| 专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 实质审查; 授权; 权利转移; 未缴年费; |
| 专利有效性 | 失效专利 | 当前状态 | 权利终止 |
| 申请号 | CN201810615012.3 | 申请日 | 2018-06-14 |
| 公开(公告)号 | CN108788258A | 公开(公告)日 | 2018-11-13 |
| 申请人 | 西北工业大学; | 申请人类型 | 学校 |
| 发明人 | 辛红敏; 史耀耀; 李志山; 杨程; 王琳; | 第一发明人 | 辛红敏 |
| 权利人 | 西北工业大学 | 权利人类型 | 学校 |
| 当前权利人 | 西北工业大学,湖北文理学院 | 当前权利人类型 | 学校 |
| 省份 | 当前专利权人所在省份：陕西省 | 城市 | 当前专利权人所在城市：陕西省西安市 |
| 具体地址 | 当前专利权人所在详细地址：陕西省西安市友谊西路127号 | 邮编 | 当前专利权人邮编：710072 |
| 主IPC国际分类 | B23C1/12 | 所有IPC国际分类 | B23C1/12 ; B23C1/14 ; B23C3/00 |
| 专利引用数量 | 7 | 专利被引用数量 | 0 |
| 专利权利要求数量 | 1 | 专利文献类型 | A |
| 专利代理机构 | 西北工业大学专利中心 | 专利代理人 | 王鲜凯; |
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 整体叶盘 复合数控 铣削 双立柱结构机床，用于解决现有整体叶盘复合数控铣削机床刚性差的技术问题。技术方案是双立柱结构机床的双立柱分别为盘铣立柱与插铣和侧铣立柱。盘铣立柱用于安装盘铣装置，插铣和侧铣立柱用于安装插铣和侧铣装置。双立柱结构可有效降低立柱的承重量，从而保证了机床立柱的刚性。当盘铣装置或插铣和侧铣装置在加工过程中，切削振动不会对另一个装置造成任何影响，进而保证加工的 稳定性 。另外双立柱结构安装调试方便，双立柱上两套装置分别独立存在，有效保了证安装调试的 精度 。 | ||
| 权利要求 | 1.一种整体叶盘复合数控铣削双立柱结构机床，包括盘铣装置(2)、旋转工作台(6)、X轴机床导轨(9)、Y轴机床导轨(14)、插铣和侧铣装置(15)、第一Z轴机床导轨(19)和第二Z轴机床导轨(25)，其特征在于：还包括盘铣立柱(1)、盘铣刀(3)、插铣和侧铣立柱(4)、X轴机床滑枕(8)、方形工作台(10)、X轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副(11)、Y轴机床滑枕(13)、电主轴(16)、第一Z轴机床滑枕(18)、第一Z轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副(20)、第二Z轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副(22)、Y轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副(23)和第二Z轴机床滑枕(24)；所述的X轴机床导轨(9)和Y轴机床导轨(14)呈十字型结构；所述的X轴机床导轨(9)通过螺钉安装在地面上，X轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副(11)通过螺钉安装在X轴机床导轨(9)上，X轴机床滑枕(8)直接卡在X轴机床导轨(9)上，Y轴机床导轨(14)通过螺钉与X轴机床滑枕(8)连接，Y轴机床滑枕(13)直接卡在Y轴机床导轨(14)上，Y轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副(23)通过螺钉安装在Y轴机床导轨(14)上，方形工作台(10)通过螺钉安装在Y轴机床滑枕(13)上，旋转工作台(6)通过螺钉安装在方形工作台(10)上；所述的盘铣立柱(1)通过螺钉紧固在X轴机床导轨(9)后侧的地面上；所述的插铣和侧铣立柱(4)通过螺钉紧固在X轴机床导轨(9)右侧的地面上；所述的第一Z轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