薄壁件镜像铣削变刚度流固混合随动支撑装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种薄壁件镜像铣削变刚度流固混合随动支撑装置，包括外壳组件、接触式支撑组件以及液流非接触式测量支撑组件，其中：外壳组件对接触式支撑组件和液流非接触式测量支撑组件进行防护、固定、支撑；接触式支撑组件包括滚珠支撑头，滚珠支撑头对工件进行接触式支撑；液流非接触式测量支撑组件包括喷头，喷头对工件进行非接触式支撑。本发明专利技术用以解决大型薄壁件镜像铣削过程中的变形和振动问题。装置采用流固混合支撑方式既能提供足够的支撑力，又能防止工件支撑表面出现压痕和划伤。装置具有实时测厚的功能，并能通过调节气缸压力和液体压力实现变刚度主动抑振。

Variable stiffness FSM follow-up device for mirror milling of thin-walled parts

【技术实现步骤摘要】
薄壁件镜像铣削变刚度流固混合随动支撑装置
本专利技术涉及薄壁件加工领域，具体地，涉及一种薄壁件镜像铣削变刚度流固混合随动支撑装置。
技术介绍
大型薄壁件具有尺寸大、壁厚薄、刚性小的特点，在加工中容易发生颤振和变形。针对薄壁件加工的传统化铣方法具有效率低、污染大、精度低的缺点。近年发展起来的镜像铣成为代替化铣的新型绿色高效高精的薄壁件加工方法。镜像铣削加工通过在工件的两侧分别布置同步运动的加工头和支撑头，进而在加工过程中对弱刚性零件的加工区域进行局部支撑，减小薄壁件的加工振动和变形，实现薄壁件的高效率高精度的加工。目前的镜像铣削随动支撑装置大多采用固体支撑的方式，与工件的接触方式为滚动或滑动。为抑制薄壁件的振动和变形，支撑力不能过小，在较大的支撑力下，固体支撑的方式极易使工件表面产生划伤或压痕。目前的镜像铣削支撑装置很少能通过改变自身系统的动力学特性进行主动抑振，对变转速和变厚度等变参数切削导致的短时振动抑制作用不强。专利文献CN206550656U公开了一种薄壁件加工的流体随动辅助支撑装置，采用液体随动辅助支撑装置对薄壁件进行支撑，以减小动态切削力对工件变形的影响，通过流体的阻尼抑制切削加工过程中的薄壁振动，该专利技术具有支撑装置随动方便、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。但上述专利文献的支撑装置与铣削端固定在一起，受到加工空间约束，无法对大型薄壁件进行支撑。该专利文献采用单一的流体支撑，支撑力较小，刚性较弱，抑振和减小变形的效果有时甚至不如固体支撑装置，而且该装置没有实时测量和主动抑振的功能。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种薄壁件镜像铣削变刚度流固混合随动支撑装置。根据本专利技术提供的一种薄壁件镜像铣削变刚度流固混合随动支撑装置，包括外壳组件、接触式支撑组件以及液流非接触式测量支撑组件，其中：所述外壳组件对接触式支撑组件和液流非接触式测量支撑组件进行防护、固定、支撑；接触式支撑组件包括滚珠支撑头，滚珠支撑头对工件进行接触式支撑；液流非接触式测量支撑组件包括喷头，喷头对工件进行非接触式支撑。优选地，所述接触式支撑组件还包括安装座部件和支撑气缸，其中：安装座部件与外壳组件连接，支撑气缸安装在安装座部件上，并驱动滚珠支撑头伸缩运动。优选地，所述液流非接触式测量支撑组件还包括超声测厚传感器和电涡流传感器，其中：超声测厚传感器位于喷头内部，并对工件的厚度进行测量；电涡流传感器分布在喷头周向，测量与工件之间的距离。优选地，所述外壳组件包括支撑外壳和前端盖板，支撑外壳上开有安装孔，用于和外部驱动装置连接，前端盖板和接触式支撑组件接触，并将接触式支撑组件固定在外壳组件上。优选地，所述滚珠支撑头的顶端为滚珠，滚珠能够贴合在工件表面，对工件进行支撑。优选地，所述滚珠支撑头设置有多个，多个滚珠支撑头分布在喷头周向上。优选地，每个滚珠支撑头对应设置有一个支撑气缸，每个滚珠支撑头均独立控制。优选地，所述前端盖板的中部设置有安装孔，所述喷头自所述安装孔伸出。优选地，所述喷头的内腔设置为倒锥形。优选地，所述喷头通过一根或者多根水管外接水泵。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：1、本专利技术通过采用滚珠支撑的接触式支撑结构，避免了支撑表面的划伤。2、本专利技术通过采用喷头喷出液体对工件进行非接触式支撑，减少工件支撑表面的压痕。3、本专利技术通过采用超声波测厚传感器，用于对薄壁件的厚度进行测量，实现壁厚的实时监测。4、本专利技术通过采用电涡流传感器，实现对薄壁件和支撑装置的距离进行测量，保证形成一定厚度的液体区保证液体支撑压力。5、本专利技术通过采用流固混合支撑方式，以提供足够的支撑力。6、本专利技术通过采用调节气缸压力和液体压力，实现变刚度主动抑振。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为薄壁件镜像铣削变刚度流固混合随动支撑装置的整体结构示意图；图2为薄壁件镜像铣削变刚度流固混合随动支撑装置的外壳组件示意图；图3为薄壁件镜像铣削变刚度流固混合随动支撑装置的接触式支撑组件示意图；图4为薄壁件镜像铣削变刚度流固混合随动支撑装置的液流非接触式测量支撑组件示意图。图中示出：1-外壳组件2-接触式支撑组件3-液流非接触式测量支撑组件4-工件5-支撑外壳6-前端盖板7-安装座部件8-滚珠支撑头9-支撑气缸10-喷头11-超声测厚传感器12-电涡流传感器具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。如图1至图4所示，根据本专利技术提供的壁件镜像铣削变刚度流固混合随动支撑装置，包括外壳组件1、接触式支撑组件2以及液流非接触式测量支撑组件3；外壳组件1位于装置的外部，用于防护装置内部机构并对内部机构进行支撑和固定。外壳组件1包括支撑外壳5和前端盖板6，支撑外壳5上开有安装孔用于和驱动机械通过螺纹进行连接，前端盖板6和接触式支撑组件2接触，并通过螺纹连接的方式将接触式支撑组件2固定在所述的外壳组件1上。接触式支撑组件2的前端为滚珠支撑头8，从外壳组件1中伸出，对工件4进行接触式支撑，滚珠支撑头8的顶部为滚珠，滚珠贴合工件4表面，在加工中对工件4局部起到支撑作用，以减小薄壁件的振动和变形，减少工件4表面的划伤。接触式支撑组件2的后端为支撑气缸9，支撑气缸9固定在安装座部件7上，用以提供支撑力，用于驱动滚珠支撑头8。滚珠支撑头8与支撑气缸9连接，跟随支撑气缸9进行伸缩运动并与工件4表面滚动接触。滚珠支撑头8与支撑气缸9一一对应并可独立控制，并以喷头10为中心均匀分布。通过改变支撑气缸9的压力，从而改变滚珠支撑头8与工件4的顶紧压力，并改变系统的刚度，实现对薄壁件的主动抑振。安装座部件7与外壳组件1相连接。液流非接触式测量支撑组件3包括喷头10、超声测厚传感器11、电涡流传感器12；喷头10位于中部，喷头10通过喷出液体作为耦合剂，对工件4进行非接触式支撑，超声波测厚传感器11位于喷头10内部，以喷头10喷出的液体作为耦合剂，通过工件4前表面后后表面返回的信号差，对工件4的厚度进行测量。将测得的厚度实时反馈给控制系统，实现薄壁件壁厚闭环控制。电涡流传感器12均匀分布在喷头10周围，前端从装置中露出。电涡流传感器12用于对薄壁件和支撑装置的距离进行测量，从而形成一定厚度的液体区保证液体支撑压力。喷头10中的液体由外置水泵通过一根或多根水管提供，喷头10的内腔近似为倒锥形，起到汇聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄壁件镜像铣削变刚度流固混合随动支撑装置，其特征在于，包括外壳组件、接触式支撑组件以及液流非接触式测量支撑组件，其中：/n所述外壳组件对接触式支撑组件和液流非接触式测量支撑组件进行防护、固定、支撑；/n接触式支撑组件包括滚珠支撑头，滚珠支撑头对工件进行接触式支撑；/n液流非接触式测量支撑组件包括喷头，喷头对工件进行非接触式支撑。/n

