專利名稱：渦輪轉(zhuǎn)子對(duì)稱加工用雙主軸銑削加工機(jī)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)床技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種機(jī)床結(jié)構(gòu)，特別是一種用于磁懸浮分子泵中最關(guān)鍵零件硬鋁合金整體渦輪轉(zhuǎn)子葉片加工的機(jī)床結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著社會(huì)需求的不斷變化，冶金、微電子、化工以及食品等行業(yè)很多環(huán)節(jié)都需要在真空的環(huán)境下完成，能獲得清潔真空的磁懸浮分子泵則成為獲得真空的重要設(shè)備之一。硬鋁合金整體渦輪轉(zhuǎn)子是磁懸浮分子泵中最關(guān)鍵的零件。硬鋁合金整體渦輪轉(zhuǎn)子有多層葉片，每層葉片的參數(shù)也不相同。葉片與葉片之間 的間隙很小，只有幾毫米，葉片最終銑削成形，不再有其它后續(xù)加工。渦輪轉(zhuǎn)子屬于高速旋轉(zhuǎn)的回轉(zhuǎn)體零件，這就使葉片加工精度尤其是加工對(duì)稱性要求比較高。目前，國內(nèi)磁懸浮分子泵渦輪轉(zhuǎn)子葉片的加工現(xiàn)狀是不太理想的，最突出的問題就是加工效率低，僅銑削葉片這一道工序也需要12小時(shí)左右。為提高轉(zhuǎn)子效率，葉片應(yīng)是具有空間曲面的葉形，但由于磁懸浮分子泵中硬鋁合金整體渦輪轉(zhuǎn)子具有空間曲面葉形的加工問題沒有解決，只好設(shè)計(jì)為平面形狀，用四軸機(jī)床兩軸聯(lián)動(dòng)加工。這樣就會(huì)導(dǎo)致工件的加工工時(shí)過長(zhǎng)，并且由于使用單刀加工時(shí)分度誤差的存在，所加工渦輪轉(zhuǎn)子的對(duì)稱性會(huì)有所降低。目前用于提高加工效率的措施如提高機(jī)床的加工能力、采用高速切削技術(shù)、優(yōu)化加工工藝、優(yōu)化刀具路徑及改進(jìn)刀具結(jié)構(gòu)等都基于單主軸加工，并沒有充分利用硬鋁合金整體渦輪轉(zhuǎn)子葉片的對(duì)稱性結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因此其加工效率的提高有限。當(dāng)然，對(duì)于結(jié)構(gòu)不太復(fù)雜的一些空間曲面葉片，也有采用兩個(gè)主軸同時(shí)加工兩個(gè)工件的情況，但是這種情況對(duì)葉片有特殊要求，并不適合本文所提到的渦輪轉(zhuǎn)子葉片的加工。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服渦輪轉(zhuǎn)子葉片加工效率低的問題，根據(jù)整體渦輪轉(zhuǎn)子的對(duì)稱性結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提供一種渦輪轉(zhuǎn)子對(duì)稱加工用雙主軸銑削加工機(jī)床。該機(jī)床結(jié)構(gòu)中待加工渦輪轉(zhuǎn)子采用專用夾具水平裝夾，使兩個(gè)主軸同時(shí)對(duì)一個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子進(jìn)行對(duì)稱加工。該發(fā)明的雙主軸臥式銑削加工機(jī)床加工硬鋁合金整體渦輪轉(zhuǎn)子葉片的加工效率理論上可提高近一倍，并且由于對(duì)稱加工而使其加工精度相對(duì)提高。在提高加工效率的同時(shí)由于共用Y軸而節(jié)省了一套伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，與購買兩臺(tái)傳統(tǒng)機(jī)床相比降低了設(shè)備成本，從而降低了工件的成本。本發(fā)明解決渦輪轉(zhuǎn)子加工效率低所采用的技術(shù)方案是
本發(fā)明的雙主軸臥式銑削加工機(jī)床包括床身、工件裝夾機(jī)構(gòu)和刀具運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述床身的上端面呈水平階梯面，工件裝夾機(jī)構(gòu)包括工作臺(tái)和置于工作臺(tái)上的能夠作圓周旋轉(zhuǎn)的水平裝夾夾具，工件裝夾機(jī)構(gòu)的工作臺(tái)與床身的上端面通過軌道機(jī)構(gòu)滑動(dòng)連接，且軌道機(jī)構(gòu)限定工件裝夾機(jī)構(gòu)沿Y方向滑動(dòng)；刀具運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由對(duì)稱的設(shè)在工作臺(tái)兩側(cè)的兩套能夠帶動(dòng)刀具沿X方向作上下運(yùn)動(dòng)和沿Z方向作水平運(yùn)動(dòng)的刀具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成。
所述水平裝夾夾具包括數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)底座、安裝于數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)底座上數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)及水平設(shè)置于數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)中心的夾具底座；
所述刀具運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的刀具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括立柱、設(shè)在立柱上能沿X軸垂直上下移動(dòng)的滑枕及安裝在滑枕上能沿Z軸水平移動(dòng)的主軸箱；
在床身與工作臺(tái)之間、立柱與滑枕之間及滑枕與主軸箱之間均設(shè)有絲杠機(jī)構(gòu)。本發(fā)明的有益效果
