[發明專利]一種針對于薄壁件的磁力支撐裝置及方法

有效

• 申請號: 201910123622.6
• 申請日: 2019-02-19
• 公開（公告）號: CN109848744B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 郭江;許永波;鮑巖
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B23Q3/154
• 分類號: B23Q3/154
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 李曉亮;潘迅

一種針對于薄壁件的磁力支撐裝置及方法，屬于機械加工支撐技術領域。該裝置包括磁力系統和輔助系統，實現微型磁粉對薄壁件的支撐。磁力系統包括線圈、微型磁粉、柔性袋子，線圈安裝于刀具上，微型磁粉放置在柔性袋子內。輔助系統包括磁粉盒、導軌，磁粉盒為開口結構，內放置柔性袋子，通過導軌能夠實現Y、Z方向上的移動；線圈未通電時，柔性袋子隨磁粉盒移動，通電時微型磁粉受力使柔性袋子貼合在薄壁件支撐面。本發明支撐結構簡單，使用方便，適合用于任意曲面的支撐，能夠實現加工時的隨動支撐，更好的抵消切削力；而且微型磁粉放在柔性袋子中，對工件損傷小；另外，本發明不會污染用于加工薄壁件的機床，保護加工環境。

技術領域

本發明屬于機械加工支撐技術領域，涉及一種針對于薄壁件的磁力支撐裝置及方法。

背景技術

近年來，薄壁件具有重量輕、節省材料等優點，得到了越來越多人的關注，薄壁零件已日益廣泛地應用在各工業部門；但薄壁件加工精度卻很難保證，影響薄壁件的加工精度的主要因素如下：

(1)薄壁件受力容易發生變形；由于工件剛度較差的原因，在夾緊力的作用下容易產生夾緊變形，從而影響其尺寸精度和形狀精度。

(2)薄壁件受熱容易發生變形；由于工件壁薄的原因，切削熱會引起工件熱變形，使工件尺寸難于控制，進而影響其加工精度。

(3)工藝系統的振動容易使薄壁件變形；在加工過程中，由于切削力的作用，很容易使工件產生振動和變形，影響工件的尺寸精度、形狀精度、位置精度和表面粗糙度。

目前，為了加工出符合要求的薄壁件，減少薄壁件在加工過程中的變形問題，人們通過改變薄壁件支撐的方式來改善其加工環境。例如，一種視覺引導的薄壁件鏡像銑頂撐裝置(專利公開號是CN 108818017A)，其主要原理是通過支撐頭與加工頭的同步運動，實現薄壁件加工區域的支撐；一種加工航空復雜薄壁件用柔性夾具裝置及其制造方法(專利公開號是CN107470941A)，其柔性夾具裝置由多個萬向頭來實現對薄壁件的支撐。該類裝置部分抵消了銑削力，但結構較為復雜。

雖然目前支撐薄壁件的方法很多，不過如何實現既能滿足加工需求且實現途徑更加簡單的薄壁件支撐仍是一個亟待解決的問題。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種針對于薄壁件的磁力支撐裝置及方法。本發明主要機理是通過磁力系統與輔助系統來實現微型磁粉對薄壁件的支撐；通過改變磁場的強度以及微型磁粉的大小來改變微型磁粉所受的磁場力，使得微型磁粉所受的磁場力抵消薄壁件所受的部分切削力，減小了薄壁件在加工過程中受力變形；加工時，磁場隨刀具移動，微型磁粉在磁場力的作用下也會跟隨刀具移動，從而實現隨動支撐；由于微型磁粉放在柔性袋子里，減輕了支撐表面的劃傷，保護了支撐表面的完整；在薄壁件加工過程中，微型磁粉在磁場的作用下支撐薄壁件，由于微型磁粉能夠形成任意的形狀，可實現任意曲率的薄壁件的支撐；該方法實現途徑簡單，在支撐方面只需要兩個方向的就可實現支撐，簡化了支撐結構；同時其加工環境清潔、無污染。

為了達到上述目的，本發明的技術方案為：

一種針對于薄壁件的磁力支撐裝置，包括磁力系統、輔助系統，薄壁件3設于磁力系統和輔助系統之間。

所述的磁力系統主要包括線圈2、微型磁粉4以及柔性袋子5，微型磁粉4放置在柔性袋子5內部，線圈2安裝于刀具1上，刀具1與伺服驅動裝置連接，在伺服驅動裝置的控制下按照加工路徑進行移動。所述的線圈2作用是：線圈2在通電的情況下，周圍會產生一定強度的磁場，控制線圈2的不同繞向方式以及線圈2電流大小，可以得到一個磁場形狀以及強度均可控的磁場源；線圈2在未通電的情況下，周圍不會產生磁場。所述的微型磁粉4是指具有一定磁性的微粉，其所受的磁場力用于支撐薄壁件，選擇微型磁粉的大小使其所受的磁場力大小與切削力相等。所述的柔性袋子5是指一種形狀隨著受力的改變而發生變化的袋子，其作用是容納微型磁粉4，避免微型磁粉污染加工環境。