CN119819978A 用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置及方法

(19)国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号CN119819978A(43)申请公布日2025.04.15

(21)申请号202510247059.9

(22)申请日2025.03.04

(71)申请人西安工程大学

地址710048陕西省西安市碑林区金花南

路19号

(72)发明人成小乐边承浩李军张敏唐嘉辉商执亿李梁

(74)专利代理机构西安弘理专利事务所61214专利代理师张辰乐

(51)Int.CI.

B23C3/00(2006.01)

B23Q3/00(2006.01)

B23C1/08(2006.01)

权利要求书2页说明书5页附图4页

(54)发明名称

用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置及方法

(57)摘要

CN119819978A

本发明公开的用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置，包括外壳，外壳底部连接有正转铣刀与反转铣刀，正转铣刀与反转铣刀依次错位安装，正转铣刀与反转铣刀顶部连接有铣刀支撑板，铣刀支撑板上端面设有功能板，正转铣刀与反转铣刀连接有钻头电机，多个钻头电机顶部通过螺栓连接有电机固定板，外壳相对称的两侧壁安装有驱动单元，电机固定板、功能板与铣刀支撑板均位于外壳内部。本发明还公开了用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装方法。本发明公开的用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置及方法，采用正旋与逆旋刀刃错位排列，装置工作时正转刀刃产生的反向扭矩可与反转刀刃产生的扭矩相互抵消，从而提高装置稳定性。

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1.用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置，其特征在于，包括外壳(2),所述外壳(2)底部连接有多个正转铣刀(8)与反转铣刀(9),所述正转铣刀(8)与反转铣刀(9)依次错位安装，所述正转铣刀(8)与反转铣刀(9)顶部共同连接有铣刀支撑板(13),所述铣刀支撑板(13)上端面设有功能板(7),所述正转铣刀(8)与反转铣刀(9)贯穿铣刀支撑板(13)与功能板(7)连接有钻头电机(5),多个所述钻头电机(5)顶部通过螺栓(4)连接有电机固定板(3),所述外壳(2)相对称的两侧壁安装有驱动单元，所述电机固定板(3)、功能板(7)与铣刀支撑板(13)均位于外壳(2)内部。

2.根据权利要求1所述用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置，其特征在于，所述电机固定板(3)上还开设有电机槽(18),所述电机槽(18)内安装有风扇电机(19),所述风扇电机(19)输出轴连接有风扇片(20)。

3.根据权利要求2所述用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置，其特征在于，所述外壳(2)靠近风扇片(20)的侧壁开设有通风孔(6),所述铣刀支撑板(13)上开设有斜立式的出风口(28)。

4.根据权利要求3所述用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置，其特征在于，所述铣刀支撑板(13)底部开设有通孔，所述正转铣刀(8)和反转铣刀(9)内均设有刀柄旋转轴

(27),所述刀柄旋转轴(27)外侧设有同心圆环，所述刀柄旋转轴(27)与内圆环形成有空心槽(26),外圆环的外径与所述铣刀支撑板(13)底部的通孔外径相匹配。

5.根据权利要求4所述用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置，其特征在于，所述功能板(7)上开设有风扇孔(21)与线圈孔(23),所述线圈孔(23)内设有两根硬质导线(22),所述线圈孔(23)设有与硬质导线(22)相连的立柱导线(24),所述立柱导线(24)位于功能板(7)下端面，所述立柱导线(24)末端缠绕有电磁线圈(25),所述电磁线圈(25)穿过刀柄旋转轴(27)悬挂于正转铣刀(8)和反转铣刀(9)内部。

6.根据权利要求5所述用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置，其特征在于，所述驱动单元包括多个撑脚(17),所述撑脚(17)上开设有两个圆柱孔(1701),所述圆柱孔

(1701)内穿设有支撑柱(14),所述支撑柱(14)靠近外壳(2)的一端焊接有圆扣(16),多个所述支撑柱(14)另一端连接有支架(11),所述支架(11)上设有多个圆轴(1101),每个所述圆轴(1101)通过轴承口(1201)贯穿有滚轮(12),多个所述滚轮(12)外壁安装有橡胶履带

