CN109202477B - 一种柔性支撑装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在线测厚用的柔性支撑装置。该装置包括安装套筒、超声测头安装座、缓冲座、弹性元件和支撑块。其中，安装套筒为筒形结构，安装套筒的一端安装在镜像铣削设备的支撑摆角头上；超声测头安装座为筒形结构，用于安装超声测头，超声测头安装座套设在安装套筒的另一端的筒腔内，可沿安装套筒的轴线移动；缓冲座设在安装套筒的另一端的筒腔内，缓冲座套设在超声测头安装座的外周，缓冲座与超声测头安装座的筒壁之间形成缓冲空间；弹性元件设在缓冲空间内，弹性元件连接缓冲座与超声测头安装座，弹性元件随超声测头安装座的移动而伸缩；支撑块安装在超声测头安装座的外端面，在检测零件厚度时，支撑块的外端面接触待检测零件。

Description

一种柔性支撑装置

技术领域

本发明涉及薄壁零件加工时的测厚技术领域，特别是涉及具有在线非接触测厚功能的镜像铣削设备中的一种柔性支撑装置。

背景技术

薄壁结构类零件包括飞机蒙皮、汽车覆盖件等，飞机大型金属机身蒙皮类零件的应用需求非常巨大，蒙皮结构复杂程度和加工精度随着飞机性能要求的提升而发生很大变化，传统加工工艺已经不能满足当前的绿色环保、节能减排、加工精度等要求。

镜像铣削技术是一种绿色环保和可持续发展的高效高精度机身蒙皮壁板类零件绿色制造方法。但是对于大型蒙皮零件，蒙皮曲面进行单点支撑支持，蒙皮是薄壁零件，在刀具对夹持点之间的悬空区域，特别是薄壁蒙皮施加切削力时，该部位蒙皮会不可避免地发生震颤，使切削深度和表面粗糙度无法控制，达不到蒙皮零件厚度尺寸的精度要求。目前在镜像铣削加工过程中，蒙皮厚度的测量装置主要采用传统的超声波测厚装置，测量过程中采用水基耦合剂供配与回收系统，极大的限制了测量的效率，并且现有的测厚装置不具备自动在线测厚装置，薄壁结构类零件的加工厚度测量需要在加工过程中由手持传统的超声波测厚仪人工完成，导致在后置补偿再加工过程支撑与加工不同步，极大的降低系统工作效率和影响加工质量。

因此，发明人提供了一种具有在线非接触测厚功能的镜像铣削设备中的柔性支撑装置。

发明内容

本发明实施例提供了一种柔性支撑装置，该装置通过在超声测头安装座与缓冲座之间设置了弹性元件，解决了现有镜像铣削设备在对薄壁类零件进行测厚时容易导致被测零件变形和振动的问题。

本发明的实施例提出了一种柔性支撑装置，该设备主要包括安装套筒、超声测头安装座、缓冲座、弹性元件和支撑块。其中，安装套筒为筒形结构，所述安装套筒的一端安装在镜像铣削设备的支撑摆角头上；超声测头安装座为筒形结构，用于安装超声测头，超声测头安装座套设在所述安装套筒的另一端的筒腔内，可沿所述安装套筒的轴线移动； 缓冲座设在所述安装套筒的另一端的筒腔内，所述缓冲座套设在所述超声测头安装座的外周，所述缓冲座与所述超声测头安装座的筒壁之间形成缓冲空间；弹性元件设在所述缓冲空间内，所述弹性元件连接所述缓冲座与所述超声测头安装座，所述弹性元件随所述超声测头安装座的移动而伸缩；支撑块安装在所述超声测头安装座的外端面，在检测零件厚度时，所述支撑块的外端面接触待检测零件。

在第一种可能的实现方式中，所述超声测头安装座的外筒壁上有凸台，所述凸台与所述缓冲座的缓冲端面之间形成所述缓冲空间，所述弹性元件一端与所述超声测头安装座的凸台连接，另一端与所述缓冲座的缓冲端面连接。