(1)使硬鋁合金整體渦輪轉(zhuǎn)子的加工效率理論上可提高近一倍；
(2)使其加工精度相對(duì)提高。單主軸加工時(shí)，分度誤差相對(duì)較大，使用雙主軸加工可使分度誤差減小到一半，從而提高渦輪轉(zhuǎn)子的對(duì)稱度，有利于分子泵的動(dòng)平衡。同時(shí)還能降低噪音，延長(zhǎng)壽命，提高分子泵的壓縮比；
(3)在提高加工效率的同時(shí)，由于共用Y軸而節(jié)省了一套伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，與購買兩臺(tái)傳統(tǒng)機(jī)床相比降低了設(shè)備成本。


圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；其中I為機(jī)床床身；2為工作臺(tái)；3為數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)；4為待加工潤輪轉(zhuǎn)子；5、為第一刀具；6、為第一主軸箱；7、為第一滑枕；8、為第一立柱；9為橫梁；10、為第二立柱；11、為第二刀具；12、為第二滑枕；13、為第二主軸箱；14為數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)底座。圖2是本發(fā)明的機(jī)床對(duì)稱加工渦輪轉(zhuǎn)子葉片的示意圖。圖中①工作臺(tái)帶動(dòng)工件移動(dòng)方向，②第一刀具移動(dòng)方向，③第一刀具相對(duì)工件合成運(yùn)動(dòng)方向，④第二刀具移動(dòng)方向，⑤第二刀具相對(duì)工件合成運(yùn)動(dòng)方向。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。參照附圖1，本發(fā)明包括機(jī)床床身I、工件裝夾機(jī)構(gòu)和刀具運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述床身I的上端面呈水平階梯面，該床身的上端面通過軌道機(jī)構(gòu)水平設(shè)有一能沿Y方向滑動(dòng)的工作臺(tái)
2。工件裝夾機(jī)構(gòu)包括工作臺(tái)2、置于工作臺(tái)上的數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)底座14、數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)3及夾具底座，工件裝夾機(jī)構(gòu)采用水平裝夾方式將待加工渦輪轉(zhuǎn)子4裝夾在夾具底座上。刀具運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由對(duì)稱的設(shè)在工作臺(tái)兩側(cè)的兩套刀具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，刀具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第一立柱8、第二立柱
10、設(shè)在第一立柱上能沿X軸垂直上下移動(dòng)的第一滑枕7、設(shè)在第二立柱上能沿X軸垂直上下移動(dòng)的第二滑枕12及安裝在第一滑枕上能沿Z軸水平移動(dòng)的第一主軸箱6、安裝在第二滑枕上能沿Z軸水平移動(dòng)的第二主軸箱13，在第一主軸箱6上安裝有第一刀具5，在第二主軸箱13安裝有第二刀具11，第一刀具5和第二刀具11在待加工渦輪轉(zhuǎn)子4兩側(cè)水平對(duì)稱布置。在床身I與工作臺(tái)2之間、第一立柱8與第一滑枕7之間、第二立柱10與第二滑枕12之間、第一滑枕7與第一主軸箱6之間、第二滑枕12與第二主軸箱13之間均設(shè)有絲杠機(jī)構(gòu)。兩套刀具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的第一立柱8和第二立柱10之間由橫梁9連接。待加工渦輪轉(zhuǎn)子4通過夾具底座水平裝夾在數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)3上，數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)底座14固定在工作臺(tái)2上。第一主軸箱6和第二主軸箱13在工作臺(tái)2兩側(cè)水平對(duì)稱布置。第一刀具5在第一主軸箱6和第一滑枕7的帶動(dòng)下可以實(shí)現(xiàn)X、Z直線坐標(biāo)軸方向的移動(dòng)，第二刀具11在第二主軸箱13和第二滑枕12的帶動(dòng)下可以實(shí)現(xiàn)X、Z直線坐標(biāo)軸方向的移動(dòng)。工作臺(tái)2可帶動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)子4實(shí)現(xiàn)Y直線坐標(biāo)軸方向的移動(dòng)，數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)3還可以使渦輪轉(zhuǎn)子4實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸B方向的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)分度作用。本發(fā)明的工作原理如圖2所示，在加工時(shí)，第一刀具5和第二刀具11分別在待加工渦輪轉(zhuǎn)子4的兩側(cè)沿X軸上下移動(dòng)，其中共用工作臺(tái)2沿Y方向的移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)渦輪轉(zhuǎn)子葉片的對(duì)稱加工。本發(fā)明的工作過程如下