(10)。

7.根据权利要求6所述用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置，其特征在于，所述功能板(7)上开设有与内圆环外径相匹配的通孔。

8.根据权利要求6所述用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置，其特征在于，所述支撑柱(14)套设有支撑弹簧(15)。

9.根据权利要求1所述用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置，其特征在于，所述外壳(2)上端面连接有手柄(1)。

10.用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削方法，其特征在于，使用如权利要求6所述用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置，具体步骤为：首先对风电机叶片表面出现裂纹的地方进行清理与路径规划，然后启动热熔铣削装置开关，首先让交变电流游走于电磁线圈(25),通过涡流效应加热正转铣刀(8)与反转铣刀(9),加热后通过刀柄旋转轴

(27)带动铣刀旋转，并打开风扇电机(19),将橡胶履带(10)贴合叶片表面，铣刀刀头的钻刃

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先进行钻削，碎屑顺着刀刃的转轨流出，被风扇片(20)吹走，然后缓慢向前推动橡胶履带(10),此时铣刀从钻削切割转变为侧面刀刃的铣削切割，按照预定的轨道需要消除的裂纹表面后，直至叶片表面无裂纹，完成风电机叶片表面修复。

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用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置及方法

技术领域

[0001]本发明属于风电机叶片维修装置技术领域，具体涉及用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置，还涉及用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削方法。

背景技术

[0002]随着风机运行时间的积累延长，叶片表面受到暴雨、雷电、风雪、冰雹等恶劣天气的摧残，导致表面出现裂纹、鼓包、破损、凹凸、及腐蚀发黑等现象。现阶段对风电机叶片维修通过表面缺陷去除，材料填充、凝固的流程进行，其中材料表面缺陷去除多使用打磨机或角磨机对损坏地方挖掘，直到表面看不见裂纹或鼓包消失，才对掏挖部分进行材料回填、凝固、及后续磨平。使用锉刀、打磨机、角磨机等常规打磨装置，存在工作效率低，多种工具的携带造成运输重量大及携带不方便的缺点。且风电机一般安装在风力较大的地方，叶片表面出现裂纹时，有尺寸大，裂纹深的特点，而维修过程又依靠吊绳将工作人员吊到指定位置作业。长时间的打磨工作使人员被吊时间增加，而潜在的危险系数也随之倍增。除此之外，打磨机、角磨机等设备在工作中会产生大量细小的粉尘颗粒，吸入鼻腔内同样对工作人员身体造成巨大伤害。

发明内容

[0003]本发明的第一目的是提供用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置，解决现有技术存在的叶片表面出现裂纹时所需维修设备较多导致效率低下的问题。

[0004]本发明的第二目的是提供用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削方法。

[0005]本发明所采用的第一个技术方案是，包括外壳，外壳底部连接有多个正转铣刀与反转铣刀，正转铣刀与反转铣刀依次错位安装，正转铣刀与反转铣刀顶部共同连接有铣刀支撑板，铣刀支撑板上端面设有功能板，正转铣刀与反转铣刀贯穿铣刀支撑板与功能板连接有钻头电机，多个钻头电机顶部通过螺栓连接有电机固定板，外壳相对称的两侧壁安装有驱动单元，电机固定板、功能板与铣刀支撑板均位于外壳内部。

[0006]本发明第一个技术方案的特征还在于，

电机固定板上还开设有电机槽，电机槽内安装有风扇电机，风扇电机输出轴连接有风扇片。

[0007]外壳靠近风扇片的侧壁开设有通风孔，铣刀支撑板上开设有斜立式的出风口。

[0008]铣刀支撑板底部开设有通孔，正转铣刀和反转铣刀内均设有刀柄旋转轴，刀柄旋转轴外侧设有同心圆环，刀柄旋转轴与内圆环形成有空心槽，外圆环的外径与铣刀支撑板底部的通孔外径相匹配。

[0009]功能板上开设有风扇孔与线圈孔，线圈孔内设有两根硬质导线，线圈孔设有与硬质导线相连的立柱导线，立柱导线位于功能板下端面，立柱导线末端缠绕有电磁线圈，电磁线圈穿过刀柄旋转轴悬挂于正转铣刀和反转铣刀内部。