结合上述可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述超声测头安装座伸出所述缓冲座的端部设有用于安装第一锁紧螺母的外螺纹，所述第一锁紧螺母用于调节所述超声测头安装座的轴向位置。

结合上述可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，超声测头可拆卸的套设在所述超声测头安装座的筒腔中，所述超声测头的左端伸向所述超声测头安装座的筒腔外，朝向所述安装套筒一侧，所述超声测头的右端在所述超声测头安装座的筒腔内，朝向所述待检测的零件。

结合上述可能的实现方式，在第四种可能的实现方式中，所述超声测头的左端端部设有用于安装第二锁紧螺母的外螺纹，所述第二锁紧螺母用于调节所述超声测头的轴向位置。

结合上述可能的实现方式，在第五种可能的实现方式中，所述缓冲座为筒状结构，所述筒状缓冲座的一端为开有安装孔的所述缓冲端面，所述超声测头安装座伸出所述缓冲座的安装孔，所述筒状缓冲座的另一端为全开口的敞口端，所述超声测头安装座的凸台外径小于所述缓冲座筒腔的内径。

结合上述可能的实现方式，在第六种可能的实现方式中，所述弹性元件为弹簧，所述超声测头安装座轴向往复移动时，带动所述弹簧压缩或伸长，所述弹簧采用压缩弹簧或拉簧。

结合上述可能的实现方式，在第七种可能的实现方式中，所述支撑块的材料采用聚四氟乙烯，所述支撑块通过螺纹紧固件与所述超声测头安装座可拆卸连接。

结合上述可能的实现方式，在第八种可能的实现方式中，所述安装套筒与所述镜像铣削设备的支撑摆角头采用螺纹紧固件可拆卸连接，所述缓冲座与所述安装套筒采用螺纹紧固件可拆卸连接。

结合上述可能的实现方式，在第九种可能的实现方式中，所述螺纹紧固件均采用螺钉，所述螺钉均布设在相应的连接处。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的一种短模旋压成形装置的结构示意图。

图中：

1：第一螺钉；2：安装套筒；3：缓冲座；4：第二螺钉； 5：超声测头安装座；6：第三螺钉；7：超声测头；8：支撑块；9：弹性元件；10：第一锁紧螺母；11：第二锁紧螺母。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，但不能用来限制本发明的范围，即本发明不限于所描述的实施例，在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了零件、部件和连接方式的任何修改、替换和改进。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，术语“左端”、“右端”等指示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了克服现有技术的薄壁类零件在测厚中因局部変形和振动，影响测厚精度的问题，针对薄壁类零件的非接触式测厚功能的镜像铣削设备，发明了一种柔性支撑装置，通过采用柔性支撑装置非接触式的在线实时测量，将测厚数据传输至设备的数控系统，不仅克服了被测薄壁类零件的局部变形和振动问题，还能实现厚度加工误差补偿，保证零件加工满足精度要求。

如图1所示，一种柔性支撑装置，用于具有在线非接触测厚功能的镜像铣削设备，该柔性支撑装置主要包括了安装套筒2、缓冲座3、超声测头安装座5、超声测头7、支撑块8、弹性元件9和若干连接紧固件。其中，安装套筒2为筒形结构，安装套筒2的一端安装在镜像铣削设备的支撑摆角头上；超声测头安装座5为筒形结构，用于安装超声测头7，超声测头安装座5套设在安装套筒2的另一端的筒腔内，并且，可沿安装套筒2的轴线移动； 缓冲座3设在安装套筒2的另一端的筒腔内，该缓冲座3套设在超声测头安装座5的外周，缓冲座3与超声测头安装座5的筒壁之间形成缓冲空间；弹性元件9设在缓冲空间内，该弹性元件9连接缓冲座3与超声测头安装座5，弹性元件9随超声测头安装座5的移动而伸缩；支撑块8安装在超声测头安装座5的外端面，在检测零件厚度时，该支撑块8的外端面接触待检测零件。