副(20)和第一Z轴机床导轨(19)通过螺钉紧固在插铣和侧铣立柱(4)上，第一Z轴机床滑枕(18)直接卡在第一Z轴机床导轨(19)上；插铣和侧铣装置(15)通过螺钉安装在第一Z轴机床滑枕(18)上，与插铣和侧铣立柱(4)组合在一起，并能够沿第一Z轴机床导轨(19)上下移动；电主轴(16)通过螺钉与插铣和侧铣装置(15)安装在一起；第二Z轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副(22)和第二Z轴机床导轨(25)通过螺钉紧固在盘铣立柱(1)上；第二Z轴机床滑枕(24)直接卡在第二Z轴机床导轨(25)上，盘铣装置(2)通过螺钉安装在第二Z轴机床滑枕(24)上，与盘铣立柱(1)组合在一起，并能够沿第二Z轴机床导轨(25)上下移动；盘铣刀(3)通过键槽与盘铣装置(2)安装在一起。 |
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| 说明书全文 | 整体叶盘复合数控铣削双立柱结构机床技术领域[0001] 本发明涉及一种整体叶盘复合数控铣削机床，特别是涉及一种整体叶盘复合数控铣削双立柱结构机床。 背景技术[0002] 参照图2。文献“申请公开号是CN103111674A的中国发明专利”公开了一种整体叶盘复合数控铣削并行结构机床。该机床包括盘铣装置2、旋转工作台6、X轴机床导轨9、Y轴机床导轨14、插铣和侧铣装置15、第一Z轴机床导轨19、立柱21、第二Z轴机床导轨25、旋转轴A、旋转轴B和旋转轴C。整体叶盘安装在旋转工作台6上，立柱21沿Y轴机床导轨14移动，同时旋转工作台6沿X轴机床导轨9移动到盘铣装置2的可加工范围，盘铣装置2沿第二Z轴机床导轨25上下移动到合适位置，进而盘铣装置2根据整体叶盘通道的扭曲程度沿旋转轴B旋转到一定角度，开始通道的盘铣切削，第一个通道结束后，旋转工作台6沿旋转轴C旋转到第二个通道的角度，继续进行盘铣切削，待所有的通道盘铣切削完毕，旋转工作台6沿X轴机床导轨9移动到插铣和侧铣装置15的加工范围，插铣和侧铣装置15沿第一Z轴机床导轨19上下移动到合适位置，插铣和侧铣装置15沿旋转轴A适时调整角度，进行整体叶盘的插铣加工；待所有的通道插铣加工完毕，同样利用插铣和侧铣装置15进行整体叶盘的侧铣加工，从而实现整体叶盘的高效强力复合数控铣削。背景技术中机床采用的单立柱结构，盘铣装置2和插铣和侧铣装置15都安装在立柱21上，此种结构不利于机床装配精度的调整，而且在盘铣或插铣过程中，盘铣装置2或插铣和侧铣装置15上升到立柱21顶部，影响机床的稳定性和刚性。 [0003] 整体叶盘是高推重比、高性能发动机的核心部件，也是航空航天、国防、能源、动力等领域重大装备实现减重、增效和改善性能的关键零件。与传统叶片和轮毂装配结构相比，整体叶盘省去榫头、榫槽及相应的连接件，减轻了重量，提高了推重比，使发动机的工作寿命与安全可靠性得到提升，但由于其结构复杂、通道窄、开敞性差等，使其制造技术属于国际性难题。因此，实现整体叶盘高效、高质量、低成本数控加工是提升国家重大装备制造水平、提高航空发动机工作性能的核心关键技术。 [0004] 目前，国内在整体叶盘加工方面普遍采用并依赖进口的通用五坐标机床插铣加工，难以满足整体叶盘零件的高效低成本制造要求。尤其在其粗加工阶段，加工过程使用的刀具规格多且刀具磨损严重，导致加工周期长、效率低，成本居高不下。国外新研整体叶盘加工工艺与装备技术对我国实行严密技术封锁。大量国内整体叶盘加工经验表明：现有整体叶盘粗加工装备与工艺技术已经成为整体叶盘工程化批量生产中实现高效、低成本制造的瓶颈问题。资料显示，某新型航空发动机一级风扇整体叶盘的制造，开槽粗加工材料去除量约占90％，使用高精度和高成本的进口通用五坐标加工中心，即使采用先进的插铣工艺技术，开槽粗加工仍需约40～50天时间。加工效率极其低下，已经很难适应国内航空发动机的批量化生产需求，严重制约我国新一代航空发动机技术进步和自主创新，限制我国航空工业跨越式发展和国民经济的可持续发展。因此，开展整体叶盘高效强力复合数控铣削加工工艺及装备技术研究，对实现整体叶盘高效低成本加工，满足批量化生产，非常迫切和需要。 