CN110722371B - 一种船用螺旋桨数控加工定位安装夹具 - Google Patents

一种船用螺旋桨数控加工定位安装夹具 Download PDF

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Abstract

一种船用螺旋桨数控加工定位安装夹具，包括机床工作台、液压升降装置、快速定位装置、防撺动装置、驱动装置与激光辅助对刀装置，机床工作台中间部位开设有用于放置待加工螺旋桨的地坑，快速定位装置设置于地坑两边，地坑两边分别布置液压升降装置，两液压升降装置外侧分别布置快速定位装置，地坑一侧布置防撺动装置且在快速定位装置外侧，地坑另一侧布置驱动装置且在快速定位装置外侧，布置防撺动装置的一侧同时布置激光辅助对刀装置，激光辅助对刀装置布置在靠近螺旋桨桨叶位置。本发明通过两个中心轴滚子结构使螺旋桨快速实现径向定位，解决了螺旋桨在机床加工平台上定位难的问题，同时提供了一种对船用螺旋桨快速对刀的方法。

Description

一种船用螺旋桨数控加工定位安装夹具
技术领域
本发明涉及船用螺旋桨加工用夹具技术领域，具体为一种船用螺旋桨数控加工定位安装夹具。
背景技术
船用螺旋桨是海上交通工具的核心部件，螺旋桨的制造精度及表面质量将直接影响到船舶推进***的效率、寿命、运行稳定性和制造成本，加工出高质量的螺旋桨对船舶行业的发展起到重要作用，在螺旋桨加工专用机床对螺旋桨桨毂、叶根进行数控加工工作之前，需要将螺旋桨安装到机床工作台上并完成定位夹紧。
中国专利“无人船螺旋桨加工用夹具”(专利公开号：CN 209239547 U)针对无人船螺旋桨进行精细加工过程中需要用到专用夹具，使其固定，提出一种采用凸起块，使得螺旋桨中心孔的卡槽与凸起块进行配合的立式夹具，但这种夹具将螺旋桨固定后只能从一个方向对螺旋桨进行加工，加工另一面还需要对螺旋桨进行翻转，且夹具不能满足不同直径大小的螺旋桨，具有单一性缺陷。中国专利“一种船用螺旋桨柔性夹具”(专利公开号：CN104002164 A)针对船用螺旋桨适应性低，无法对变桨叶数和桨毂大小不等的船用螺旋桨进行装夹的缺陷，提出一种大型变桨叶数船用螺旋桨柔性夹具装置，此方法虽然具有一定的柔性，但其结构复杂，成本较高，夹具***容易出现故障。
大型船用螺旋桨重量和体积都很大，吊装放置到机床工作台上并完成定位夹紧难度很大，现有的螺旋桨加工用夹具都采用专用单一型号夹具，结构简单，很难适应不同桨毂直径的螺旋桨，因此提出一种船用螺旋桨数控加工定位安装夹具，采用卧式方式对螺旋桨装夹，避免螺旋桨翻转的问题，提高工作效率，确保螺旋桨精准装夹在工作平台上。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的不足，重点解决螺旋桨加工用夹具适应性低，卧式装夹时定位难、夹紧难，以及采用该装夹装置如何快速对刀的技术问题，而提供一种船用螺旋桨数控加工定位安装与对刀夹具。
本发明提供如下技术方案：
一种船用螺旋桨数控加工定位安装夹具，待加工螺旋桨沿轴线置于芯轴上，所述芯轴架设在机床工作台上，其特征在于，包括防撺动装置、液压升降装置、快速定位装置以及驱动装置，
所述防撺动装置设置于所述芯轴的一端，防撺动装置的卡块抵住芯轴的一端；
所述芯轴置于所述液压升降装置上，液压升降装置的卡块固定芯轴，通过液压升降柱将螺旋桨置于快速定位装置上；
所述快速定位装置置于液压升降装置的一侧，从液压升降装置上卸下的螺旋桨置于快速定位装置，所述芯轴通过快速定位装置进行径向定位；