[0010]驱动单元包括多个撑脚，撑脚上开设有两个圆柱孔，圆柱孔内穿设有支撑柱，支撑

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柱靠近外壳的一端焊接有圆扣，多个支撑柱另一端连接有支架，支架上设有多个圆轴，每个圆轴通过轴承口贯穿有滚轮，多个滚轮外壁安装有橡胶履带。

[0011]功能板上开设有与内圆环外径相匹配的通孔。

[0012]支撑柱套设有支撑弹簧。

[0013]外壳上端面连接有手柄。

[0014]本发明所采用的第二个技术方案是，用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削方法，具体步骤为：首先对风电机叶片表面出现裂纹的地方进行清理与路径规划，然后启动热熔铣削装置开关，首先让交变电流游走于电磁线圈，通过涡流效应加热正转铣刀与反转铣刀，加热后通过刀柄旋转轴带动铣刀旋转，并打开风扇电机，将橡胶履带贴合叶片表面，铣刀刀头的钻刃先进行钻削，碎屑顺着刀刃的转轨流出，被风扇片吹走，然后缓慢向前推动橡胶履带，此时铣刀从钻削切割转变为侧面刀刃的铣削切割，按照预定的轨道需要消除的裂纹表面后，直至叶片表面无裂纹，完成风电机叶片表面修复。

[0015]与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明提供的用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置及方法，增设风扇吹风功能，可使刀具上铣削出的碎屑被吹走，并对被切削的材料表面起到冷却作用。

[0016](2)本发明提供的用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置及方法，增设稳定撑脚，可使装置在工作中更加稳定，切削轨迹更加平稳，从而保护铣刀。

[0017](3)本发明提供的用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置及方法，采用四轮履带的设计，风扇叶片表面为弧形结构，四轮履带可使装置更好的贴合在叶片表面移动。

[0018](4)本发明提供的用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置及方法，分别采用正旋与逆旋刀刃错位排列，装置工作时正转刀刃产生的反向扭矩可与反转刀刃产生的扭矩相互抵消，从而提高装置稳定性。并且通过刀具的错位摆放，使刀具同时运作，分别切割，从而实现高速率作业。

[0019](5)本发明提供的用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置及方法，采用电磁线圈的形式加热刀具，既巧妙的融合热熔切割与铣削工艺的优点，还使刀具在运转过程中与电源导线分离，减少刀具不必要的摩擦，且利用刀具的自转产生热量。

[0020](6)本发明提供的用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置及方法，通过橡胶履带与支撑弹簧的结合，橡胶履带可增大装置与叶片之间的摩擦力，弹簧可提供较为稳定的下压力，并在叶片产生震颤时提供缓冲。

附图说明

[0021]图1是本发明用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置的结构示意图；

图2是本发明用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置的侧视示意图；

图3是本发明用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置的俯视示意图；

图4是本发明支架的结构示意图；

图5是本发明滚轮的结构示意图；

图6是本发明铣刀及风扇电机的安装示意图；

图7是本发明导线及风扇片的安装示意图。

[0022]图中，1.手柄；2.外壳；3.电机固定板；4.螺栓；5.钻头电机；6.通风孔；7.功能板；

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8.正转铣刀；9.反转铣刀；10.橡胶履带；11.支架；1101圆轴；12.滚轮；1201.轴承口；13.铣刀支撑板；14.支撑柱；15.支撑弹簧；16.圆扣；17.撑脚；1701.圆柱孔；18.电机槽；19.风扇电机；20.风扇片；21.风扇孔；22.硬质导线；23.线圈孔；24.立柱导线；25电磁线圈；26.空心槽；27.刀柄旋转轴；28.出风口。

具体实施方式

[0023]下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

[0024]实施例1

本发明提供的用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置，如图1-3所示，包括外壳2,外壳2底部连接有多个正转铣刀8与反转铣刀9,正转铣刀8与反转铣刀9依次错位安装，正转铣刀8与反转铣刀9顶部共同连接有铣刀支撑板13,铣刀支撑板13上端面设有功能板7,正转铣刀8与反转铣刀9贯穿铣刀支撑板13与功能板7连接有钻头电机5,多个钻头电机5顶部通过螺栓4连接有电机固定板3,外壳2相对称的两侧壁安装有驱动单元，电机固定板

