六轴联动数控砂带磨床制造技术

本发明专利技术公开了六轴联动数控砂带磨床，包括床身、X轴传动系统、Y轴传动系统、Z轴传动系统、A轴传动系统、B轴传动系统、C轴传动系统、砂带磨削系统、U轴传动系统和排屑系统；B轴传动系统用于带动砂带磨削系统绕Y轴转动；C轴传动系统用于带动砂带磨削系统绕Z轴转动，实现砂带磨削系统的两自由度回转运动；砂带磨削系统位于排屑系统的上方以使金属磨屑掉入排屑系统；A轴传动系统安装在床身的一侧，用于夹紧叶片类工件并带动工件绕X轴转动。本发明专利技术可以很好地应用于如汽轮机叶片、航空发动机等具有复杂型面叶片零件的磨抛加工，大大提高了复杂叶片类零件的磨抛效率，提高产品质量。

【技术实现步骤摘要】
六轴联动数控砂带磨床
本专利技术属于数控机床领域，更具体地，涉及六轴联动数控砂带磨床。
技术介绍
叶片作为燃汽轮机、航空发动机等动力能源装置的核心部件，对燃汽轮机、航空发动机的工作性能具有重要作用，叶片型面的制造精度和表面粗糙度对整个能源转换装置的性能和效率具有至关重要的影响。为提高现代燃汽轮机、航空发动机的能源转换效率，降低能耗，用更小的体积获得更大的输出功率，叶片型面的设计由直面发展到弧面进而再到扭曲的弧面，型面曲线越来越复杂，叶片的加工工艺越来越复杂，对叶片加工数控机床的要求也越来越高。砂带磨抛是叶片型面加工制造的一种高效、经济、用途极广的磨抛工艺，是叶片型面加工制造的重要工序。目前国内现有一些数控磨床也对叶片型面砂带磨抛加工做了一些尝试，可以实现叶片的复杂型面的磨削加工，但因其结构布置不合理，导致磨抛金属屑无法有效的排出，致使整个工作台面到处充斥着金属屑，叶片磨抛加工区域显得极为脏乱，在磨床连续工作一段时间以后需要停机很长的时间来清理金属磨屑，这样就极大地降低了数控砂带磨床的工作效率。另外，目前的多轴数控砂带磨床上的伺服回转台采用齿轮传动驱动系统，回转台在转动时，其伺服电机及减速机的驱动轴轴线与回转中心一般共线布置，这样就会加大伺服电机及减速机的负担，需要伺服电机及减速机的输出扭矩也更大，伺服回转台的动态性能差；如果力臂很大的话，就需要非常大的输出扭矩，对伺服系统的要求会很高，导致总体成本的大幅上升；另外，伺服回转台仅采用一根驱动轴来支撑，会使得回转台的轴向跳动比较大，伺服回转台运行不够平稳，这样显然不利于复杂叶片类零件的精密磨抛加工。此外，数控机床上驱动伺服回转台转动的传动机构一般采用齿轮传动机构，齿轮传动时齿间隙较大，增加了控制系统的难度，不利于伺服回转台的高速度、高精密运动控制。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了六轴联动数控砂带磨床，砂带磨床的结构布置合理、传动部分和加工部分分开设置使得磨抛加工产生的金属屑能直接掉入排屑系统，解决了金属磨屑充斥在磨床传动部分的问题。同时，采用滚轮圆弧齿条机构实现砂带磨床伺服回转台的无背隙、高速度、高精度回转运动，提高伺服回转台的传动精度和传动刚度。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了六轴联动数控砂带磨床，包括床身、X轴传动系统、Y轴传动系统、Z轴传动系统、A轴传动系统、B轴传动系统、C轴传动系统、砂带磨削系统和排屑系统，所述排屑系统与床身并排设置，所述X轴传动系统安装在床身上，所述Y轴传动系统安装在X轴传动系统上，所述Z轴传动系统安装在Y轴传动系统上。所述Z轴传动系统包括Z轴基座和Z轴导轨，所述Z轴基座安装在Y轴传动系统上，所述Z轴导轨安装在Z轴基座上；所述B轴传动系统安装在Z轴导轨上，所述C轴传动系统安装在B轴传动系统上，所述砂带磨削系统安装在C轴传动系统上，所述B轴传动系统用于带动砂带磨削系统绕Y轴转动，所述C轴传动系统用于带动砂带磨削系统绕Z轴转动，所述砂带磨削系统位于排屑系统的上方以使金属磨屑掉入排屑系统；所述A轴传动系统安装在床身靠近排屑系统的一侧，A轴传动系统的输出轴端设置叶片夹具，用于夹紧磨抛工件并带动工件绕X轴转动。