复杂曲面自适应磨抛加工机床制造技术

复杂曲面自适应磨抛加工机床属机械制造技术领域，本实用新型专利技术中左立柱和右立柱下端与底座固接，左立柱经左立柱丝杠和左立柱滑动导轨与横梁左端连接，右立柱经右立柱丝杠和右立柱滑动导轨与横梁右端连接，横梁中部与工具板固接，下溜板经下溜板丝杠、下溜板前导轨和下溜板后导轨与底座连接，上溜板经上溜板丝杠、上溜板左导轨和上溜板右导轨与下溜板连接；旋转工作台与上溜板固接；本实用新型专利技术以分片四边区域为磨抛接触面来磨抛加工复杂曲面零件，磨抛加工效率高，自适应能力强，且能保持复杂曲面的尖锐形状特征；基于多点成形技术构建的新型磨抛工具系统，接触工具头的外形可根据理想被加工面片的形状实时调控，可减少机床设计自由度，增强机床柔韧性。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于机械制造

技术介绍
复杂曲面研究对于航空航天、军工和一般民用工业都具有重要意义。发动机叶片、 气轮机叶片、涡轮叶片、汽车覆盖件模具、光学透镜和其它具有复杂几何形状的零件都必须 经过磨削和抛光加工才能达到外观和功能上的要求。目前复杂曲面的加工方法主要有刚性工具磨抛和柔性工具磨抛两种。刚性工具 (如砂轮、磨头、砂瓦等)磨抛方法国内外多采用点、线、面逼近的路径规划方法来实现对复 杂曲面的加工；采用超高速、强力磨抛手段提高磨抛效率；采用工具修形、恒定磨抛力控制 等方法提高磨抛精度；提高磨抛加工智能化自动化方面，国内外主要采用引入智能化、自动 化新产品和技术到磨抛加工中，如将机器人、网络控制、模糊控制等引入磨抛加工。柔性工 具(如抛光轮、气囊、砂带等)磨抛研究方面，主要有抛光轮磨抛加工方法、气囊磨抛加工方 法和砂带磨抛加工方法。柔性磨抛工具由于弹性变形，被动适应工件表面，所以想要磨抛获 得理想的复杂曲面模型，只能沿着一定预先规划好的加工路径微量去除逼近设计模型。综上所述，刚性抛磨须经过点、线、面逼近且需要分散式的磨削、研磨、抛光等多次 加工的传统模式完成对复杂曲面的加工，加工效率较低；柔性磨抛方法只是被动地适应工 件表面，所以想要磨抛获得理想的复杂曲面模型，只能沿一定预先规划好的加工路径微量 去除逼近设计模型。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种具有自适应能力的复杂曲面磨抛加工机床，以提高 复杂曲面的磨抛效率和磨抛精度，降低机床设计的复杂程度。以下结合附图对本技术作详细描述本技术由底座1、下溜板2、上溜板3、旋转工作台4、横梁8、右立柱9、左立柱 10和工具系统组成，其中左立柱10和右立柱9的下端与底座1固接；左立柱10经左立柱 10的左立柱丝杠37和左立柱滑动导轨36与横梁8左端连接，右立柱9经右立柱9的右立 柱丝杠33和右立柱滑动导轨32与横梁8右端连接；横梁8中部与工具系统的工具板11固 接；设有上溜板电机25的下溜板2经下溜板丝杠20、下溜板前导轨23和下溜板后导轨21 与设有下溜板电机22的底座1连接；上溜板3经上溜板丝杠27、上溜板左导轨26和上溜 板右导轨24与下溜板2连接；设有夹紧定位块5的旋转工作台4与上溜板3固接。旋转工作台4上可固接翻转夹具18。工具系统由工具头、驱动电机7、工具板11、驱动轮12、左张紧轮13、右张紧轮14 和砂带15组成，其中左张紧轮13和右张紧轮14分别置于与工具板11固接的左张紧轮轴 和右张紧轮轴上，且滚动配合；驱动轮12固接于与工具板11滚动连接的驱动轮轴的前端， 驱动电机7固接于驱动轮轴的后端；工具头的单元体调控器16固接于工具板11底端；砂带15内侧由左张紧轮13、驱动轮12、右张紧轮14和工具头的单元体17底部支撑；工具板11 上部与横梁8固接。工具头由矩阵形分布的单元体17和单元体调控器16组成，其中单元体17的单元 体支撑板51与单元体调控器16的调形支撑架39固接。单元体调控器16由调形支撑架39、横向调形电机41、横向调形滑动导轨42、横向 调形丝杠43、调形电机44和调形头45、纵向调形右滑动导轨40、纵向调形左滑动导轨46、 纵向调形丝杠47和纵向调形电机48组成，其中纵向调形左滑动导轨46和纵向调形丝杠47 固接于调形支撑架39上平面左侧；纵向调形右滑动导轨40固接于调形支撑架39上平面右 侧；横向调形电机41固接于横向调形丝杠43的前端；纵向调形电机48固接于纵向调形丝 杠47的右端；横向调形滑动导轨42和横向调形丝杠43的左端滑动连接在纵向调形左滑动 导轨46、纵向调形丝杠47上；横向调形滑动导轨42和横向调形丝杠43的右端滑动连接在 纵向调形右滑动导轨40上；调形头45固接于调形电 机44的输出轴上构成调形工具系统， 调形工具系统通过滑动副连接到横向调形滑动导轨42和横向调形丝杠43上。