CN106736645B - 薄壁件加工的流体随动辅助支撑装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种抑制薄壁件加工变形和切削过程中薄壁振动的薄壁件加工用流体随动辅助支撑装置及其加工方法。针对薄壁件的加工工艺差，切削加工易产生让刀变形，加工过程中易产生薄壁振动等问题，采用流体随动辅助支撑装置形成流体支撑力作用在薄壁件加工面对称侧充当辅助支撑。切削加工时流体通过接头结构形成流体随动支撑，以减小动态切削力对工件变形的影响，同时流体的阻尼作用可抑制切削加工过程中薄壁振动。本发明具有辅助支撑随动方便、结构简单、不与刀具等发生干涉、支撑作用力易控制、具有冷却和阻尼作用等优点。
Description
技术领域
本发明属于薄壁件切削加工辅助支撑领域，特别涉及一种薄壁件加工的流体随动辅助支撑装置。
背景技术
目前，针对抑制薄壁件切削加工变形的方法主要集中在优化刀具路径，选用合理的刀具几何参数等减小切削力和工件变形，以及采用石蜡加固、浇注低熔点合金等充当辅助支撑以提高工艺系统刚性等方面。目前采用的石蜡加固、浇注低熔点合金等方法，不仅增加工序，而且去除填充物时也会对工件变形产生影响。然而，增加流体随动辅助支撑装置，简单方便，减少了因增加辅助支撑而增加的工序，可以有效地抵消作用在薄壁件上的动态切削力，而且作用于薄壁件上的流体阻尼作用，还可有效改善薄壁振动。因此，采用流体随动辅助支撑，可以有效地解决薄壁零件易变形、薄壁振动、加工质量难以保证等难题。
发明内容
为解决现有薄壁件切削加工时辅助支撑的难题，本发明的目的在于提供一种随动、易控制支撑作用力的流体随动辅助支撑。通过支持架和多杆调节结构将流体随动辅助支撑装置固定于机床主轴箱（或刀架）上，并置于刀具相对工件的对称一侧，实现流体随动辅助支撑装置系统与刀具的同步移动，从而减弱或抵消动态切削力对工件变形的影响，实现减小薄壁件切削变形的目的，同时流体的阻尼特征具有抑制工件薄壁振动的作用，从而提高薄壁件加工质量。
为达到上述目的，本发明的技术方案为：
薄壁件加工的流体随动支撑装置，包括支持架、竖直长杆、竖直长杆夹座、竖直短杆、上半座、压力泵出水管、下半座、横短杆夹座、横短杆、螺套和接头，其中，支持架通过螺栓固定于机床主轴箱上；竖直长杆一端与支持架上安装孔通过螺纹连接固定；竖直长杆夹座可沿竖直长杆上下移动和转动以调整位置，并通过螺钉固定在竖直长杆上；横短杆夹座与竖直长杆夹座之间通过横短杆进行连接；横短杆与横短杆夹座之间为螺纹固定连接；横短杆可沿竖直长杆夹座安装孔移动或转动以调整位置，并通过螺钉固定；竖直短杆可沿横短杆夹座安装孔上下移动或转动以调整位置，并通过螺钉固定在横短杆夹座上；上半座与竖直短杆下端通过螺纹连接固定；压力泵出水管穿过上半座和下半座内孔，可调整伸出长度并通过螺栓固定。螺套与压力泵出水管前端通过螺纹连接；接头一端的外螺纹与螺套通过螺纹连接。
所述的接头，可以是单一小孔，也可以是阵列小孔。在车铣加工中，接头的另一端与喷管通过螺纹连接固定，喷管前端封闭并在侧壁上加工出单一小孔或阵列小孔（如图3所示），作为喷孔。
所述的接头，在车铣加工时，接头另一端通过螺纹连接喷管。
在铣削加工中，接头前端封闭并在其端面上加工出单一小孔或阵列小孔（如图4所示），作为喷孔。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