所述驱动装置置于与防撺动装置相对的一端，并且驱动装置抵住芯轴的另一端，驱动装置带动芯轴旋转从而调节螺旋桨角度位置。
进一步的，待加工螺旋桨的下方还设有地坑，所述地坑容纳螺旋桨位于机床工作台水平面以下的部分。
进一步的，所述防撺动装置包括液压缸底座，该液压缸底座固定在工作台上，其顶端设有液压机构并且通过上盖实现固定；液压机构的顶杆通过轴承连接顶块，所述顶块通过液压机构提供的液压力顶紧芯轴。
进一步的，液压升降装置包括承载底座，该承载底座固定在工作台上，并且承载底座内设有液压升降柱，该液压升降柱在承载底座内可以升降的移动；液压升降柱的端部固定连接V形块，该V形块用于装在芯轴。
进一步的，所述驱动装置包括电机支座，该电机支座可移动的设置于工作台上，并且电机支座的顶端设置有伺服电机，所述伺服电机连接减速器，所述减速器连接弹性联轴器，所述弹性联轴器与所述芯轴连接；启动伺服电机，通过减速器与弹性联轴器的传导，所述芯轴能够绕其轴线转动，从而调整螺旋桨位置。
进一步的，所述电机支座上还设置有液压支撑机构，所述液压支撑机构设于弹性联轴器的下方，用于托举弹性联轴与伺服电机连接的部分，而与芯轴连接的另一部分悬空，从而补偿径向误差。
进一步的，所述驱动装置还包括平行于所述芯轴的导轨，所述电机支座设置于导轨上；所述电机支座的底部还连接有滚珠丝杠，通过电机驱动滚珠丝杠能够调整弹性联轴器位置，从而使弹性联轴器与芯轴正常连接。
进一步的，所述快速定位装置分别设于地坑两侧，其中一个快速定位装置设于防撺动装置与液压升降装置之间，另一个快速定位装置设于液压升降装置与驱动装置之间。
进一步的，所述快速定位装置包括轴承座，所述轴承座顶端开设有半圆型孔槽，该半圆型孔槽内设置有两对中心轴滚子，中心轴滚子端部均连接调心轴承，所述调心轴承通过端盖固定在中心轴滚子上，调心轴承上部通过防护盖保护，两中心轴滚子之间设有间隙，所述芯轴置于中心轴滚子之上并且与其相切。
进一步的，所述夹具还包括激光辅助对刀装置，所述激光辅助对刀装置临近螺旋桨的桨叶布置；激光辅助对刀装置包括承载座，承载座固定连接底板，所述底板固定连接直线轨道，所述直线轨道上设置有滑块，所述滑块通过连接块连接固定滑杆，在滑杆靠近桨叶的一端固定连接激光测距传感器。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：
(1)本发明通过两个中心轴滚子结构使螺旋桨快速实现径向定位，解决螺旋桨在机床加工平台上定位难的问题，并且定位装置能够承受较大的径向载荷，减小径向转动的阻力，大大提高了效率，降低了工作时间，提高了装置的实用性和经济性。
(2)本发明通过激光辅助对刀***实现一种对船用螺旋桨快速对刀的方法，提供一种新型的数据采集***，快速分析获取船用螺旋桨位置信息，不需要工人通过人眼观察对工件试切法对刀，保证了操作的安全性。
(3)本发明船用螺旋桨加工用夹具可用于对不同桨毂直径大小的船用螺旋桨进行装夹，始终能保持芯轴与夹具定位装置的对中关系，具有很强的柔性特征，克服了一种夹具只能装夹一种型号船用螺旋桨的问题。
(4)本发明解决了螺旋桨转动过程中芯轴、驱动装置和定位装置发生径向干涉的问题，通过防撺动装置克服螺旋桨加工过程中的轴向撺动问题，并且可以保证机床在工作时，芯轴按照工作要求作旋转，提高机床的加工精度，保证切削加工的稳定性。
附图说明
图1为一种船用螺旋桨数控加工定位安装与对刀装置的结构示意图，
图2为图1中机床工作台的结构示意图，
图3为图1中防撺动装置的局部剖结构示意图，
图4为图1中激光辅助对刀装置的结构示意图，
图5为图1中液压升降装置的结构示意图，
图6为图1中快速定位装置的结构示意图，