3、功能板7与铣刀支撑板13均位于外壳2内部。

[0025]实施例2

本实施例提供的用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置，如图1-7所示，包括外壳2,外壳2底部连接有多个正转铣刀8与反转铣刀9,正转铣刀8与反转铣刀9依次错位安装，正转铣刀8与反转铣刀9顶部共同连接有铣刀支撑板13,铣刀支撑板13上端面设有功能板7,正转铣刀8与反转铣刀9贯穿铣刀支撑板13与功能板7连接有钻头电机5,多个钻头电机5顶部通过螺栓4连接有电机固定板3,外壳2相对称的两侧壁安装有驱动单元，电机固定板3、功能板7与铣刀支撑板13均位于外壳2内部；电机固定板3上还开设有电机槽18,电机槽18内安装有风扇电机19,风扇电机19输出轴连接有风扇片20;外壳2靠近风扇片20的侧壁开设有通风孔6,铣刀支撑板13上开设有斜立式的出风口28。

[0026]实施例3

本实施例提供的用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置，如图1-7所示，包括外壳2,外壳2底部连接有多个正转铣刀8与反转铣刀9,正转铣刀8与反转铣刀9依次错位安装，正转铣刀8与反转铣刀9顶部共同连接有铣刀支撑板13,铣刀支撑板13上端面设有功能板7,正转铣刀8与反转铣刀9贯穿铣刀支撑板13与功能板7连接有钻头电机5,多个钻头电机5顶部通过螺栓4连接有电机固定板3,外壳2相对称的两侧壁安装有驱动单元，电机固定板3、功能板7与铣刀支撑板13均位于外壳2内部；电机固定板3上还开设有电机槽18,电机槽18内安装有风扇电机19,风扇电机19输出轴连接有风扇片20;外壳2靠近风扇片20的侧壁开设有通风孔6,铣刀支撑板13上开设有斜立式的出风口28,铣刀支撑板13底部开设有通孔，正转铣刀8和反转铣刀9内均设有刀柄旋转轴27,刀柄旋转轴27外侧设有同心圆环，刀柄旋转轴27与内圆环形成有空心槽26,外圆环的外径与铣刀支撑板13底部的通孔外径相匹配，功能板7上开设有与内圆环外径相匹配的通孔。

[0027]实施例4

本实施例提供的用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置，如图1-7所示，包括外壳2,外壳2底部连接有多个正转铣刀8与反转铣刀9,正转铣刀8与反转铣刀9依次错位安装，正转铣刀8与反转铣刀9顶部共同连接有铣刀支撑板13,铣刀支撑板13上端面设有功

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能板7,正转铣刀8与反转铣刀9贯穿铣刀支撑板13与功能板7连接有钻头电机5,多个钻头电机5顶部通过螺栓4连接有电机固定板3,外壳2相对称的两侧壁安装有驱动单元，电机固定板3、功能板7与铣刀支撑板13均位于外壳2内部；电机固定板3上还开设有电机槽18,电机槽18内安装有风扇电机19,风扇电机19输出轴连接有风扇片20;外壳2靠近风扇片20的侧壁开设有通风孔6,铣刀支撑板13上开设有斜立式的出风口28,铣刀支撑板13底部开设有通孔，正转铣刀8和反转铣刀9内均设有刀柄旋转轴27,刀柄旋转轴27外侧设有同心圆环，刀柄旋转轴27与内圆环形成有空心槽26,外圆环的外径与铣刀支撑板13底部的通孔外径相匹配，功能板7上开设有与内圆环外径相匹配的通孔；功能板7上开设有风扇孔21与线圈孔23,线圈孔23内设有两根硬质导线22,线圈孔23设有与硬质导线22相连的立柱导线24,立柱导线24位于功能板7下端面，立柱导线24末端缠绕有电磁线圈25,电磁线圈25穿过刀柄旋转轴27悬挂于正转铣刀8和反转铣刀9内部；外壳2上端面连接有手柄1。

