弧形闸门面板加工装置及加工方法

技术领域

本发明涉及水利水电领域，尤其涉及一种弧形闸门面板加工装置及加工方法。

背景技术

在水利、水电等工中，一些弧形闸程门制造焊接完成后，需要对弧形面板进行机械加工，加工时弧面精度控制加工难度大，且由于弧形闸门外形尺寸较大，常规固定式加工设备难以完成加工，受加工设备限制大，加工费用高。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种弧形闸门面板加工装置及加工方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

弧形闸门面板加工装置，用于加工待加工面板成为成品弧形闸门面板，包括加工样板、固定件和镗铣加工件，加工样板通过固定件与待加工面板固定连接，加工样板用于限制镗铣加工件的加工位置，加工样板的第一端弧线与成品弧形闸门面板的弧线为同心弧线，镗铣加工件在某一处加工到位时，镗铣加工件与加工样板的第一端挤压接触

弧形闸门面板加工方法，包括以下步骤：

S1、搭建工作平台，并划出两条同心圆弧线，内圆弧线与成品弧形闸门面板的弧线相同；

S2、制作加工样板，加工样板的第一端弧线与成品弧形闸门面板的弧线相同；

S3、将待加工面板吊至工作平台上，以平台上的弧面加工基准线为基准找平找正后装夹固定，并固定加工样板；

S4、将镗铣加工件吊至工作平台上找正装夹固定，调节限位板的弧形槽高度与加工样板高度相同；

S5、镗铣加工件完成对待加工面板在有效加工范围内的切削加工，移动镗铣加工件完成整个待加工面板的全部加工成为成品弧形闸门面板。

本发明的有益效果在于：采用加工样板作为镗铣加工件的加工作用端基准，控制镗铣加工件的加工作用端的进刀深度，降低弧形闸门面板加工时的控制难度，通过框形机架提供较好的刚性和稳定性，吊运方便，切削稳定；现有固定设备难以完成的大型产品加工任务，将镗铣加工件吊至待加工的产品位置，找正固定后即可进行相应的加工作业；本镗铣加工件一次装夹的有效加工面积大；

采用本发明的加工方法将待加工面板加工成为成品弧形闸门面板，可以根据实际场地情况搭设工作平台，不受场地限制；以工作平台上的弧面加工基准线为基准找正装夹待加工面板，方便快捷；采用弧形闸门面板加工装置对待加工面板进行加工，可以完成不同大小的弧门加工；同时也可以采用普通的可移动式加工设备实现对弧门面板的加工，消除了对大型特种设备的依赖和受设备的限制。

附图说明

图1是本发明弧形闸门面板加工装置中镗铣加工件的正视结构示意图；

图2是本发明弧形闸门面板加工装置加工时的俯视结构示意图1；

图3是本发明弧形闸门面板加工装置加工时的俯视结构示意图2；

图4是本发明弧形闸门面板加工装置加工时的侧视结构示意图；

图5是本发明弧形闸门面板加工装置中镗铣加工件的俯视结构示意图；

图6是本发明弧形闸门面板加工装置中框形机架的结构示意图；

图7是本发明弧形闸门面板加工装置中升降机构的结构示意图；

图8是本发明弧形闸门面板加工装置中限位板的结构示意图；

图9是本发明弧形闸门面板加工方法中工作平台的结构示意图；

其中相应的附图标记为：

1-框形机架；1-1-底座，1-2-立柱，1-3-顶梁，1-4-吊耳，1-5-第一竖向导轨，1-6-竖向内凹“V”形导轨；

2-升降机构；2-1-蜗轮蜗杆升降机，2-2-蜗轮蜗杆减速机，2-3-传动杆，2-1-1-升降丝杆，2-5-第二变频调速电机，2-6-稳定座；

3-切削机构；3-1-横梁，3-2-第二竖向导轨，3-3-第一平面导轨，3-4-溜板，3-5-镗铣动力头，3-6-主传动丝杆，3-7-轴承座，3-8-行星减速机，3-9-第一变频调速电机，3-10-升降丝杆螺母座，3-11-升降丝杆螺母，3-12-竖向外凸“V”形导轨，3-13-水平内凹“V”形导轨，3-14-主传动丝杆螺母；

4-电气控制系统；4-3-操作盘；6-第一移动件，7-限位板，8-第三移动件，9-第二移动件，10-转动件，11-工作平台，12-加工样板，13-待加工面板，14-弧形槽。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1-8所示；

弧形闸门面板加工装置，用于加工待加工面板13成为成品弧形闸门面板，包括加工样板12、固定件和镗铣加工件，加工样板12通过固定件与待加工面板13固定连接，加工样板12用于限制镗铣加工件的加工位置，加工样板12的第一端弧线与成品弧形闸门面板的弧线为同心弧线，镗铣加工件在某一处加工到位时，镗铣加工件与加工样板12的第一端挤压接触。