优选地，还包括U轴传动系统，U轴传动系统安装在床身上且与A轴传动系统同侧，所述U轴传动系统包括U轴导轨、U轴支座及手动进给机构，所述U轴导轨安装在床身靠近排屑系统的一侧，所述U轴支座安装在U轴导轨上，所述U轴支座上设置手动进给机构，所述手动进给机构用于驱动U轴支座沿U轴导轨移动，所述U轴支座用于与A轴传动系统配合夹持磨抛加工的叶片。优选地，所述X轴传动系统包括X轴传动组件和X轴导轨，所述X轴传动组件和X轴导轨均安装在床身，所述X轴传动组件用于驱动Y轴传动系统沿X轴导轨移动；所述Y轴传动系统包括Y轴基座、Y轴传动组件及Y轴导轨，所述Y轴传动组件和Y轴导轨安装在Y轴基座上，所述Y轴传动组件用于驱动Z轴传动系统沿Y轴导轨移动；Y轴基座安装在X轴导轨上；所述Z轴传动系统包括Z轴基座、Z轴传动组件及Z轴导轨，所述Z轴基座安装在Y轴导轨上，所述Z轴传动组件和Z轴导轨安装在Z轴基座上，所述Z轴传动组件用于驱动B轴传动系统沿Z轴导轨移动。优选地，所述B轴传动系统包括B轴固定支撑座和B轴回转系统，B轴固定支撑座安装在Z轴导轨上，所述B轴回转系统包括旋转轴B、B轴旋转基座和B轴减速电机，所述旋转轴B可转动安装在B轴固定支撑座上且其轴线平行于Y轴，所述B轴旋转基座固定安装在所述的旋转轴B上，所述B轴减速电机固定安装在B轴旋转基座上且其通过B轴滚轮圆弧齿条机构驱动所述的B轴旋转基座绕旋转轴B的轴线旋转，以实现B轴传动系统的无背隙传动。优选地，所述B轴滚轮圆弧齿条机构包括相互配合的B轴滚轮和B轴圆弧齿条，所述B轴滚轮安装在B轴减速电机的输出轴上，所述B轴减速电机的输出轴水平设置，所述B轴圆弧齿条安装在B轴固定支撑座上，所述B轴圆弧齿条的中心线与旋转轴B的轴线同线以使B轴滚轮驱动B轴旋转基座绕旋转轴B的轴线旋转。优选地，所述B轴固定支撑座在对应于B轴圆弧齿条的位置安装有B轴弧形导轨，所述B轴弧形导轨的中心线与旋转轴B的轴线同线，所述B轴弧形导轨上安装有B轴弧形导轨滑块，所述B轴弧形导轨滑块固定连接在B轴旋转基座上。优选地，所述C轴传动系统包括旋转轴C、C轴旋转基座和C轴减速电机，所述旋转轴C可转动安装在B轴旋转基座上且轴线其平行于Z轴，所述C轴旋转基座固定安装在所述的旋转轴C上，所述C轴减速电机固定安装在B轴旋转基座上且其通过C轴滚轮圆弧齿条机构驱动C轴旋转基座绕旋转轴C的轴线旋转，实现C轴传动系统的无背隙传动。优选地，所述C轴滚轮圆弧齿条机构包括相互配合的C轴滚轮和C轴圆弧齿条，所述C轴圆弧齿条安装在C轴旋转基座上，C轴滚轮安装在C轴减速电机的输出轴上，所述C轴圆弧齿条的中心线与旋转轴C的轴线同线以使C轴滚轮驱动C轴旋转基座绕旋转轴C的轴线旋转。优选地，所述C轴旋转基座上安装有C轴弧形导轨，所述C轴弧形导轨的中心线与旋转轴C的轴线同线，所述C轴弧形导轨上安装有C轴弧形导轨滑块，所述C轴弧形导轨滑块与B轴旋转基座固定连接。优选地，所述Z轴导轨的数量为两条，所述砂带磨削系统由旋转轴C带动旋转，旋转轴C与两条Z轴导轨呈等腰三角形对称布置且旋转轴C到每条Z轴导轨的距离相等。总体而言，通过本专利技术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：1)六轴联动数控砂带磨床的传动系统结构布置合理、传动部分和加工部分分开设置使得加工产生的磨屑能直接掉入排屑系统内，实现了磨抛机床传动区域与叶片磨抛工作区域的分离，消除了金属磨屑对磨床传动系统的影响，解决了金属磨屑充斥在磨床传动部分的问题。2)六轴联动数控砂带磨床的B轴传动系统、C轴传动系统对称布置于Z轴传动系统的Z轴基座，提高了机床传动系统的传动精度和整体刚度。3)六轴联动数控砂带磨床的B轴传动系统、C轴传动系统均采用滚轮圆弧齿条传动机构，实现了B轴传动系统与C轴传动系统的无背隙传动，提高了末端磨削系统的运动精度。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术的主视图；图3是本专利技术的俯视图；图4是本专利技术中C轴传动系统安装在B轴传动系统上的结构示意图；图5是本专利技术中C轴传动系本文档来自技高网...