通过在安装套筒2内安装缓冲座3和超声测头安装座5，将超声测头7安装在超声测头安装座5的筒腔中，并且在缓冲座3与超声测头安装座5之间的间隙中设置弹性元件，当超声测头安装座5相对于安装套筒2的轴向往复移动时，超声测头安装座5与缓冲座3之间也发生相对位移，连接缓冲座3和超声测头安装座5的弹性元件9将随着两者之间的相对位移而伸缩。当对待测的薄壁类零件进行测厚检测时，只需将支撑块8与待测的薄壁类零件进行光滑接触，超声测头7与待测待测零件表面不直接接触，在超声测头安装座5受力后会有相对的位移，由于安装了弹性元件9，对该位移有一定缓冲，从而避免了薄壁类零件的局部変形和振动，能够完成对零件厚度的实时测量，保证了测量的精确度，从而为后续的厚度加工误差补偿作出准确的判断，保证了零件加工的精度要求。

本发明中，弹性元件9为弹簧，具体可以采用压缩弹簧或拉簧作为本发明的弹性元件，当超声探头安装座5轴向往复移动时，带动弹簧压缩或者伸长，由于弹簧特有的弹性缓冲，能够对受压力时的变形有抵抗缓冲作用，从而保证了被测量的薄壁类零件的变形和振动。

需要说明的是，本发明实施例中的薄壁类零件以飞机蒙皮为例进行说明，本大明的装置不限于是飞机蒙皮类零件的加工测厚，还可以是航空、航天、汽车等领域中专用薄壁结构类零件的加工测厚，均能适用。

优选地，超声测头安装座5的外筒壁上有凸台，该凸台与缓冲座3的缓冲端面之间形成缓冲空间，弹性元件9的一端与超声测头安装座3的凸台连接，另一端与缓冲座3的缓冲端面连接。

超声测头安装座5伸出缓冲座3的端部设有用于安装第一锁紧螺母10的外螺纹，该第一锁紧螺母10用于调节超声测头安装座5的轴向位置。

超声测头7可拆卸的套设在超声测头安装座5的筒腔内，将超声测头7的左端伸向超声测头安装座5的筒腔外，朝向安装套筒2的一侧，超声测头7的右端在超声测头安装座5的筒腔内，朝向待检测的零件，超声测头7的右端设有超声传感器。具体地，可以在超声测头7的左端端部设有用于安装第二锁紧螺母11的外螺纹，该第二锁紧螺母11用于调节超声测头7的轴向位置，同时能将调节超声测头7固定在超声测头安装座5的筒腔内。

优选地，缓冲座3为筒状结构，该筒状缓冲座3的一端为开有安装孔的缓冲端面，超声测头安装座5从缓冲座3的安装孔中伸出，筒状缓冲座的另一端为全开口的敞口端，超声测头安装座5的凸台外径小于缓冲座3筒腔的内径。超声测头安装座5的凸台与缓冲端面之间形成放置弹簧9的空隙，该空隙的深度可随着超声测头安装座5的移动而变化，为弹簧9的伸缩提供相适应的空间。

此外，由于支撑块8与蒙皮等薄壁类的零件表面直接接触，材料采用聚四氟乙烯，保证在与加工头法向随动的过程中，不划伤蒙皮零件表面，并且由于聚四氟乙烯材料的关系，其本身具有自润滑性能，使接触面具有润滑性，不会损伤零件表面。

需要说明的是，安装套筒2与镜像铣削设备的支撑摆角头采用螺纹紧固件可拆卸连接，缓冲座3与安装套筒2采用螺纹紧固件可拆卸连接，便于安装拆卸以及维护。具体的一般可以是采用螺钉，本发明的实施例中，安装套筒2的端部均布了6个 M6螺钉孔，通过相应的6个第一螺钉1将安装套筒2与镜像铣削设备的支撑摆角头连接，使安装套筒2可随支撑摆角头一起运动。在安装套筒2的另一端与缓冲座3也通过均布的6个第二螺钉4连接，实现了缓冲座3与安装套筒2的刚性连接。支撑块8与超声测头安装座5之间也可以通过均布第三螺钉6的方式实现可拆卸连接。其中，第一螺钉1、第二螺钉4和第三螺钉6可以是采用统一规格的螺钉，也可以是不同规格的螺钉，需根据实际需求进行合理设计选用，本发明不做限制。

