實現(xiàn)了大型螺旋槳葉面磨拋的自動化加工，加工精度高，加工后表面質(zhì)量好；本發(fā)明適用于各種型號螺旋槳，其通用性強；具有可預期的巨大的經(jīng)濟價值和社會價值。
權(quán)利要求
1.一種大型螺旋槳測量與磨拋一體化裝置，其特征在于所述大型螺旋槳測量與磨拋一體化裝置由回轉(zhuǎn)機構(gòu)(I)、測量磨拋裝置(II)、平移機構(gòu)(III)三部分構(gòu)成被測量加工的大型螺旋槳(IV)通過卡盤(I. 6)安裝在回轉(zhuǎn)機構(gòu)(I)的下部； 回轉(zhuǎn)機構(gòu)(I)中回轉(zhuǎn)體(I. 5)的回轉(zhuǎn)軸線與被測量和加工的大型螺旋槳(IV)的軸線重合；回轉(zhuǎn)機構(gòu)(I)中的配重塊(I. 2)通過第一螺釘(I. a)安裝在配重臂(I. I)上；配重臂(I. I)通過第二螺釘(l.b)固定在回轉(zhuǎn)體(I. 5)左外側(cè)面上，第一電機(I. 3)的輸出軸裝有齒輪傳動機構(gòu)(I. 4)中的輸入齒輪,通過齒輪傳動機構(gòu)(I. 4)傳動回轉(zhuǎn)體(I. 5)上的齒圈回轉(zhuǎn)，使回轉(zhuǎn)體(I. 5)旋轉(zhuǎn)；和大型螺旋槳IV配合連接的卡盤(I. 6)安裝在回轉(zhuǎn)體(I. 5)的下部; 平移機構(gòu)(III)中的平移臂(3. 4)和配重臂(1.1) 二者直線布置在同一平面上，平移機構(gòu)(III)中的平移臂(3. 4)通過第三螺釘(3. a)固定在回轉(zhuǎn)體(I. 5)右外側(cè)面，平移臂(3. 4)通過第四螺釘(3. b)安裝在第二滑軌(3. 5)上，第二滑軌(3. 5)上的第二導軌滑塊(3. 5’ )通過第五螺釘(3. c)安裝在平移臺(3. 2)上，齒輪齒條裝置(3. 3)通過第六螺釘(3. d)安裝在平移臂(3. 4)上，第四電機(3. I)通過第七螺釘(3. e )安裝在平移臺(3. 2 )上，第四電機(3.1)的動力輸出軸穿過平移臺(3. 2)，并與齒輪齒條裝置(3. 3)中的齒輪(3. 3’)通過脹緊套(3. f)相連； 測量磨拋裝置(II)與平移臂(3. 4)成90°安裝，測量磨拋裝置(II)中的第一導軌(2.2)通過第八螺釘(2. a)固定在支架(2. 3)上，第一導軌(2. 2)的第一導軌滑塊(2. 2’)通過第九螺釘(2. b)與平移機構(gòu)(III)中的平移臺(3. 4)相固定，絲杠座(2. 11)通過第十螺釘(2. c)安裝在支架(2. 3)上，滾珠絲杠(2. 4)安裝在絲杠座(2. 11)上，并與第一導軌(2. 2)平行，滾珠絲杠(2. 4)的絲杠螺母(2. 4’)通過第i^一螺釘(2.d)固定在平移機構(gòu)(III)中的平移臺(3. 4)上，第二電機(2. I)通過第十二螺釘(2. e)安裝在支架(2. 3)頂端，第二電機(2. I)的動力輸出軸與滾珠絲杠(2. 4)通過聯(lián)軸節(jié)(2. 12)相連，第三電機(2. 5)通過第十三螺釘(2. f)安裝在支架(2. 3)的下端，第三電機(2. 5)的動力輸出軸與第一錐齒輪(2. 6)通過鍵(2. g)相連，第二錐齒輪(2. 6’)安裝在軸(2. 13)的右端，主動帶輪(2. 7)安裝在軸(2. 13)的左端,第一錐齒輪(2. 6)與第二錐齒輪(2. 6’ )的軸線成90°布置；砂帶(2. 8)繞在主動輪(2. 7)和帶輪(2. 10)之間，并張緊；測量頭(2. 9)安裝在支架(2. 3)下端，并指向大型螺旋槳(IV)。
全文摘要
本發(fā)明一種大型螺旋槳測量與磨拋一體化裝置涉及螺旋槳測量、磨拋加工技術(shù)裝備的結(jié)構(gòu)設(shè)計和應用技術(shù)領(lǐng)域，用于大型螺旋槳的測量和磨拋加工；該裝置由下述三部分構(gòu)成回轉(zhuǎn)機構(gòu)、測量磨拋裝置、平移機構(gòu)；被測量和加工的大型螺旋槳通過卡盤安裝在回轉(zhuǎn)機構(gòu)的下部?；剞D(zhuǎn)機構(gòu)中回轉(zhuǎn)體的回轉(zhuǎn)軸線與大型螺旋槳的軸線重合；平移機構(gòu)中的平移臂和配重臂二者直線布置在同一平面上；測量磨拋裝置與平移臂成90°安裝；測量頭安裝在測量磨拋裝置下端；砂帶繞在主動輪和帶輪之間并張緊，砂帶高速運動，并與葉片表面接觸，形成磨拋。本發(fā)明實現(xiàn)了大型螺旋槳葉面測量和磨拋的自動化加工，其加工精度高，加工后表面質(zhì)量好。適用于各種型號螺旋槳，通用性強。
文檔編號B24B49/02GK102672581SQ201210160168
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月21日
發(fā)明者佟宇, 侯博, 劉海波, 康仁科, 李 杰, 王永青, 翁炳良 申請人:大連理工大學