镗铣加工件包括移动式框型镗铣床、限位板7、转动件10、第一移动件6和第二移动件9，移动式框型镗铣床包括框形机架1、升降机构2和切削机构3，第一移动件6用于改变限位板7与待加工面板13之间的距离，第二移动件9用于改变限位板7与框形机架1中立柱1-2之间的距离，限位板7的第一端设置有弧形槽14，弧形槽14的开口朝向待加工面板13，弧形槽14的弧线的半径与加工样板12的第一端弧线的半径相等，弧形槽14的弧线的弧长小于加工样板12的第一端弧线的弧长，弧形槽14的高度与加工样板12的高度相同，加工时，转动件10用于驱动限位板7转动，使得弧形槽14的弧线一直与加工样板12的第一端弧线平行。

限位板7的转动方向与切削机构3的铣削作用端转动方向相同，限位板7的转动中心线一直与切削机构3的铣削作用端的转动中心线重合。

镗铣加工件还包括第三移动件，第三移动件用于改变限位板7中弧形槽14的高度。

第一移动件6、第二移动件9盒第三移动件为直线电机、气缸和油缸中任意一种，转动件10为转动电机，限位板7固定安装在第三移动件的移动作用端，第三移动件固定安装在转动件10的转动作用端，转动件10固定安装在第一移动件6的移动作用端，第一移动件6固定安装在第二移动件9的移动作用端。

移动式框型镗铣床，包括：

框形机架1；框形机架1包括底座1-1、两根立柱1-2、顶梁1-3，两根立柱1-2的下端分别与底座1-1的两端连接；两根立柱1-2的上端分别与顶梁1-3的两端连接；框形机架1一般采用钢板焊接而成；

用于切削机构3的高度升降控制的升降机构2；升降机构2安装在框形机架1上；

切削机构3；切削机构3包括横梁3-1、第一变频调速电机3-9、行星减速机3-8、主传动丝杆3-6、溜板3-4、镗铣动力头3-5、升降丝杆螺母3-11；镗铣动力头3-5的切削电机和第一移动件6的启停同步，在横梁3-1顶面上横向设置有第一平面导轨3-3和内凹“V”形导轨，第一平面导轨3-3和水平内凹“V”形导轨3-13相互平行；行星减速机3-8安装在横梁3-1第一端的顶面上；第一变频调速电机3-9与行星减速机3-8的输入轴联接；主传动丝杆3-6的第一端与行星减速机3-8的输出轴联接，主传动丝杆3-6的第一端和第二端上均可转动套装有轴承，轴承均安装在轴承座3-7内，轴承座3-7安装在横梁3-1顶面上；镗铣动力头3-5安装在溜板3-4顶面，溜板3-4的底面设置有第二平面导轨、水平外凸“V”形导轨、主传动丝杆螺母3-14，第一平面导轨3-3和第二平面导轨滑动配合，水平内凹“V”形导轨3-13和水平外凸“V”形导轨滑动配合，主传动丝杆螺母3-14与主传动丝杆3-6螺纹配合；在横梁3-1两端均设置有升降丝杆螺母座3-10，每个升降丝杆螺母座3-10内均安装有升降丝杆螺母3-11，升降丝杆螺母3-11与升降机构2的升降丝杆2-1-1螺纹配合；

用于镗铣床控制的电气控制系统4；电气控制系统4的控制信号输出端分别与升降机构2的控制信号输入端和切削机构3的控制信号输入端连接。

升降机构2包括：

蜗轮蜗杆减速机2-2；蜗轮蜗杆减速机2-2安装在顶梁1-3顶面上；

第二变频调速电机2-5；第二频调速电机与蜗轮蜗杆减速机2-2的输入轴联接；

两个蜗轮蜗杆升降机2-1；两个蜗轮蜗杆升降机2-1分别安装在顶梁1-3两端的顶面上，蜗轮蜗杆升降机2-1的升降丝杆2-1-1下端通过稳定座2-6与底座1-1联接；

传动杆2-3；传动杆2-3的中端与蜗轮蜗杆减速机2-2的输出轴联接，传动杆2-3的两端分别与两个蜗轮蜗杆升降机2-1的输入轴联接。

框形机架1还包括：

第一竖向导轨1-5和竖向内凹“V”形导轨1-6；两根立柱1-2相对的每个内侧面上均设置有第一竖向导轨1-5和竖向内凹“V”形导轨1-6，在横梁3-1的两端外侧面上均设置有第二竖向导轨3-2和竖向外凸“V”形导轨3-12；每根立柱1-2上的第一竖向导轨1-5与横梁3-1上的第二竖向导轨3-2滑动配合；每根立柱1-2上的竖向内凹“V”形导轨1-6与横梁3-1上的竖向外凸“V”形导轨3-12滑动配合；

吊装吊耳1-4；吊装吊耳1-4焊接在立柱1-2上。

电气控制系统4包括：

电气配电箱；电气配电箱安装在立柱1-2的腔格内，电气配电箱内安装有变频控制器、断路器、接触器、继电器；变频控制器用于控制升降机构2及切削机构3的变频调速电机的转速，从而控制镗铣动力头3-5横向切削进给速度和上下切削进给速度；

