CN106944848A - 一种集成式实时测厚的气动变刚度镜像铣柔性支撑装置 - Google Patents

一种集成式实时测厚的气动变刚度镜像铣柔性支撑装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了集成式实时测厚的气动变刚度镜像铣柔性支撑装置,包括基座,在基座上固定有端盖,在基座上分别开有传感器固定阶梯孔和主螺纹通孔,位移传感器固定在传感器固定阶梯孔内,主针型气缸与主螺纹通孔螺纹连接,在基座周围开有多个圆周螺纹通孔,辅针型气缸分别螺纹连接在圆周螺纹通孔中,辅针型气缸的活塞杆与设置在端盖内的转接杆螺纹连接,在转接杆的右端螺纹联接有辅万向球,位移传感器的探测杆与主针型气缸的活塞杆通过转接板并联固定,在与转接板上沿水平方向开有中心螺纹通孔,主万向球的左端与中心螺纹通孔螺纹连接,在与辅万向球、主万向球对应的端盖上开有通孔。采用本装置有效抑制薄壁件振动。

Description

一种集成式实时测厚的气动变刚度镜像铣柔性支撑装置
技术领域
本发明涉及一种薄壁件镜像铣削加工过程中的能够实时控制加工厚度支撑装置,主要用于在镜像铣削加工过程中对不同曲率、不同刚度的弱刚度薄壁件进行变刚度的随动、随形柔性支撑和实时的厚度控制及测量。
背景技术
大型轻质合金薄壁件、栅格件在航空航天领域有着广泛应用,大型薄壁件的传统加工方式包括化学铣和靠模铣削,镜像铣基于其高效、经济、环保的特点,已逐渐代替传统方式用于薄壁件的加工。镜像铣削过程中刀具和支撑头分别位于薄壁件两侧,沿薄壁件表面镜像对称移动。由于薄壁件刚性较弱,加工过程中很容易发生变形和振颤,但是又要求必须保证薄壁件的加工厚度。随动支撑头就是为了在加工过程中增强薄壁件的刚度,抑制薄壁件在切削力影响下的振颤,保证薄壁件的加工厚度,从而提高加工精度。
美国专利文献号US7682112公开了一种飞机蒙皮镜像加工的方法,该技术方案要求刀具与支撑点的完全正对,对控制要求很高且较难实现,另外支撑侧刚度不可变且无法测量加工厚度。
申请号为CN201310219875.0的中国专利公开了“一种用于镜像加工设备的多点柔性滚动支撑头”,该发明采用三个柔性滚动支撑部件,增加了支撑面积。但该发明采用弹簧支撑,通过更换弹簧改变支撑刚度,加工过程中难以实现,且对不同曲率和不同厚度的薄壁件适应性差,无法测量加工厚度。
申请号为201510038101.2的中国专利公开了“一种用于镜像加工的刚柔多点随动支撑头”,该发明中心支撑为刚性和圆周辅以弹簧柔性支撑。但该发明依靠弹簧被动支撑,加工过程中无法调节支撑头的刚度,无法测量加工厚度,对不同曲率薄壁件支撑过程中,各个支撑点支撑力不同。
上海工程技术大学王宁在论文中公开了“一种薄壁件镜像加工局部支撑装置”,该发明实现了多点支撑,并加入了超声测厚装置,能够对薄壁件厚度进行测量。但该发明并未考虑中心位置的支撑,且并未考虑超声测厚探头在测量过程中的位置调整问题。
发明内容
本发明的目的在于克服已有技术的缺点,提供一种能够实时反馈薄壁件加工厚度、满足不同曲率的薄壁件和不同厚度栅格件支撑要求且可以抑制加工过程中振动的集成式实时测厚的气动变刚度镜像铣柔性支撑装置。
本发明是通过以下技术方案实现:
本发明的集成式实时测厚的气动变刚度镜像铣柔性支撑装置,包括基座,在所述的基座的右侧固定有端盖,在所述的基座的最外围圆周方向开有与加工机器人连接用的通孔,在所述的基座上分别开有传感器固定阶梯孔和主螺纹通孔,所述的传感器固定阶梯孔的中心轴线和主螺纹通孔的中心轴线平行于所述的基座的中心轴线并且分别对称设置在所述的基座的中心轴线的两侧,所述的传感器固定阶梯孔的中心轴线、主螺纹通孔的中心轴线以及基座的中心轴线三线共面,一个机械式位移传感器固定在传感器固定阶梯孔内,一个主针型气缸通过壳体上的螺纹与主螺纹通孔螺纹连接,在所述的基座周围沿同一圆周方向均匀间隔的开有多个轴线分别与基座中心轴线平行设置的圆周螺纹通孔,多个辅针型气缸分别通过壳体上的螺纹一一对应的螺纹连接在每一个所述的圆周螺纹通孔中,所述的主针型气缸和多个辅针型气缸分别通过连接在各自气缸壳体螺纹上的锁紧螺母固定在基座上,在每一个辅针型气缸的活塞杆上螺纹连接有一个第一定位螺母,每一个辅针型气缸的活塞杆与设置在端盖内的转接杆螺纹连接,所述的第一定位螺母与转接杆的左端面压紧配合,在所述的转接杆的右端螺纹联接有辅万向球,所述的辅万向球左端面与转接杆右端面压紧配合,在与每个辅万向球沿水平方向一一对应的端盖的右壁上分别开有端盖通孔,所述的辅万向球能够通过端盖通孔前后伸缩,设置在端盖内的所述的机械式位移传感器的探测杆与主针型气缸的活塞杆通过转接板并联固定,在与基座的中心线同轴线处的所述的转接板上沿水平方向开有中心螺纹通孔,主万向球的左端与中心螺纹通孔螺纹连接,在与所述的主万向球沿水平方向对应的端盖的右壁上开有主万向球通孔,所述的主万向球能够通过主万向球通孔前后伸缩,所述的主针型气缸和多个辅针型气缸的无杆腔互相连通并与气泵相连。
