适用于圆周方向均布曲面结构的同步数控加工方法及装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102728915A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102728915A(43)申请公布日2012.10.17(21)申请号201210229407.2(22)申请日2012.07.03(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人陈志同陈婵娟陈五一(74)专利代理机构北京金恒联合知识产权代理事务所11324代理人李强(51)Int.Cl.B23H9/00(2006.01)B23H9/10(2006.01)B23H7/26(2006.01)B23H7/06(2006.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书66页页附图附图77页(54)发明名称适用于圆周方向均布曲面结构的同步数控加工方法及装置(57)摘要本发明的目的是提供一种利用同步运动控制机构及其控制下的线状或带状工具或电极实现叶轮、叶片高效套料开槽加工的方法及装置，所述的工具电极在必要时可在该机构作用下产生所需要的变形且变形量随加工过程不断变化，可与电解、电火花等加工技术结合应用。包括以下技术特征：根据工件曲面轮廓，设计加工工具或电极加工区段的位置及姿态。通过同步机构控制工具或电极夹持端的位置及方向，使工具或电极加工段形成特定的曲线形态加工零件。同步机构控制装置可控制工具或电极实现曲线形态及空间位置的改变，实现各种空间复杂曲面的线切割加工。同步机构控制装置控制一组工具或电极同时电解切割多个叶片，大大提高生产效率。CN1027895ACN102728915A权利要求书1/2页1.曲面结构同步数控加工装置，其特征在于包括：下电极同步控制单元（5），用于确定至少一根电极丝（4）的下端的位置；上电极同步控制单元（3），用于确定所述至少一根电极丝（4）的上端的位置，其中，在曲面结构的数控加工中，通过改变电机丝（4）的位置和/或形状可加工出所需的工件曲面。2.根据权利要求1所述的曲面结构同步数控加工装置，其特征在于进一步包括：被设置在所述下电极同步控制单元（5）上的第一控制杆（12），被设置在所述上电极同步控制单元（3）上第二控制杆（12’），所述第一控制杆（12）的第一端与一个第一球销副（28）相连，所述第一控制杆（12）的第二端与一根所述电极丝（4）的第一端相连，所述第二控制杆（12’）的第一端与一个第二球销副（28’）相连，所述第二控制杆（12’）的第二端与所述一根电极丝（4）的第二端相连，所述第一控制杆（12）穿过一个第一球面轴承（27），所述第二控制杆（12’）穿过一个第二球面轴承（27’）。3.根据权利要求1所述的曲面结构同步数控加工装置，其特征在于：下电极同步控制单元（5）被设置在第一轴（6）上，上电极同步控制单元（3）被设置在第二轴（10）上，可分别控制第一控制杆（12）和第二控制杆（12’）的六个自由度，所述第一轴（6）和第二轴（10）是丝杆花键轴，下电极同步控制单元（5）包括控制杆后端同步驱动模块（13）和控制杆前端同步驱动模块（11），上电机同步控制单元（3）和下电极同步控制单元（5）结构相同，呈镜像对称布置。4.根据权利要求3所述的曲面结构同步数控加工装置，其特征在于所述控制杆前端同步驱动模块和控制杆后端同步驱动模块都包括由第一伺服电机控制的实现球销副或球面轴承垂直方向运动的垂直方向运动传动机构和由第二、第三伺服电机控制的实现球销副或球面轴承水平方向运动的水平方向运动传动机构，控制杆后端同步驱动模块的作动器（26、26’）与球销副（28、27’）连接，控制杆前端同步驱动模块的作动器（25、25’）与球面轴承（27、27’）连接，控制杆前端同步驱动模块和控制杆后端同步驱动模块可以分别控制球销副和球面轴承沿三个自由度的运动。5.根据权利要求4所述的曲面结构同步数控加工装置，其特征在于垂直方向运动传动机构包括螺母30、滑动座14，在第一伺服电机的控制下，螺母沿所述第一轴（6）和第二轴（10）中相应的一个的花键丝杆转动，推动所述控制杆前端同步驱动模块或控制杆后端同步驱动模块沿所述花键丝杆的轴向移动。6.根据权利要求4所述的曲面结构同步数控加工装置，其特征在于水平方向运动传动机构包括径向导轨圆盘18、螺纹圆盘16和作动器17，其中径向导轨圆盘（18）带有沿圆周均匀分布若干径向直线导轨，作动器（17）安装在导轨内，螺纹圆盘（16）带有端面螺纹，作动器（17）上端面有突起，与所述端面螺纹啮合，第二伺服电机驱动所述径向导轨圆盘（18）的转动，第三伺服电机驱动所述螺纹圆盘2CN102728915A权利要求书2/2页（16）的转动，当第二伺服电机和第三伺服电机以相同速度相同方向一起转动，驱动了螺纹圆盘16和径向导轨圆盘18一起转动，夹在两圆盘中间的作动器17也以相同速度相同方向跟着转