[發(fā)明專利]一種大型薄壁件鏡像加工磁流變可適剛度支撐裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110541315.7
• 申請(qǐng)日: 2021-05-18
• 公開（公告）號(hào): CN113199266B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薄其樂;鞏悅;王永青;劉海波;李特;劉行健;劉闊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B23Q1/76
• 分類號(hào): B23Q1/76
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪

本發(fā)明屬于薄壁件加工技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種大型薄壁件鏡像加工磁流變可適剛度支撐裝置，包括底座、磁流變可控調(diào)節(jié)單元和力傳感單元。其中：底座通過外圓安裝面與鏡像加工裝備連接；3個(gè)磁流變可控調(diào)節(jié)單元內(nèi)部灌注磁流變液并按照規(guī)律排列，每個(gè)磁流變可控支撐單元可根據(jù)工件實(shí)際剛度調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，實(shí)現(xiàn)支撐剛度的調(diào)節(jié)；力傳感單元位于磁流變可控調(diào)節(jié)單元中心位置，可實(shí)現(xiàn)對(duì)支撐力信號(hào)的測(cè)量。本發(fā)明布置緊湊、操作精度高、加工剛度好，穩(wěn)定性高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于薄壁件加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種大型薄壁件鏡像加工磁流變可適剛度支撐裝置。

背景技術(shù)

鏡像加工是解決大型薄壁零件高效穩(wěn)定加工難題的有效手段之一，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于飛機(jī)蒙皮、火箭燃料貯箱等航空航天高端裝備的加工之中。鏡像加工系統(tǒng)中，刀具與支撐裝置分列于工件兩端，刀具在工件待加工表面進(jìn)行加工，支撐裝置在工件另一側(cè)頂撐，兩者同步跟隨并時(shí)刻保持鏡像關(guān)系。鏡像穩(wěn)定支撐可有效抵消刀具對(duì)工件的軸向頂撐作用，減少工件受力變形，提高系統(tǒng)剛度，抑制加工顫振。如何實(shí)現(xiàn)鏡像穩(wěn)定支撐是保證鏡像加工穩(wěn)定進(jìn)行的關(guān)鍵。

為了保證鏡像加工穩(wěn)定支撐，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者進(jìn)行了大量探索和有益嘗試。目前，主要支撐形式包括“剛性支撐”、“柔性支撐”和“剛?cè)峄旌现巍钡?。“剛性支撐”采用單點(diǎn)接觸或平面接觸等形式對(duì)工件進(jìn)行滾動(dòng)/滑動(dòng)支撐，但可靠保證構(gòu)件加工中的鏡像隨動(dòng)支撐剛性非常困難，若施以更大的支撐力易產(chǎn)生明顯的支撐劃痕?！叭嵝灾巍辈捎玫陀捕炔牧?如硬塑料等)平板或氣浮等驅(qū)動(dòng)形式為工件提供柔性支撐，在一定程度上保證了鏡像支撐的可靠性，但支撐調(diào)節(jié)具有滯后性，難以實(shí)現(xiàn)支撐的反饋控制?！皠?cè)峄旌现巍睂ⅰ皠傂灾巍焙汀叭嵝灾巍毕嘟Y(jié)合，可避免“剛性支撐”導(dǎo)致的支撐劃痕和“柔性支撐”的滯后性，但其具體支撐效果與工件實(shí)際狀態(tài)、驅(qū)動(dòng)形式等有關(guān)，調(diào)控難度大。

面向大型薄壁件鏡像加工過程，支撐剛度的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)對(duì)實(shí)現(xiàn)鏡像加工穩(wěn)定支撐至關(guān)重要。大型薄壁件自身剛度隨材料去除過程、工件切削位置等動(dòng)態(tài)變化。鏡像支撐剛度如不能與工件時(shí)變剛度動(dòng)態(tài)匹配，易引起薄壁件加工振動(dòng)，甚至造成工件損傷。因此，需要通過支撐剛度動(dòng)態(tài)調(diào)整與工件時(shí)變剛度動(dòng)態(tài)匹配，保證鏡像加工的穩(wěn)定進(jìn)行。

2017年，肖聚亮發(fā)明了用于薄壁件柵格加工的帶剛?cè)嶂蔚奈街晤^，通過連接負(fù)壓泵的橡膠吸盤對(duì)工件表面進(jìn)行吸附，利用主球頭支撐桿對(duì)工件進(jìn)行剛性支撐，利用內(nèi)置彈簧的輔球頭支撐桿對(duì)工件進(jìn)行柔性支撐，但是缺乏對(duì)支撐剛度的調(diào)節(jié)能力。2013年，意大利熱那亞大學(xué)研制的機(jī)器人多智能體夾具SwarmltFIX，采用磁流變液填充內(nèi)腔、隨形固化支撐點(diǎn)陣活塞的形式，對(duì)薄壁工件進(jìn)行高剛度支撐，具有一定的隨形支撐能力，但未見其通過調(diào)節(jié)勵(lì)磁磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)剛度可變的相關(guān)研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是針對(duì)大型薄壁件鏡像加工過程難以保證穩(wěn)定支撐的問題，發(fā)明了一種技術(shù)效果優(yōu)良的大型薄壁件鏡像加工磁流變可適剛度支撐裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)鏡像加工過程支撐剛度的可適調(diào)節(jié)。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種大型薄壁件鏡像加工磁流變可適剛度支撐裝置，包括底座I、磁流變可控調(diào)節(jié)單元II和力傳感單元III；其中：底座I通過外圓安裝面與鏡像加工裝備連接；3個(gè)磁流變可控調(diào)節(jié)單元II內(nèi)部灌注磁流變液2.12并按照規(guī)律排列，每個(gè)磁流變可控支撐單元II根據(jù)工件實(shí)際剛度調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，實(shí)現(xiàn)支撐剛度的調(diào)節(jié)；力傳感單元III位于多個(gè)磁流變可控支撐單元II所圍城區(qū)域的中心位置，實(shí)現(xiàn)對(duì)支撐力信號(hào)的測(cè)量；底座I、磁流變可控調(diào)節(jié)單元II和力傳感單元III串聯(lián)布置，形成大型薄壁件鏡像加工磁流變可適剛度支撐裝置。

所述的底座I，包括外圓安裝面1.1、鍵槽1.2、方形孔1.3、螺紋孔1.4和螺紋孔1.5；底座I通過后端的外圓安裝面1.1與鏡像加工裝備連接，外圓安裝面1.1的側(cè)面設(shè)有鍵槽1.2實(shí)現(xiàn)底座I的軸向定位；前端設(shè)有方形孔1.3、螺紋孔1.4和螺紋孔1.5，用以安裝磁流變可控調(diào)節(jié)單元II和力傳感單元III；方形孔1.3下方開有小方形孔1.6，實(shí)現(xiàn)力傳感器信號(hào)的輸出。