本发明的有益效果是:
本发明采用机械式位移传感器,机械式位移传感器在使用时,探测杆与支撑侧薄壁件直接接触,通过计算,可以实时反馈薄壁件的加工厚度;
采用多个针型气缸作为多点变刚度支撑,增加了支撑的有效面积;通过控制针型气缸的压力,改变支撑装置的支撑刚度,从而有效抑制薄壁件振动;全部针型气缸的无杆腔互相连通,实现了相同的支撑力,不同的支撑位移,满足不同曲率薄壁件、不同厚度栅格件的支撑要求。
附图说明
图1位本发明的集成式实时测厚的气动变刚度镜像铣柔性支撑装置的立体图;
图2为图1所示的支撑装置的主视图;
图3为图2所示的支撑装置的左视图;
图4为图2所示的支撑装置去端盖后的主视图;
图5为图4所示的支撑装置的左视图;
图6为本发明的集成式实时测厚的气动变刚度镜像铣柔性支撑装置的支撑示意图。
具体实施方式
下面结合附图,对本发明的具体实施方式进行详细说明。
如附图所示,本发明集成式实时测厚的气动变刚度镜像铣柔性支撑装置15,包括基座1,在所述的基座1的右侧固定有端盖3,所述的端盖3可以与所述的基座1通过螺栓固定相连,在所述的基座1的最外围圆周方向开有与加工机器人连接用的通孔。
在所述的基座1上分别开有传感器固定阶梯孔和主螺纹通孔,所述的传感器固定阶梯孔的中心轴线和主螺纹通孔的中心轴线平行于所述的基座1的中心轴线并且分别位对称设置在所述的基座1的中心轴线的两侧,所述的传感器固定阶梯孔的中心轴线、主螺纹通孔的中心轴线以及基座1的中心轴线三线共面。
一个机械式位移传感器2固定在传感器固定阶梯孔内,作为本发明的一种实施方式,所述的机械式位移传感器2通过夹环10固定于所述的基座1上,所述的夹环10四角处开有通孔,螺钉通过通孔与基座1螺纹连接。一个主针型气缸7通过壳体上的螺纹与主螺纹通孔螺纹连接。
在所述的基座周围沿同一圆周方向均匀间隔的开有多个轴线分别与基座1中心轴线平行设置的圆周螺纹通孔,多个辅针型气缸9分别通过壳体上的螺纹一一对应的螺纹连接在每一个所述的圆周螺纹通孔中,所述的主针型气缸7和多个辅针型气缸9分别通过连接在各自气缸壳体螺纹上的锁紧螺母8固定在基座1上。
在每一个辅针型气缸9的活塞杆上螺纹连接有一个第一定位螺母11-1,每一个辅针型气缸9的活塞杆与设置在端盖内的转接杆13螺纹连接,所述的第一定位螺母11-1与转接杆13的左端面压紧配合,在所述的转接杆13的右端螺纹联接有辅万向球4,所述的辅万向球4左端面与转接杆13右端面压紧配合。在与每个辅万向球4沿水平方向一一对应的端盖的右壁上分别开有端盖通孔,所述的辅万向球能够通过端盖通孔前后伸缩。设置在端盖内的所述的机械式位移传感器2的探测杆与主针型气缸7的活塞杆通过转接板5并联固定,作为本发明的一种实施方式,所述的转接板5与探测杆通过螺纹连接在探测杆上的螺母12彼此锁紧固定,所述的转接板5与活塞杆通过螺纹连接在活塞杆上的第二定位螺母11-2彼此锁紧固定。
在与基座的中心线同轴线处的所述的转接板5上沿水平方向开有中心螺纹通孔,主万向球6的左端与中心螺纹通孔螺纹连接,在与所述的主万向球6沿水平方向对应的端盖的右壁上开有主万向球通孔,所述的主万向球6能够通过主万向球通孔前后伸缩。所述的主针型气缸和多个辅针型气缸的无杆腔互相连通并与气泵相连。
本装置中通过调整辅针型气缸9拧入圆周螺纹通孔的长度调整辅万向球4伸出端盖通孔的长度。通过调整主针型气缸7拧入主螺纹通孔的长度调整主万向球伸出端盖上通孔的长度,通过所述的转接板调整位移传感器2探测杆的伸出的初始长度,通过调节针型气缸的输入压力实现不同的支撑刚度。
所述的机械式位移传感器2能够市场购得,是基于差动变压原理的直线位移传感器。其壳体内置有弹簧,保证其探测杆在非工作时处于完全伸出状态,工作时,其探测杆接触到薄壁件后被压缩,被压缩位移量为主针型气缸的支撑位移;所述位移传感器2输出数据类型为模拟量。
装配过程中,所述的锁紧螺母8与基座1左端面压紧配合,基座1左端与机器人螺纹配合。当对薄壁件14镜像铣削加工时,预先调节锁紧螺母8和第一定位螺母11-1使辅万向球4右端面与端盖的右端面平齐,端盖右端面距离薄壁件一定距离时,辅针型气缸和主针型气缸充气,辅万向球和主万向球伸出,与薄壁件接触。在加工过程中,支撑装置15跟随刀具16镜像移动,机械式位移传感器2通过主万向球的移动实时反馈薄壁件加工厚度,主针型气缸和辅针型气缸对薄壁件进行变刚度支撑,抑制薄壁件的变形和振动;调节主针型气缸和辅针型气缸的输入压力,满足薄壁件对支撑头不同支撑刚度、不同支撑力的要求;针型气缸在保证输出力的情况下,根据薄壁件形状调节主针型气缸和辅针型气缸的位移,从而改变主万向球和辅万向球的位置,满足不同曲率、不同厚度薄壁件的支撑要求;主针型气缸、位移传感器、转接板及主万向球的支撑结构既能够对薄壁件进行支撑,又能够保证时时与薄壁件贴合,反馈薄壁件加工厚度。