操作盘4-3；操作盘4-3通关旋转管件悬挂于顶梁1-3上，操作盘4-3上的操作按钮通过电缆与电气配电箱内的变频控制器、断路器、接触器、继电器连接。

具体地，移动式框型镗铣床还包括润滑系统，润滑系统包括两个润滑泵；一个润滑泵安装在溜板3-4上，通过铜油管将润滑油输送至第一平面导轨3-3和第二平面导轨的滑动配合处、内凹“V”形导轨和外凸“V”形导轨的滑动配合处；另一个润滑泵安装在横梁3-1上，通过铜油管将润滑油输送到第一竖向导轨1-5第二竖向导轨3-2的滑动配合处、竖向内凹“V”形导轨1-6与竖向外凸“V”形导轨3-12的滑动配合处。

本申请中各部件之间的固定连接采用的是定位销和螺栓。

弧形闸门面板加工装置的工作原理如下：

进行切削加工前，通过第三移动件带动限位板7在重力方向上移动，使得限位板7中弧形槽14的高度与加工样板12的高度相同；

进行切削加工时，升降机构2的第二变频调速电机2-5提供动力，经蜗轮蜗杆减速机2-2减速后，通过传动杆2-3驱动蜗轮蜗杆升降机2-1工作，升降丝杆2-1-1旋转驱动切削机构3升降，实现镗铣动力头3-5上下切削进给，并通过变频器控制第二变频调速电机2-5的转速，实现不同的上下进给速度；

切削机构3的第一变形调速电机提供动力，经行星减速机3-8减速后驱动主传动丝杆3-6旋转，带动溜板3-4左右运动，实现镗铣动力头3-5横向切削进给；同时第二移动件9启动带动限位板7随着镗铣动力头3-5横向切削移动，限位板7的移动速度和方向与镗铣动力头3-5的横向切削移动速度和方向相同，同时转动件10启动带动限位板7转动，使弧形槽14的弧线一直与加工样板12的第一端弧线平行，并通过变频器控制第一变形调速电机的转速，实现不同的横向进给速度；

镗铣动力头3-5为现有成品，设置有切削电机及进给电机，进给电机驱动实现纵向进给；切削电机和第一移动件6的启停同步，同时第一移动件6启动带动限位板7随着镗铣动力头3-5纵向移动，限位板7的移动速度和方向与镗铣动力头3-5的纵向移动速度和方向相同，切削时，切削电机提供动力，并通过档位变化调整主轴转速，实现所需的切削速度；

框型机架上设置有吊耳1-4，根据加工需要，更换制作不同的加工样板12和限位板7，可以实现大型、超大型的船闸人字门、平面闸门、弧形闸门等待加工产品的切削加工，整体预拼装后保持拼装状态不变，将镗铣加工件吊至待加工产品的待加工面位置，找正固定镗铣加工件后，即可进行相应加工作业。

弧形闸门面板加工方法，包括以下步骤：

S1、根据场地情况，在合适的位置采用钢板、型钢在地面上搭设工作平台11，在工作平台11上划出两条同心圆弧线，内圆弧线为弧面加工基准线，其弧度与弧门面板加工后的弧度相同，外圆弧线为弧面加工检查线，如图9所示；

S2、制作加工样板12，加工样板12的第一端弧线与成品弧形闸门面板的弧线相同；

S3、将待加工面板13吊至工作平台11上，以平台上的弧面加工基准线为基准找平找正后装夹固定，并以工作平台11上的弧面加工基准线为基准将加工样板12找正后固定在弧门面板的圆弧端面上，作为镗铣动力头3-5切削进刀时的基准和靠模；

S4、将移动式框型镗铣床吊至工作平台11上找正装夹固定后，以加工样板12为基准，旋转镗铣动力头3-5，使铣刀盘对正弧门的弧面，控制铣刀盘的切削深度及加工后的弧面半径，通过第三移动件调节限位板7的弧形槽14高度与加工样板12高度相同；

S5、移动式框形镗铣床的升降机构2带动镗铣动力头3-5上下运动完成相应切削加工后，移动式框形镗铣床的第一变形调速电机，经行星减速机3-8减速后驱动主传动丝杆3-6旋转，带动溜板3-4左右运动，实现带动镗铣动力头3-5横向运动，第二移动件9启动带动限位板7随着镗铣动力头3-5横向切削移动，限位板7的移动速度和方向与镗铣动力头3-5的横向切削移动速度和方向相同，同时转动件10启动带动限位板7转动，使弧形槽14的弧线一直与加工样板12的第一端弧线平行，同时进行下一工步的对刀及切削，以此类推，完成移动式框形镗铣床一次装夹有效加工范围内的弧门面板加工作业；移动镗铣加工件完成整个待加工面板13的全部加工成为成品弧形闸门面板。

本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。