图7为图1中驱动装置的结构示意图，
图中附图标记说明：
1机床工作台；1-1地坑；1-2底座；
2螺旋桨；
3芯轴；
4防撺动装置；4-1液压缸底座；4-2上盖；4-3液压机构；4-4顶块；4-5螺母；4-6角接触轴承；4-7法兰；
5激光辅助对刀装置；5-1承载座；5-2底板；5-3支架；5-4联轴器；5-5伺服电机；5-6滑块；5-7滑杆；5-8连接块；5-9激光测距传感器；5-10导向机构；5-11直线轨道；5-12滚珠丝杠；
6液压升降装置；6-1承载底座；6-2液压升降柱；6-3V型块；
7快速定位装置；7-1轴承座；7-2防护盖；7-3中心轴滚子；7-4调心轴承；7-5端盖；
8驱动装置；8-1伺服电机(大)；8-2减速器；8-3弹性联轴器；8-4液压支撑机构；8-5液压座；8-6滑块；8-7电机支座；8-8直线导轨；8-9滚珠丝杠；8-10支架；8-11联轴器；8-12伺服电机(小)。
具体实施方式
下面将结合发明实施中的附图，对本发明实施中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实中施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种船用螺旋桨数控加工定位安装与对刀夹具，其包括：机床工作台1、防撺动装置4、激光辅助对刀装置5、液压升降装置6、快速定位装置7、驱动装置8。
再者，本发明中所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「左」、「右」、「左上」、「左下」、「右上」、「右下」、「前」、「后」等，仅是参考附图式的方向。因此，使用方向用语是用于说明及理解本发明，而非用于限制本发明。
参照图1所示，为一种船用螺旋桨数控加工定位安装与对刀装置的立体布置示意图，主要包括机床工作台1、螺旋桨2、芯轴3、防撺动装置4、激光辅助对刀装置5、液压升降装置6、快速定位装置7、驱动装置8。其中机床工作台1布置在地面上，机床工作台1中间有地坑，液压升降装置6布置在地坑两侧，快速定位装置7布置在地坑两侧，且位于所述液压升降装置6外侧，防撺动装置4布置在所述地坑一侧，驱动装置8布置在地坑另一侧，激光辅助对刀装置5布置在防撺动装置4同一侧的地坑旁，靠近桨叶处。
参照图2所示，机床工作台1包括地坑1-1、底座1-2。其中机床工作台1中间位置布置有地坑1-1，地坑1-1两侧各布置有底座1-2。
参照图3所示，防撺动装置4包括液压缸底座4-1、上盖4-2、液压机构4-3、顶块4-4、螺母4-5、角接触轴承4-6、法兰4-7。其中液压缸底座4-1布置在地坑1-1左侧底座1-2上部，液压缸底座4-1上部布置有液压机构4-3，可以实现水平方向往复运动，通过上盖4-2固定在液压缸底座4-1上，液压机构4-3前部与法兰4-7通过螺栓螺母连接，法兰4-7前部布置有角接触轴承4-6，角接触轴承4-6通过螺母4-5固定在法兰4-7上，顶块4-4内孔嵌入角接触轴承4-6外环上，通过过盈配合连接，顶块4-4可以实现旋转运动。
参照图4所示，激光辅助对刀装置5包括承载座5-1、底板5-2、支架5-3、联轴器5-4、伺服电机5-5、滑块5-6、滑杆5-7、连接块5-8、激光测距传感器5-9、导向机构5-10、直线轨道5-11、滚珠丝杠5-12。其中承载座5-1布置所述机床工作台左侧靠近桨叶位置，底板5-2布置在承载座5-1上，通过螺栓螺母连接，直线轨道5-11布置在底板5-2上，直线轨道5-11上布置滑块5-6，滑块5-6与连接块5-8连接，滚珠丝杠5-12通过联轴器5-4与伺服电机5-5连接，联轴器5-4通过支架5-3支撑防护，伺服电机5-5转动带动滑块5-6和连接块5-8往复运动，连接块5-8上部布置滑杆5-7，滑杆5-7前部布置激光测距传感器5-9。