发明内容[0005] 为了克服现有整体叶盘复合数控铣削机床刚性差的不足，本发明提供一种整体叶盘复合数控铣削双立柱结构机床。该机床的双立柱分别为盘铣立柱与插铣和侧铣立柱。盘铣立柱用于安装盘铣装置，插铣和侧铣立柱用于安装插铣和侧铣装置。双立柱结构可有效降低立柱的承重量，从而保证了机床立柱的刚性。当盘铣装置或插铣和侧铣装置在加工过程中，切削振动不会对另一个装置造成任何影响，进而保证加工的稳定性。另外双立柱结构安装调试方便，双立柱上两套装置分别独立存在，有效保了证安装调试的精度。 [0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种整体叶盘复合数控铣削双立柱结构机床，包括盘铣装置2、旋转工作台6、X轴机床导轨9、Y轴机床导轨14、插铣和侧铣装置15、第一Z轴机床导轨19和第二Z轴机床导轨25，其特点是还包括盘铣立柱1、盘铣刀3、插铣和侧铣立柱4、X轴机床滑枕8、方形工作台10、X轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副11、Y轴机床滑枕13、电主轴16、第一Z轴机床滑枕18、第一Z轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副20、第二Z轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副22、Y轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副23和第二Z轴机床滑枕24。所述的X轴机床导轨9和Y轴机床导轨14呈十字型结构。所述的X轴机床导轨9通过螺钉安装在地面上，X轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副11通过螺钉安装在X轴机床导轨9上，X轴机床滑枕8直接卡在X轴机床导轨9上，Y轴机床导轨14通过螺钉与X轴机床滑枕8连接，Y轴机床滑枕13直接卡在Y轴机床导轨14上，Y轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副23通过螺钉安装在Y轴机床导轨 14上，方形工作台10通过螺钉安装在Y轴机床滑枕13上，旋转工作台6通过螺钉安装在方形工作台10上。所述的盘铣立柱1通过螺钉紧固在X轴机床导轨9后侧的地面上；所述的插铣和侧铣立柱4通过螺钉紧固在X轴机床导轨9右侧的地面上。所述的第一Z轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副20和第一Z轴机床导轨19通过螺钉紧固在插铣和侧铣立柱4上，第一Z轴机床滑枕 18直接卡在第一Z轴机床导轨19上。插铣和侧铣装置15通过螺钉安装在第一Z轴机床滑枕18上，与插铣和侧铣立柱4组合在一起，并能够沿第一Z轴机床导轨19上下移动。电主轴16通过螺钉与插铣和侧铣装置15安装在一起。第二Z轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副22和第二Z轴机床导轨25通过螺钉紧固在盘铣立柱1上。第二Z轴机床滑枕24直接卡在第二Z轴机床导轨25上，盘铣装置2通过螺钉安装在第二Z轴机床滑枕24上，与盘铣立柱1组合在一起，并能够沿第二Z轴机床导轨25上下移动。盘铣刀3通过键槽与盘铣装置2安装在一起。 [0007] 本发明的有益效果是：该机床的双立柱分别为盘铣立柱与插铣和侧铣立柱。盘铣立柱用于安装盘铣装置，插铣和侧铣立柱用于安装插铣和侧铣装置。双立柱结构可有效降低立柱的承重量，从而保证了机床立柱的刚性。当盘铣装置或插铣和侧铣装置在加工过程中，切削振动不会对另一个装置造成任何影响，进而保证加工的稳定性。另外双立柱结构安装调试方便，双立柱上两套装置分别独立存在，有效保了证安装调试的精度。 附图说明[0009] 图1是本发明整体叶盘复合数控铣削双立柱结构机床的结构示意图。 [0010] 图2是背景技术整体叶盘复合数控铣削并行结构机床的结构示意图。 [0011] 图中，1-盘铣立柱，2-盘铣装置，3-盘铣刀，4-插铣和侧铣立柱，6-旋转工作台，8-X轴机床滑枕，9-X轴机床导轨，10-方形工作台，11-X轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副，13-Y轴机床滑枕，14-Y轴机床导轨，15-插铣和侧铣装置，16-电主轴，18-第一Z轴机床滑枕，19-第一Z轴机床导轨，20-第一Z轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副，21-立柱，22-第二Z轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副，23-Y轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副，24-第二Z轴机床滑枕，25-第二Z轴机床导轨，直线轴X，直线轴Y，直线轴Z1，直线轴Z2，旋转轴A，旋转轴B，旋转轴C，主轴SP。 具体实施方式[0012] 以下实施例参照图1。 [0013] 本发明与背景技术相比较，其共同之处为： [0014] 1、加工对象相同，即为整体叶盘。 [0015] 2、主要功能部件相同，即盘铣装置和插铣和侧铣装置，都可实现盘、插、侧铣功能。 [0016] 不同之处为： [0017] 1、本发明采用的是双立柱结构，即盘铣立柱和插铣和侧铣立柱，盘铣装置和插铣和侧铣装置分别安装在两个不同的立柱上。而背景技术中采用的是单立柱结构，盘铣装置和插铣和侧铣装置共用一个立柱； [0018] 2、机床参数不同。 [0019]参数 背景技术 本发明 工作台直径 Φ800 Φ1000 工作台最大承载 1500kg 3000kg 盘铣动力头摆角(B轴) -90°～90° -180°～180° X轴行程 ≥3000mm ≥1700mm Y轴行程 ≥1400mm ≥1200mm X/Y/Z1/Z2直线轴定位精度 ±0.02/1000mm 0.02/1000mm A/B/C旋转轴重复定位精度 ±7″ 7″ 盘铣主轴最大扭矩 19000Nm 5000Nm [0020] 本发明与背景技术相比，扩大了机床的加工范围，提高了机床的精度等级，机床结构更为紧凑，增强了机床的稳定性和刚性。 [0021] 本发明整体叶盘复合数控铣削双立柱结构机床包括盘铣装置2、旋转工作台6、X轴机床导轨9、Y轴机床导轨14、插铣和侧铣装置15、第一Z轴机床导轨19和第二Z轴机床导轨25，还包括盘铣立柱1、盘铣刀3、插铣和侧铣立柱4、X轴机床滑枕8、方形工作台10、X轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副11、Y轴机床滑枕13、电主轴16、第一Z轴机床滑枕18、第一Z轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副20、第二Z轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副22、Y轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副23和第二Z轴机床滑枕24。所述的X轴机床导轨9和Y轴机床导轨14呈十字型结构。所述的X轴机床导轨9通过螺钉安装在地面上，X轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副11通过螺钉安装在X轴机床导轨9上，X轴机床滑枕8直接卡在X轴机床导轨9上，Y轴机床导轨14通过螺钉与X轴机床滑枕8连接，Y轴机床滑枕13直接卡在Y轴机床导轨14上，Y轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副23通过螺钉安装在Y轴机床导轨14上，方形工作台10通过螺钉安装在Y轴机床滑枕13上，旋转工作台6通过螺钉安装在方形工作台10上。所述的盘铣立柱1通过螺钉紧固在X轴机床导轨9后侧的地面上；所述的插铣和侧铣立柱4通过螺钉紧固在X轴机床导轨9右侧的地面上。所述的第一Z轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副20和第一Z轴机床导轨19通过螺钉紧固在插铣和侧铣立柱4上，第一Z轴机床滑枕18直接卡在第一Z轴机床导轨19上。