[發(fā)明專利]一種薄壁件鏡像銑削隨動頂撐裝置及方法

有效

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• 申請日: 2017-11-21
• 公開（公告）號: CN108127424B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設計）人: 和延立;朱勝偉;張圣光;趙春林
• 申請（專利權）人: 西北工業(yè)大學
• 主分類號: B23Q3/00
• 分類號: B23Q3/00;B23Q11/00
• 代理公司: 西北工業(yè)大學專利中心 61204
• 代理人: 呂湘連

本發(fā)明公開了一種薄壁件鏡像銑削隨動頂撐方法及裝置，用以解決現有大型薄壁件銑削加工過程中工件易發(fā)生加工顫振及局部變形的問題。技術方案采用特殊機械臂形的頂撐裝置，包括頂撐臂旋轉箱、主頂撐臂、頂撐頭旋轉箱、主頂撐頭、輔助頂撐臂、輔助頂撐頭旋轉箱、輔助頂撐頭、伺服電機等。頂撐裝置頂撐頭在薄壁件銑削加工過程中，從薄壁件反面根據加工刀具軌跡程序坐標進行隨動支撐，同時通過厚度在線監(jiān)測實現支撐面法向厚度補償，避免加工變形，提高加工的穩(wěn)定性，保證薄壁件加工精度與加工質量。

技術領域：

本發(fā)明涉及一種鏡像銑削機械加工頂撐方法及裝置，具體地說是一種薄壁件鏡像銑削隨動頂撐方法及裝置。

背景技術：

大型薄板零件加工時，在刀具對夾持點之間的懸空區(qū)域，特別是較薄蒙皮施加切削力時，該部位蒙皮會不可避免地發(fā)生振顫，使銑切深度和表面粗糙度無法控制，達不到化銑不同深度凹面的要求。但是化銑存在化學污染、耗電量大和消耗鋁材無法回收等固有弊病而成為該行業(yè)的一項困擾。對于加工新一代鈦合金蒙皮來說，化銑還需采取防燃防爆的特別措施，從而增加了工藝復雜性、成本及安全風險。針對傳統大型薄壁件如飛機蒙皮加工存在的問題，一種新技術應用到薄壁件的加工中，即薄壁件銑鏡像頂撐技術。

現有蒙皮鏡像頂撐銑系統由兩臺五軸機床組成。一臺為五軸銑床用于正面加工蒙皮工件，另一臺五軸機床主軸安裝頂撐裝置與用于加工的五軸銑床刀具同步鏡像頂撐運動，保證工件加工部位的剛性支撐，有效防止加工過程中的振顫。

另外目前國際上能夠提供薄壁件鏡像頂撐銑機床的廠商相對較少，如法國的Dufieux公司及西班牙MTorres公司。向兵飛文獻“蒙皮銑削鏡像頂撐技術研究”介紹了法國Dufieux公司研制的蒙皮鏡像頂撐銑機床由柔性定位系統、可翻版柔性周邊夾持系統和加工平臺組成。西班牙MTorres公司研制的蒙皮鏡像頂撐銑機床的夾持裝置采用排架式真空吸附立式裝夾，通過移動排架調整加工區(qū)域，為鏡像頂撐裝置提供移動空間。最新的研究集中在蒙皮鏡像頂撐銑機床與頂撐頭的應用研究中，同時這些公司生產的鏡像銑機床價格昂貴，針對薄壁件小批量加工時，企業(yè)購買支出費用高，既不經濟又不劃算。

文獻“授權公開號是CN104476321A的中國發(fā)明專利”公開了一種基于多傳感器的蒙皮實時自適應鏡像銑削方法及檢測裝置，主要集中在頂撐銑系統機床頂撐頭處的改進，另有文獻“授權公開號是CN104440400A的中國發(fā)明專利”公開了一種具有變形跟蹤和壁厚測量功能的鏡像銑頂壓裝置，主要針對的是頂撐銑機床的定壓裝置，而針對替代頂撐機床的頂撐裝置或者設備，在國內外未見相關研究。如何在現有技術條件下將另一臺用于與加工的五軸銑床刀具同步鏡像頂撐運動的五軸機床替換成其他價格相對較便宜、經濟又實惠的設備或裝置，無論是對于企業(yè)提高經濟效益或者在科學研究領域發(fā)展都具有重大的意義。

發(fā)明內容：

本發(fā)明的目的是針對大型薄壁件加工領域內的鏡像銑系統銑削加工過程中工件易發(fā)生加工顫振及局部變形的問題，發(fā)明一種薄壁件鏡像銑削隨動頂撐方法及裝置，同時具備鏡像銑頂撐機床的功能，滿足鏡像銑削機械加工的要求。

為達上述目的，一種薄壁件鏡像銑削隨動頂撐裝置采用關節(jié)機械臂形式，直齒輪與錐齒輪傳動的方式實現。所述薄壁件鏡像銑削隨動頂撐裝置包括主頂撐臂4，主頂撐臂4周圍均布有若干輔助頂撐臂7，與主頂撐臂4分別與頂撐臂旋轉箱3連接，主頂撐臂4與輔助頂撐臂7分別由安裝在頂撐臂旋轉箱3上的第二伺服電機14和第四伺服電機11控制，實現主頂撐臂4與輔助頂撐臂7獨立的旋轉運動，各輔助頂撐臂7 同步運動。

旋轉傳動箱505固定在主頂撐臂4另一端上，與主頂撐臂4構成第一關節(jié)，前端傳動箱506與旋轉傳動箱505鉸接作為第二關節(jié)，第一伺服電機10控制前端傳動箱506旋轉，主頂撐頭6與前端傳動箱506連接作為第三關節(jié)，第三伺服電機13控制主頂撐頭6的轉動，如此實現主頂撐頭6在空間的運動同時受三個伺服電機的控制，即有三個自由度。