参照图5所示，液压升降装置6包括承载底座6-1、液压升降柱6-2、V型块6-3。其中承载底座6-1布置在地坑1-2两侧各一个，液压升降柱6-2安装在承载底座6-1上，V型块6-3安装在液压升降柱6-2上，使V型块6-3可以实现上下运动。
参照图6所示，快速定位装置7包括轴承座7-1、防护盖7-2、中心轴滚子7-3、调心轴承7-4、端盖7-5。其中快速定位装置7分别布置在地坑两侧，轴承座7-1布置在液压升降装置6外侧，安装在承载底座6-1上，轴承座7-1内部半圆型孔槽布置两个中心轴滚子7-3，中心轴滚子7-3两端布置调心轴承7-4，调心轴承7-4通过端盖7-5固定在中心轴滚子7-3上，调心轴承7-4上部通过防护盖7-2保护，两中心轴滚子7-3之间设有间隙。
参照图7所示，驱动装置8包括伺服电机(大)8-1、减速器8-2、弹性联轴器8-3、液压支撑机构8-4、液压座8-5、滑块8-6、电机支座8-7、直线导轨8-8、滚珠丝杠8-9、支架8-10、联轴器8-11、伺服电机(小)8-12。其中伺服电机(小)8-12布置在底座1-2上，通过联轴器8-11与滚珠丝杠8-9连接驱动电机支座8-7，联轴器8-11通过支架8-10支撑，直线导轨8-8布置在底座1-2上，通过滑块8-6与电机支座8-7连接，电机支座8-7上最右侧布置伺服电机(大)8-1，伺服电机(大)8-1与减速器8-2连接，减速器8-2与弹性联轴器8-3连接，弹性联轴器8-3下部通过液压支撑机构8-4支撑，弹性联轴器8-3与伺服电机(大)8-1连接的部分布置在液压支撑机构8-4上，其与芯轴连接的部分悬空，通过弹性连接轴补偿芯轴与伺服电机输出杆之间存在的径向误差。液压支撑机构8-4下部安装在液压座8-5上，液压座8-5布置在电机支座8-7靠前部。
参照图1-7所示，一种船用螺旋桨数控加工定位安装夹具进行对刀的原理，包括如下步骤：
螺旋桨2吊装到机床工作台1的地坑1-1正上方，将螺旋桨2缓慢下放，与此同时，液压升降装置6抬升，抬升高度高于快速定位装置7的高度，从而通过液压升降装置6承接芯轴3，芯轴3两端降落到V型块6-3上。
当芯轴3下落至液压升降装置6后，其开始下降，当液压升降装置6下降高度低于快速定位装置7后，芯轴3降落至快速定位装置7上，快速定位装置7中的两中心轴滚子7-3与芯轴3外圆相切，实现对螺旋桨2径向定位。
防撺动装置4开始工作，液压机构4-3通过液压杆件将顶块4-4推出，顶块4-4顶住芯轴3一端端面，顶块4-4可实现同芯轴3共同做径向方向旋转。
驱动装置8开始工作，伺服电机(小)8-12驱动电机支座8-7从芯轴3另一端向芯轴3端面运动，电机支座8-7前部的弹性联轴器8-3悬空的一半部分与芯轴3通过键进行配合连接，完成螺旋桨2装夹。
激光辅助对刀装置5开始工作，伺服电机5-5工作使滑杆5-7向桨叶方向运动，滑杆5-7前部的激光测距传感器5-9时时传输数据信息，靠近螺旋桨2桨叶工作范围时，激光测距传感器5-9测量桨叶数据信息，信号传输传感器获得的数据信息，测量一个点后，驱动装置8旋转芯轴3带动螺旋桨2转动一定角度，激光测距传感器5-9再次测量桨叶信息，将数据信息传输到控制***中，多次测量分析获得桨叶中线位置，驱动装置8转到另一个桨叶处用同种方法获取桨叶信息，分析获得桨叶中线位置，利用桨叶中线通过编程分析获得两条桨叶之间的中心线，驱动装置8旋转角度使两桨叶之间的中心线垂直于工作台，调整两桨叶中间空隙位置便于机床加工，获得转动方向位置数据信息，然后，通过已获得的桨叶坐标信息，利用逆向工程方法获得螺旋桨2桨毂端面中心处的坐标位置，以螺旋桨2桨毂端面中心处的点作为工件的零点位置，完成寻找工件零件位置，机床可直接实现对螺旋桨的对刀工作。