插铣和侧铣装置15通过螺钉安装在第一Z轴机床滑枕18上，与插铣和侧铣立柱4组合在一起，并能够沿第一Z轴机床导轨19上下移动。电主轴16通过螺钉与插铣和侧铣装置15安装在一起。第二Z轴伺服电机及滚珠丝杠螺母副22和第二Z轴机床导轨25通过螺钉紧固在盘铣立柱1上。第二Z轴机床滑枕24直接卡在第二Z轴机床导轨25上，盘铣装置2通过螺钉安装在第二Z轴机床滑枕24上，与盘铣立柱1组合在一起，并能够沿第二Z轴机床导轨25上下移动。盘铣刀3通过键槽与盘铣装置2安装在一起。 [0022] 机床的主要性能参数为： [0023] 工作台直径： [0024] 完成加工产品范围为 [0025] 机床MTBF：1500小时； [0026] 机床TK：15000小时。 [0027] 插铣主轴最高转速≥8000r/min，扭矩≥900Nm； [0028] 盘铣最高转速：250r/min，扭矩≥5000Nm； [0029] 快移速度(X/Y/Z1/Z2轴)≥20m/min； [0030] 工作台最大承重：3000kg； [0031] 控制轴数：7，工作通道：2，联动轴数：5。 [0032] 机床主要行程参数：直线轴X行程≥1700mm，直线轴Y行程≥1200mm，第一Z轴行程≥1200mm，第二Z轴行程≥1200mm，旋转轴A行程：-15°～105°，旋转轴B行程：-180°～180°，旋转轴C行程：0°～360°。 [0033] 机床精度检测：X/Y/Z1/Z2：0.02/1000mm，A/B/C：12〞；重复定位精度：X/Y/Z1/Z2：0.016/1000mm，A/B/C：7〞。 [0034] 此种机床将盘铣、插铣、侧铣三种工艺集成在一台机床上，有效减少了零件的装夹时间，另外由于首次将盘铣应用于整体叶盘的加工，可使整体叶盘的加工效率提高3-4倍。 [0035] 具体的加工方法： [0036] 步骤一、将整体叶盘装夹在旋转工作台6上，方形工作台10和旋转工作台6一起沿着X轴机床导轨9和Y轴机床导轨14移动到盘铣装置2沿第二Z轴上下移动的行程范围内。接着盘铣装置2沿第二Z轴机床导轨25上下移动到合适的高度，同时盘铣装置2根据整体叶盘通道的扭曲程度沿旋转轴B旋转到合适的角度，鼠牙盘锁紧，盘铣刀3开始旋转，即可进行盘铣切削加工，待第一个通道加工完毕，盘铣刀3和盘铣装置2一起沿第二Z轴机床导轨25退出，然后旋转工作台6沿旋转轴C旋转到第二个通道的角度，盘铣刀3和盘铣装置2一起进刀，进行第二个通道的加工，重复以上步骤，直到把所有的通道盘铣加工完成，盘铣刀3和盘铣装置2一起沿第二Z轴机床导轨25退刀。 [0037] 步骤二、方形工作台10和旋转工作台6一起沿着X轴机床导轨9和Y轴机床导轨14移动到插铣和侧铣装置15沿第一Z轴上下移动的行程范围内，插铣和侧铣装置沿第一Z轴机床导轨19上下移动到合适的高度，即可进行插铣的加工。插铣加工过程中，电主轴16根据数控程序沿旋转轴A进行适时地旋转。待第一个通道加工完毕，插铣和侧铣装置15沿第一Z轴机床导轨19退刀，然后旋转工作台6沿旋转轴C方向旋转到第二个通道的加工角度，插铣和侧铣装置15沿第一Z轴机床导轨19进刀，即可进行第二个通道的插铣加工。重复以上步骤，直到所有的通道插铣加工完毕，插铣和侧铣装置15沿第一Z轴机床导轨19退刀。 [0038] 步骤三、插铣和侧铣共用一套装置，当插铣进行完成后，方形工作台10和旋转工作台6不用再沿着X轴机床导轨9和Y轴机床导轨14移动，即在侧铣的可加工范围内。侧铣开始加工前，只需在电主轴16上更换侧铣用的刀具，然后插铣和侧铣装置15沿第一Z轴机床导轨19上下移动到合适的高度，即可开始侧铣的加工。侧铣加工过程中，电主轴16根据数控程序沿旋转轴A进行适时地旋转。待第一个通道加工完毕，插铣和侧铣装置15沿第一Z轴机床导轨19退刀，然后旋转工作台6沿旋转轴C方向旋转到第二个通道的加工角度，即可进行第二个通道的侧铣加工。重复以上步骤，直到所有的通道侧铣加工完毕，插铣和侧铣装置15沿第一Z轴机床导轨19退刀。 [0039] 以上三个步骤结束，整体叶盘的复合铣削即完成。 |
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