1．本发明通过调节连接杆与对应夹座的相对位置，来调整接头结构与刀具的相对位置，实现流体喷射作用面位于切削面域的对称位置，上下夹座通过螺栓固定，而长短杆、横杆与对应夹座通过螺钉进行夹紧固定，夹紧方式牢靠，结构紧凑，构件简单，安装方便，便于调整。
2．本发明的竖直长杆与支持架中安装孔之间为螺纹连接，同时支持架通过螺栓固定于机床主轴箱（或刀架）上；竖直长杆与主轴轴线平行，并可通过转动竖直长杆夹座及横杆保证喷管与工件轴线平行；支持架上安装孔中心轴线距离刀柄轴线有一定距离，使整套装置距离主轴轴线有一定距离，可以保证随动支撑装置不与刀具等发生干涉，保证切削加工安全性。
3．接头结构通过多杆结构和支持架的连接，可以实现射流支撑作用力作用在切削加工面的对称侧，并随刀具的进给同步移动，支撑面域随着切削区域的移动而相应移动，实现随动支撑，有效地减小薄壁件的加工变形。
4．本发明由预先调配好的冷却液经过滤处理后，才通过进水管进入压力泵进行增压，通过调节压力泵的出口压力以及喷距等参数，控制射流支撑力的大小和作用面域，形成流体支撑力连续平稳地作用在薄壁件待加工表面的对称面，以起到辅助支撑作用；同时流体射流具有抑制切削振动的阻尼作用，有利于获得较好的加工表面。
5．本发明的接头一端的外螺纹与螺套通过螺纹连接。在车铣加工中，另一端与喷管通过螺纹连接固定，喷管前端封闭并在侧壁上加工出单一小孔或阵列小孔，作为喷孔；在铣削加工中，接头另一端前端封闭并在其端面加工出单一小孔或阵列小孔，作为喷孔。
附图说明
图1为车铣加工中流体随动装置的结构示意图；
图2为图2车铣加工中本发明左视图；
图3车铣加工中本发明A-A截面图；
图4车铣加工中本发明B向示意图；
图5车铣加工中本发明 C处放大图；
图6铣削加工中本发明示意图；
图7铣削加工中本发明左视图；
图8铣削加工中本发明A-A向截面示意图；
图9铣削加工中本发明B向示意图；
图10 车铣时喷孔布局示意图；
图11铣削时喷孔布局示意图；
其中：1-支持架，2-竖直长杆，3-竖直长杆夹座，4-竖直短杆，5-上半座，6-压力泵出水管，7-下半座，8-横短杆夹座，9-横短杆，10-螺套，11-接头，12-喷管。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明方案做进一步详细描述，
如图1至9所示，薄壁件加工的流体随动辅助支撑装置，包括支持架1、竖直长杆2、竖直长杆夹座3、竖直短杆4、上半座5、压力泵出水管6、下半座7、横短杆夹座8、横短杆9、螺套10、接头结构（车铣加工中接头结构包括接头11和喷管12；铣削加工中只是接头11），其中，支持架1通过螺栓固定于机床主轴箱上；竖直长杆2一端与支持架1上安装孔通过螺纹连接固定；竖直长杆夹座3可沿竖直长杆2上下移动和转动以调整位置，并通过螺钉固定在竖直长杆2上；横短杆夹座8与竖直长杆夹座3之间通过横短杆9进行连接；横短杆9与横短杆夹座8之间为螺纹固定连接；横短杆9可沿竖直长杆夹座3安装孔移动或转动以调整位置，并通过螺钉固定；竖直短杆4可沿横短杆夹座8安装孔上下移动或转动以调整位置，并通过螺钉固定在横短杆夹座8上；上半座5与竖直短杆4下端通过螺纹连接固定；压力泵出水管6穿过上半座5和下半座7内孔，可调整伸出长度并通过螺栓固定。螺套10与压力泵出水管6前端通过螺纹连接；接头11一端的外螺纹与螺套10通过螺纹连接。在车铣加工时，接头11另一端通过螺纹连接支撑喷管12。