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种船用螺旋桨数控加工定位安装夹具，待加工螺旋桨沿轴线置于芯轴上，所述芯轴架设在机床工作台上，其特征在于，包括防撺动装置、液压升降装置、快速定位装置以及驱动装置，
所述防撺动装置设置于所述芯轴的一端，防撺动装置的卡块抵住芯轴的一端；所述防撺动装置包括液压缸底座，该液压缸底座固定在工作台上，其顶端设有液压机构并且通过上盖实现固定；液压机构的顶杆通过轴承连接顶块，所述顶块通过液压机构提供的液压力顶紧芯轴；
所述芯轴置于所述液压升降装置上，液压升降装置的卡块固定芯轴，通过液压升降柱将螺旋桨置于快速定位装置上；
所述快速定位装置置于液压升降装置的一侧，从液压升降装置上卸下的螺旋桨置于快速定位装置，所述芯轴通过快速定位装置进行径向定位；所述快速定位装置分别设于地坑两侧，其中一个快速定位装置设于防撺动装置与液压升降装置之间，另一个快速定位装置设于液压升降装置与驱动装置之间；所述快速定位装置包括轴承座，所述轴承座顶端开设有半圆型孔槽，该半圆型孔槽内设置有两对中心轴滚子，中心轴滚子端部均连接调心轴承，所述调心轴承通过端盖固定在中心轴滚子上，调心轴承上部通过防护盖保护，两中心轴滚子之间设有间隙，所述芯轴置于中心轴滚子之上并且与其相切；
所述驱动装置置于与防撺动装置相对的一端，并且驱动装置抵住芯轴的另一端，驱动装置带动芯轴旋转从而调节螺旋桨角度位置；
所述驱动装置包括电机支座，该电机支座可移动的设置于工作台上，并且电机支座的顶端设置有伺服电机，所述伺服电机连接减速器，所述减速器连接弹性联轴器，所述弹性联轴器与所述芯轴连接；启动伺服电机，通过减速器与弹性联轴器的传导，所述芯轴能够绕其轴线转动，从而调整螺旋桨位置；
所述电机支座上还设置有液压支撑机构，所述液压支撑机构设于弹性联轴器的下方，用于托举弹性联轴与伺服电机连接的部分，而与芯轴连接的另一部分悬空，从而补偿径向误差；
所述夹具还包括激光辅助对刀装置，所述激光辅助对刀装置临近螺旋桨的桨叶布置；激光辅助对刀装置包括承载座，承载座固定连接底板，所述底板固定连接直线轨道，所述直线轨道上设置有滑块，所述滑块通过连接块连接固定滑杆，在滑杆靠近桨叶的一端固定连接激光测距传感器。
2.根据权利要求1所述的一种船用螺旋桨数控加工定位安装夹具，其特征在于，待加工螺旋桨的下方还设有地坑，所述地坑容纳螺旋桨位于机床工作台水平面以下的部分。
3.根据权利要求1所述的一种船用螺旋桨数控加工定位安装夹具，其特征在于，所述地坑的两侧均设置液压升降装置；液压升降装置包括承载底座，该承载底座固定在工作台上，并且承载底座内设有液压升降柱，该液压升降柱在承载底座内可以升降的移动；液压升降柱的端部固定连接V形块，该V形块用于装载并定位芯轴。
4.根据权利要求1所述的一种船用螺旋桨数控加工定位安装夹具，其特征在于，所述驱动装置还包括平行于芯轴的导轨，所述电机支座设置于导轨上；所述电机支座的底部还连接有滚珠丝杠，通过电机驱动滚珠丝杠能够调整弹性联轴器位置，从而使弹性联轴器与芯轴正常连接。
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