综上所述，本发明的柔性支撑装置，整体采用圆周对称分布结构，使用时，当支撑块8与蒙皮接触时，预压弹簧9，使弹簧9始终保持一定的弹簧伸缩，保证支撑块8与蒙皮表面相接触。超声测头7安装在超声测头安装座5内，通过锁紧螺母保证超声测头7始终与超声测头安装座5及支撑块8保持一定的距离。支撑块8与蒙皮加工面的反面相接触，加强了薄壁蒙皮零件加工区域的刚性，同时超声测头7能实时在线非接触式测量蒙皮的厚度，把数据传输给控制系统，对加工程序进行补偿优化，提高了蒙皮零件的加工尺寸精度和表面粗糙度。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (6)

1.一种柔性支撑装置，其特征在于，包括：

安装套筒，为筒形结构，所述安装套筒的一端安装在镜像铣削设备的支撑摆角头上；

超声测头安装座，为筒形结构，用于安装超声测头，超声测头安装座套设在所述安装套筒的另一端的筒腔内，可沿所述安装套筒的轴线移动；

缓冲座，设在所述安装套筒的另一端的筒腔内，所述缓冲座套设在所述超声测头安装座的外周，所述缓冲座与所述超声测头安装座的筒壁之间形成缓冲空间；

弹性元件，设在所述缓冲空间内，所述弹性元件连接所述缓冲座与所述超声测头安装座，所述弹性元件随所述超声测头安装座的移动而伸缩；

支撑块，安装在所述超声测头安装座的外端面，在检测零件厚度时，所述支撑块的外端面接触待检测零件；

所述超声测头安装座的外筒壁上有凸台，所述凸台与所述缓冲座的缓冲端面之间形成所述缓冲空间，所述弹性元件一端与所述超声测头安装座的凸台连接，另一端与所述缓冲座的缓冲端面连接；

所述超声测头安装座伸出所述缓冲座的端部设有用于安装第一锁紧螺母的外螺纹，所述第一锁紧螺母用于调节所述超声测头安装座的轴向位置；

所述超声测头可拆卸的套设在所述超声测头安装座的筒腔中，所述超声测头的左端伸向所述超声测头安装座的筒腔外，朝向所述安装套筒一侧，所述超声测头的右端在所述超声测头安装座的筒腔内，朝向所述待检测的零件；

所述超声测头的左端端部设有用于安装第二锁紧螺母的外螺纹，所述第二锁紧螺母用于调节所述超声测头的轴向位置。

2.根据权利要求1所述的柔性支撑装置，其特征在于，所述缓冲座为筒状结构，所述筒状缓冲座的一端为开有安装孔的所述缓冲端面，所述超声测头安装座伸出所述缓冲座的安装孔，所述筒状缓冲座的另一端为全开口的敞口端，所述超声测头安装座的凸台外径小于所述缓冲座筒腔的内径。

3.根据权利要求1所述的柔性支撑装置，其特征在于，所述弹性元件为弹簧，所述超声测头安装座轴向往复移动时，带动所述弹簧压缩或伸长，所述弹簧采用压缩弹簧或拉簧。

4.根据权利要求1所述的柔性支撑装置，其特征在于，所述支撑块的材料采用聚四氟乙烯，所述支撑块通过螺纹紧固件与所述超声测头安装座可拆卸连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的柔性支撑装置，其特征在于，所述安装套筒与所述镜像铣削设备的支撑摆角头采用螺纹紧固件可拆卸连接，所述缓冲座与所述安装套筒采用螺纹紧固件可拆卸连接。

6.根据权利要求5所述的柔性支撑装置，其特征在于，所述螺纹紧固件均采用螺钉，所述螺钉均布设在相应的连接处。

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