Claims (1)

1.集成式实时测厚的气动变刚度镜像铣柔性支撑装置,包括基座,在所述的基座的右侧固定有端盖,在所述的基座的最外围圆周方向开有与加工机器人连接用的通孔,其特征在于:在所述的基座上分别开有传感器固定阶梯孔和主螺纹通孔,所述的传感器固定阶梯孔的中心轴线和主螺纹通孔的中心轴线平行于所述的基座的中心轴线并且分别对称设置在所述的基座的中心轴线的两侧,所述的传感器固定阶梯孔的中心轴线、主螺纹通孔的中心轴线以及基座的中心轴线三线共面,一个机械式位移传感器固定在传感器固定阶梯孔内,一个主针型气缸通过壳体上的螺纹与主螺纹通孔螺纹连接,在所述的基座周围沿同一圆周方向均匀间隔的开有多个轴线分别与基座中心轴线平行设置的圆周螺纹通孔,多个辅针型气缸分别通过壳体上的螺纹一一对应的螺纹连接在每一个所述的圆周螺纹通孔中,所述的主针型气缸和多个辅针型气缸分别通过连接在各自气缸壳体螺纹上的锁紧螺母固定在基座上,在每一个辅针型气缸的活塞杆上螺纹连接有一个第一定位螺母,每一个辅针型气缸的活塞杆与设置在端盖内的转接杆螺纹连接,所述的第一定位螺母与转接杆的左端面压紧配合,在所述的转接杆的右端螺纹联接有辅万向球,所述的辅万向球左端面与转接杆右端面压紧配合,在与每个辅万向球沿水平方向一一对应的端盖的右壁上分别开有端盖通孔,所述的辅万向球能够通过端盖通孔前后伸缩,设置在端盖内的所述的机械式位移传感器的探测杆与主针型气缸的活塞杆通过转接板并联固定,在与基座的中心线同轴线处的所述的转接板上沿水平方向开有中心螺纹通孔,主万向球的左端与中心螺纹通孔螺纹连接,在与所述的主万向球沿水平方向对应的端盖的右壁上开有主万向球通孔,所述的主万向球能够通过主万向球通孔前后伸缩,所述的主针型气缸和多个辅针型气缸的无杆腔互相连通并与气泵相连。
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