[0028]实施例5

本实施例提供的用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置，如图1-7所示，包括外壳2,外壳2底部连接有多个正转铣刀8与反转铣刀9,正转铣刀8与反转铣刀9依次错位安装，正转铣刀8与反转铣刀9顶部共同连接有铣刀支撑板13,铣刀支撑板13上端面设有功能板7,正转铣刀8与反转铣刀9贯穿铣刀支撑板13与功能板7连接有钻头电机5,多个钻头电机5顶部通过螺栓4连接有电机固定板3,外壳2相对称的两侧壁安装有驱动单元，电机固定板3、功能板7与铣刀支撑板13均位于外壳2内部；电机固定板3上还开设有电机槽18,电机槽18内安装有风扇电机19,风扇电机19输出轴连接有风扇片20;外壳2靠近风扇片20的侧壁开设有通风孔6,铣刀支撑板13上开设有斜立式的出风口28,铣刀支撑板13底部开设有通孔，正转铣刀8和反转铣刀9内均设有刀柄旋转轴27,刀柄旋转轴27外侧设有同心圆环，刀柄旋转轴27与内圆环形成有空心槽26,外圆环的外径与铣刀支撑板13底部的通孔外径相匹配，功能板7上开设有与内圆环外径相匹配的通孔；功能板7上开设有风扇孔21与线圈孔23,线圈孔23内设有两根硬质导线22,线圈孔23设有与硬质导线22相连的立柱导线24,立柱导线24位于功能板7下端面，立柱导线24末端缠绕有电磁线圈25,电磁线圈25穿过刀柄旋转轴27悬挂于正转铣刀8和反转铣刀9内部；外壳2上端面连接有手柄1;驱动单元包括多个撑脚17,撑脚17上开设有两个圆柱孔1701,圆柱孔1701内穿设有支撑柱14,支撑柱14靠近外壳2的一端焊接有圆扣16,多个支撑柱14另一端连接有支架11,支架11上设有多个圆轴1101,每个圆轴1101通过轴承口1201贯穿有滚轮12,多个滚轮12外壁安装有橡胶履带10;支撑柱14套设有支撑弹簧15。

[0029]实施例6

本实施例提供用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削方法，采用上述实施例提供的用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置，具体步骤为：工作人员首先对风电机叶片表面出现裂纹的地方进行清理与路径规划，然后启动热熔铣削装置开关，首先让交变电流游走于线圈，通过涡流效应加热铣刀，启动铣刀旋转，打开风扇电机，然后将装置按压在需要打磨的地方。履带贴合叶片表面，刀头的钻刃先进行钻削，碎屑顺着刀刃的转轨流出，被风扇吹走，然后缓慢向前推动装置，履带持续贴合叶片表面为装置提供稳定打磨条件，此时刀具从钻削切割转变为侧面刀刃的铣削切割，按照预定的轨道走完要被消除的裂纹表面后，观察叶片是否仍有裂纹，若有，则重复上述步骤，直至叶片表面看不到裂纹，进行

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原料填充、凝固与磨平操作，最终完成风电机叶片表面修复。

实施例7

本实施例提供用于风电机叶片表面减材作业的热熔铣削装置及方法，如图1-7所示，多个铣刀可以同步启动，且铣刀按照正转铣刀、反转铣刀的重复次序错位安装，在运行时第一柄铣刀切割后，被第二柄刀具持续切割，以此类推达到多面铣刀可同时工作的目的，从而提高工作效率，且刀具的正转与反转产生的反向扭矩可相互抵消，实现机构的稳定运行；同时铣刀刀头与钻头的刀头相似，可进行钻削，刀柄中端通过凹槽与铣刀支撑板13连接，提供一个固定旋转点，刀柄末端与功能板7上的通孔相配合，提供第二个旋转固定点，且中间功能板7的线圈孔23处镶嵌两根硬质导线22,硬质导线22既可为电磁线圈25通电，又可通过立柱导线24将线圈稳稳的固定住，铣刀的中心有圆环状的深凹槽叫空心槽26,空心槽26的作用是让电磁线圈25悬挂铣刀内部，刀柄圆环最中间的是刀柄旋转轴27,与钻头电机5的转动轴末端相连，为刀具的旋转提供动力，刀具运转时电磁线圈通上交变电流，可使刀刃内部产生涡流而迅速产生热量