单元体17由定位螺帽52、双头螺柱50、单元接触头49、紧固螺钉53和滚珠54组 成，其中滚珠54镶嵌于单元接触头49上；双头螺柱50 —端经螺纹副与单元接触头49连 接，双头螺柱50另一端经定位螺帽52与单元体支撑板51连接，定位螺帽52经螺纹副与双 头螺柱50连接，并由紧固螺钉53紧固；单元体支撑板51与单元体调控器16的调形支撑架 39固接。本技术中由底座1、左立柱10和右立柱9固定连接构成固定台，下溜板2连接到底座1上，通过下溜板电机22、下溜板丝杠20、下溜板前导轨23、 下溜板后导轨21带动下溜板2沿底座1做横向运动。上溜板3连接到下溜板2上，通过上溜板电机25、上溜板丝杠27、上溜板左导轨26 和上溜板右导轨24沿下溜板2做纵向运动。旋转工作台4安装在上溜板3上，旋转工作台4由旋转电机28、传动箱30和旋转 夹紧台29三部分组成。旋转工作台4通过绕其轴心线的旋转，带动工件6做回转运动；旋 转工作台4可随上溜板3和下溜板2在水平面内的纵、横两个方向移动做二维运动。此外， 旋转夹紧台29在旋转电机28和传动箱30内传动机构的共同作用下做绕其轴心线的旋转 运动。夹紧定位块5，通过梯形螺纹固定连接在旋转夹紧台29上，夹紧被加工工件6，确 定工件6在水平面内的位置，限制工件6的移动和转动。被加工工件6，利用夹紧定位块5夹紧并定位工件6到旋转夹紧台29上。工件6 在加工之前已与理想模型做了对比分析、特征识别、四边区域划分，工件6在本机床上加工 时采用了分片自适应磨抛的加工方法。横梁8，左端通过左立柱丝杠37和左立柱滑动导轨36连接到左立柱10上，右端通 过右立柱丝杠33和右立柱滑动导轨32连接到右立柱9上，在左立柱电机38和右立柱电机 34的带动下做Z轴上下移动。左立柱丝杠37和左立柱滑动导轨36固接于左立柱导轨座35上；右立柱丝杠33 和右立柱滑动导轨32固接于右立柱导轨座31上。工具系统通过工具板11固定连接到横梁8上，并可随横梁8的上下移动做Z方向的退刀或进给运动。工具系统由驱动电机7带动驱动轮12做旋转运动，驱动轮12带动砂 带15并在左张紧轮13、右张紧轮14和工具头支承作用下做旋转运动，当工具系统随横梁8 向下运动靠近工件表面时即可进行磨抛作业。由单元体调控器16和呈矩阵分布的多个单元体17组成的工具头，固定连接在工 具板11的底端，单元体17在单元体调控器16的调控下，可构建理想设计型面的形状。单元体调控器16由纵向调形系统、横向调形系统和调形工具系统三部分组成。由 纵向调形左滑动导轨46、纵向调形右滑动导轨40、纵向调形丝杠47和纵向调形电机48构 成纵向调形系统，在纵向调形电机48的作用下，纵向调形系统提供纵向运动；由横向调形 滑动导轨42、横向调形丝杠43和横向调形电机41构成横向调形系统，在横向调形电机41 的作用下横向调形系统提供横向运动；调形电机44和调形头45构成调形工具系统。纵向 调形左滑动导轨46和纵向调形丝杠47固定连接在调形支撑架39上平面左侧靠边位置，纵 向调形右滑动导轨40固定连接在调形支撑架39上平面右侧靠边位置。横向调形滑动导轨 42和横向调形丝杠43的两端分别滑动连接在纵向调形左滑动导轨46、纵 向调形右滑动导 轨40和纵向调形丝杠47上，调形头45固定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复杂曲面自适应磨抛加工机床，其特征在于由底座（１）、下溜板（２）、上溜板（３）、旋转工作台（４）、横梁（８）、右立柱（９）、左立柱（１０）和工具系统组成，其中左立柱（１０）和右立柱（９）的下端与底座（１）固接；左立柱（１０）经左立柱（１０）的左立柱丝杠（３７）和左立柱滑动导轨（３６）与横梁（８）左端连接，右立柱（９）经右立柱（９）的右立柱丝杠（３３）和右立柱滑动导轨（３２）与横梁（８）右端连接；横梁（８）中部与工具系统的工具板（１１）固接；设有上溜板电机（２５）的下溜板（２）经下溜板丝杠（２０）、下溜板前导轨（２３）和下溜板后导轨（２１）与设有下溜板电机（２２）的底座（１）连接；上溜板（３）经上溜板丝杠（２７）、上溜板左导轨（２６）和上溜板右导轨（２４）与下溜板（２）连接；设有夹紧定位块（５）的旋转工作台（４）与上溜板（３）固接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冀世军，张雷，赵继，赵小乐，曲兴田，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：实用新型
国别省市：82[中国|长春]