[發明專利]一種薄壁件加工用柔性支撐裝置及自適應支撐方法

有效

• 申請號: 202210694158.8
• 申請日: 2022-06-20
• 公開（公告）號: CN114986213B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 楊吟飛;朱奔馳;呂語萌;趙國龍;郝秀清;趙威;陳妮;李亮;何寧
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B23Q3/06
• 分類號: B23Q3/06
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙麗恒

本發明提供的薄壁件加工用柔性支撐裝置，涉及機械工程技術領域，包括：位移輸出單元和在線測量與協同控制單元；位移輸出單元包括驅動器、位移放大機構和觸頭；在線測量與協同控制單元用于實時監測位移放大機構上的第一傳力部位處因支撐反力引起的變形，以及實時監測零件上的待支撐部的顫振信號；在線測量與協同控制單元還用于測算待支撐部的變形補償支撐量，并根據變形補償支撐量來控制驅動器輸出位移直至待支撐部恢復至原狀；在線測量與協同控制單元還能夠根據待支撐部的顫振信號來控制驅動器逐漸輸出位移直至待支撐部的振幅小于容許振動量。本發明還提供了一種對薄壁件進行自適應支撐的方法，本發明提供的方案能夠有效提高薄壁件的加工質量。

技術領域

本發明涉及機械工程技術領域，特別是涉及一種薄壁件加工用柔性支撐裝置及自適應支撐方法。

背景技術

現代航空航天領域，大型整體薄壁件因其出色的性能被廣泛應用于航空航天產品的關鍵零部件中。但是，大型整體薄壁件輪廓尺寸大、壁薄、剛性差等特點使其在切削加工中極易產生輪廓變形和切削顫振等問題，從而嚴重影響零件的加工質量。

在航空航天結構件的加工過程中，通常采用柔性工裝通過優化裝夾布局、增加支撐剛度等手段控制零件的加工變形和切削顫振，但柔性工裝搭載大型整體薄壁件切削加工時容易出現支撐剛度不足的情況，從而導致超出容許量的變形和顫振。面對柔性工裝支撐剛度不足引起的輪廓變形，只能通過后期的人工校形進行調整消除，但人工校形不易控制、準確性差、工作強度大，且極易進一步影響零件的加工質量；而面對柔性工裝支撐剛度不足引起的切削顫振，只能通過增加輔助支撐進行抑制，但工裝自身無法獲取零件的振幅以確定輔助支撐力，從而無法有效抑振。

基于上述問題，本發明為大型整體薄壁件切削加工的柔性工裝提供一種薄壁件加工用柔性支撐裝置及自適應支撐方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種薄壁件加工用柔性支撐裝置及自適應支撐方法，以解決上述現有技術存在的問題，提高零件的加工質量。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種薄壁件加工用柔性支撐裝置，包括：位移輸出單元和在線測量與協同控制單元；

所述位移輸出單元包括驅動器、位移放大機構和觸頭；所述驅動器的位移輸出端與所述位移放大機構的位移輸入端連接，所述位移放大機構的位移輸出端和所述觸頭連接，所述觸頭用于支撐于待加工零件的待支撐部上；

所述在線測量與協同控制單元用于實時監測所述位移放大機構上的第一傳力部位處因支撐反力引起的變形，以及用于實時監測所述零件上的所述待支撐部的顫振信號；所述在線測量與協同控制單元與所述驅動器通信連接，所述在線測量與協同控制單元根據所述第一傳力部位處的變形信號和所述待支撐部的顫振信號來控制所述驅動器工作，所述驅動器采用壓電陶瓷疊堆；

所述在線測量與協同控制單元還用于測算所述待支撐部的變形補償支撐量，并根據所述變形補償支撐量來控制所述驅動器輸出位移直至所述待支撐部恢復至原狀；所述在線測量與協同控制單元還能夠根據所述待支撐部的顫振信號來控制所述驅動器逐漸輸出位移直至所述待支撐部的振幅小于容許振動量。

優選的，還包括殼體，所述驅動器、所述位移放大機構和所述在線測量與協同控制單元均設置于所述殼體內，所述觸頭位于所述殼體外，所述殼體用于固定設置于柔性工裝上。

優選的，所述位移放大機構包括第一連桿、第一推桿、第二連桿和第二推桿，所述驅動器所產生的位移依次經過所述第一連桿、所述第一推桿、所述第二連桿和所述第二推桿后傳遞至所述觸頭上；

所述第一連桿和所述第二連桿均鉸接連接于所述殼體上并形成位移放大杠桿結構，所述驅動器所產生的位移作用于所述第一連桿上后經過放大傳遞至所述第一推桿上，所述第一推桿將經過一次放大后的位移傳遞至所述第二連桿，所述第二連桿對位移進行二次放大后傳遞至所述第二推桿上。