所述的接头11结构，可以是单一小孔，也可以是阵列小孔。在车铣加工中，接头11的另一端与喷管12通过螺纹连接固定，喷管12前端封闭并在侧壁上加工出单一小孔或阵列小孔，作为喷孔。在铣削加工中，接头11另一端前端封闭并在端面上加工出单一小孔或阵列小孔，作为喷孔。
本发明的具体实施方法如下：在车铣加工中，支持架1固定于机床主轴箱上，实现流体随动辅助支撑系统与刀具的同步移动，保证加工过程喷孔与刀具的相对位置不变；通过调整竖直长杆夹座3、竖直短杆4、横短杆9和压力泵出水管6的位置，可以调整喷管12的喷孔位置，保证喷管轴线与工件轴线平行，并有效地控制喷管12与薄壁圆筒内表面之间的距离，以获得合理的喷距。在铣削加工中，支持架1固定于机床主轴箱上，实现流体随动辅助支撑系统与刀具的同步移动，保证加工过程喷孔与刀具的相对位置不变；通过调整竖直长杆夹座3、竖直短杆4的位置，可以实现接头11与切削刀具处于相同高度位置；通过调整横短杆9的位置，可以保证接头11与切削刀具起始切削位置相同；通过调整压力泵出水管6与上半座5、下半座7内孔之间的相对位置可以获得合理的喷距。
本发明的工作原理为：
本发明通过支持架1将流体随动辅助支撑装置固定于机床主轴箱上，实现流体随动辅助支撑系统与刀具的同步移动，并保证加工过程中喷孔与刀具的相对位置不变。同时使用多杆调节结构，通过预先调整竖直长杆夹座3、横短杆9、竖直短杆4及压力泵出水管6的位置，使接头11置于刀具相对工件的对称一侧，并使流体喷孔处于合理位置，实现有效支撑。以液体为介质的冷却液经过滤处理后，经由压力泵增压并通过开有圆形小孔的接头11形成射流支撑面作用在薄壁板表面，即形成流体辅助支撑作用在切削加工面的对称侧。切削加工过程中，由于流体随动支撑装置随机床主轴箱一起与刀具同步移动，喷孔和切削刀具的相对位置关系固定不变，流体支撑随着切削位置的移动而移动，即形成流体随动支撑作用在切削加工面的对称侧，可以有效地减小薄壁件切削加工过程中的让刀变形和切削振动，使其具有结构简单、安装方便，不易与刀具等发生干涉，支撑作用力随动易控制，而且本身具有冷却和阻尼作用等优点。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。
Claims (1)
1.薄壁件加工的流体随动辅助支撑装置，包括支持架、竖直长杆、竖直长杆夹座、竖直短杆、上半座、压力泵出水管、下半座、横短杆夹座、横短杆、螺套和接头，其中，支持架通过螺栓固定于机床主轴箱上，实现加工过程中流体随动辅助支撑装置与刀具的同步移动；竖直长杆一端与支持架上安装孔通过螺纹连接固定；竖直长杆夹座可沿竖直长杆上下移动和转动以调整位置，并通过螺钉固定在竖直长杆上；横短杆夹座与竖直长杆夹座之间通过横短杆进行连接；横短杆与横短杆夹座之间为螺纹固定连接；横短杆可沿竖直长杆夹座安装孔移动或转动以调整位置，并通过螺钉固定；竖直短杆可沿横短杆夹座安装孔上下移动或转动以调整位置，并通过螺钉固定在横短杆夹座上；上半座与竖直短杆下端通过螺纹连接固定；压力泵出水管穿过上半座和下半座内孔，调整伸出长度并通过螺栓固定；螺套与压力泵出水管前端通过螺纹连接；接头一端的外螺纹与螺套通过螺纹连接；所述的接头，可以是单一小孔，也可是阵列小孔；在车铣加工中，接头的另一端与喷管连接，喷管前端封闭并在侧壁上加工出小孔作为喷孔；在铣削加工中，接头前端封闭并在端面上加工出小孔作为喷孔；所述的接头，在车铣加工时，接头另一端通过螺纹连接喷管。
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