在加工硬鋁合金整體渦輪轉(zhuǎn)子葉片時(shí)，首先裝夾待加工渦輪轉(zhuǎn)子，渦輪轉(zhuǎn)子葉片在加工過程中，可以在數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)3的帶動(dòng)下實(shí)現(xiàn)待加工渦輪轉(zhuǎn)子4的旋轉(zhuǎn)；通過第一滑枕7、第二滑枕12沿X軸上下移動(dòng)，第一刀具5、第二刀具11可以實(shí)現(xiàn)X軸方向的移動(dòng)；主第一軸箱6和第二主軸箱13可以分別在第一滑枕7、第二滑枕12上沿Z軸移動(dòng)，因此，第一刀具
5、第二刀具11可以實(shí)現(xiàn)Z軸方向的移動(dòng)；工作臺(tái)2可以在床身I上沿Y軸移動(dòng)，從而待加工渦輪轉(zhuǎn)子4可實(shí)現(xiàn)Y軸方向的移動(dòng)。第一刀具5和第二刀具11分別沿X軸、Z軸方向移動(dòng)到一定位置，再通過X、Y軸聯(lián)動(dòng)使第一刀具5、第二刀具11相對(duì)待加工渦輪轉(zhuǎn)子4按照一定的平行四邊形路徑(a—b一c一d和e—f一g一h)對(duì)稱加工葉片(如圖2所不),其余各層葉片加工原理相同。
權(quán)利要求
1.一種渦輪轉(zhuǎn)子對(duì)稱加工用雙主軸銑削加工機(jī)床，包括床身、工件裝夾機(jī)構(gòu)和刀具運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征是所述床身的上端面呈水平階梯面，工件裝夾機(jī)構(gòu)包括工作臺(tái)和置于工作臺(tái)上的能夠作圓周旋轉(zhuǎn)的水平裝夾夾具，工件裝夾機(jī)構(gòu)的工作臺(tái)與床身的上端面通過軌道機(jī)構(gòu)滑動(dòng)連接，且軌道機(jī)構(gòu)限定工件裝夾機(jī)構(gòu)沿Y方向滑動(dòng)；刀具運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由對(duì)稱的設(shè)在工作臺(tái)兩側(cè)的兩套能夠帶動(dòng)刀具沿X方向作上下運(yùn)動(dòng)和沿Z方向作水平運(yùn)動(dòng)的刀具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的渦輪轉(zhuǎn)子對(duì)稱加工用雙主軸銑削加工機(jī)床，其特征是所述水平裝夾夾具包括數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)底座、安裝于數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)底座上數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)及水平設(shè)置于數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)中心的夾具底座。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的渦輪轉(zhuǎn)子對(duì)稱加工用雙主軸銑削加工機(jī)床，其特征是所述刀具運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的刀具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括立柱、設(shè)在立柱上能沿X軸垂直上下移動(dòng)的滑枕及安裝在滑枕上能沿Z軸水平移動(dòng)的主軸箱。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的渦輪轉(zhuǎn)子對(duì)稱加工用雙主軸銑削加工機(jī)床，其特征是在第一主軸箱上安裝有第一刀具，在第二主軸箱安裝有第二刀具，第一刀具和第二刀具在待加工渦輪轉(zhuǎn)子兩側(cè)水平對(duì)稱布置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的渦輪轉(zhuǎn)子對(duì)稱加工用雙主軸銑削加工機(jī)床，其特征是在床身與工作臺(tái)之間、立柱與滑枕之間及滑枕與主軸箱之間均設(shè)有絲杠機(jī)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單渦輪轉(zhuǎn)子對(duì)稱加工用雙主軸銑削加工機(jī)床，包括床身、工件裝夾機(jī)構(gòu)和刀具運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征是所述床身的上端面呈水平階梯面，工件裝夾機(jī)構(gòu)包括工作臺(tái)和置于工作臺(tái)上的能夠作圓周旋轉(zhuǎn)的水平裝夾夾具，工件裝夾機(jī)構(gòu)的工作臺(tái)與床身的上端面通過軌道機(jī)構(gòu)滑動(dòng)連接，且軌道機(jī)構(gòu)限定工件裝夾機(jī)構(gòu)沿Y方向滑動(dòng)；刀具運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)由對(duì)稱的設(shè)在工作臺(tái)兩側(cè)的兩套能夠帶動(dòng)刀具沿X方向作上下運(yùn)動(dòng)和沿Z方向作水平運(yùn)動(dòng)的刀具驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成。其優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明中待加工渦輪轉(zhuǎn)子采用專用夾具水平裝夾，使兩個(gè)主軸同時(shí)對(duì)一個(gè)渦輪轉(zhuǎn)子進(jìn)行對(duì)稱加工，加工效率高、加工精度高，且節(jié)省了一套伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，從而降低了工件的成本。
文檔編號(hào)B23C3/00GK102837045SQ20121027941
公開日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月8日
發(fā)明者趙巖, 李文彬, 劉浩然, 劉彬 申請(qǐng)人:燕山大學(xué)