【技术保护点】
六轴联动数控砂带磨床，包括床身(470)、X轴传动系统(500)、Y轴传动系统(600)、Z轴传动系统(120)、A轴传动系统(150)、B轴传动系统(140)、C轴传动系统(3)、砂带磨削系统(80)和排屑系统(800)，所述排屑系统(800)与床身(470)并排设置，其特征在于：所述X轴传动系统(500)安装在床身(470)上，所述Y轴传动系统(600)安装在X轴传动系统(500)上，所述Z轴传动系统(120)安装在Y轴传动系统(600)上；所述Z轴传动系统(120)包括Z轴基座(360)和Z轴导轨(350)，所述Z轴基座(360)安装在Y轴传动系统(600)上，所述Z轴导轨(350)安装在Z轴基座(360)上；所述B轴传动系统(140)安装在Z轴导轨(350)上，所述C轴传动系统(3)安装在B轴传动系统(140)上，所述砂带磨削系统(80)安装在C轴传动系统(3)上，所述B轴传动系统(140)用于带动砂带磨削系统(80)绕Y轴转动，所述C轴传动系统(3)用于带动砂带磨削系统(80)绕Z轴转动，所述砂带磨削系统(80)位于排屑系统(800)的上方以使金属磨屑掉入排屑系统(800)；所述A轴传动系统(150)安装在床身(470)靠近排屑系统(800)的一侧，A轴传动系统(150)用于夹紧工件并带动工件绕X轴转动。...

【技术特征摘要】
1.六轴联动数控砂带磨床，包括床身(470)、X轴传动系统(500)、Y轴传动系统(600)、Z轴传动系统(120)、A轴传动系统(150)、B轴传动系统(140)、C轴传动系统(3)、砂带磨削系统(80)和排屑系统(800)，所述排屑系统(800)与床身(470)并排设置，其特征在于：所述X轴传动系统(500)安装在床身(470)上，所述Y轴传动系统(600)安装在X轴传动系统(500)上，所述Z轴传动系统(120)安装在Y轴传动系统(600)上；所述Z轴传动系统(120)包括Z轴基座(360)和Z轴导轨(350)，所述Z轴基座(360)安装在Y轴传动系统(600)上，所述Z轴导轨(350)安装在Z轴基座(360)上；所述B轴传动系统(140)安装在Z轴导轨(350)上，所述C轴传动系统(3)安装在B轴传动系统(140)上，所述砂带磨削系统(80)安装在C轴传动系统(3)上，所述B轴传动系统(140)用于带动砂带磨削系统(80)绕Y轴转动，所述C轴传动系统(3)用于带动砂带磨削系统(80)绕Z轴转动，所述砂带磨削系统(80)位于排屑系统(800)的上方以使金属磨屑掉入排屑系统(800)；所述A轴传动系统(150)安装在床身(470)靠近排屑系统(800)的一侧，A轴传动系统(150)用于夹紧工件并带动工件绕X轴转动；所述B轴传动系统(140)包括B轴固定支撑座(1)和B轴回转系统(2)，B轴固定支撑座(1)安装在Z轴导轨(350)上，B轴回转系统(2)包括旋转轴B(4)、B轴旋转基座(14)和B轴减速电机(39)，所述旋转轴B(4)安装在B轴固定支撑座(1)上且其轴线平行于Y轴，所述B轴旋转基座(14)固定安装在所述的旋转轴B(4)上，所述B轴减速电机(39)固定安装在B轴旋转基座(14)上且其通过B轴滚轮圆弧齿条机构(37)驱动所述的B轴旋转基座(14)绕旋转轴B(4)的轴线旋转；所述B轴滚轮圆弧齿条机构(37)包括相互配合的B轴滚轮(23)和B轴圆弧齿条(24)，所述B轴滚轮(23)安装在B轴减速电机(39)的输出轴上，所述B轴减速电机(39)的输出轴水平设置，所述B轴圆弧齿条(24)安装在B轴固定支撑座(1)上，所述B轴圆弧齿条(24)的中心线与旋转轴B(4)的轴线同线以使B轴滚轮(23)驱动B轴旋转基座(14)绕旋转轴B(4)的轴线旋转。2.根据权利要求1所述的六轴联动数控砂带磨床，其特征在于：还包括U轴传动系统(700)，其安装在床身(470)上且与A轴传动系统(150)同侧，所述U轴传动系统(700)包括U轴导轨(230)、U轴支座及手动进给机构(260)，所述U轴导轨(230)安装在床身(470)靠近排屑系统(800)的一侧，所述U轴支座安装在U轴导轨(230)上，所述U轴支座上设置手动进给机构(260)，所述手动进给机构(260)用于驱动U轴支座沿U轴导轨(230)移动，所述U轴支座用于与A轴传动系统(150)配合夹住工件。3.根据权利要求1所述的六轴联动数控砂...

【专利技术属性】
技术研发人员：张刚，张小明，严思杰，赵欢，代星，丁汉，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42