【技术特征摘要】
1.一种薄壁件镜像铣削变刚度流固混合随动支撑装置，其特征在于，包括外壳组件、接触式支撑组件以及液流非接触式测量支撑组件，其中：
所述外壳组件对接触式支撑组件和液流非接触式测量支撑组件进行防护、固定、支撑；
接触式支撑组件包括滚珠支撑头，滚珠支撑头对工件进行接触式支撑；
液流非接触式测量支撑组件包括喷头，喷头对工件进行非接触式支撑。


2.根据权利要求1所述的薄壁件镜像铣削变刚度流固混合随动支撑装置，其特征在于，所述接触式支撑组件还包括安装座部件和支撑气缸，其中：
安装座部件与外壳组件连接，支撑气缸安装在安装座部件上，并驱动滚珠支撑头伸缩运动。


3.根据权利要求1所述的薄壁件镜像铣削变刚度流固混合随动支撑装置，其特征在于，所述液流非接触式测量支撑组件还包括超声测厚传感器和电涡流传感器，其中：
超声测厚传感器位于喷头内部，并对工件的厚度进行测量；
电涡流传感器分布在喷头周向，测量与工件之间的距离。


4.根据权利要求1所述的薄壁件镜像铣削变刚度流固混合随动支撑装置，其特征在于，所述外壳组件包括支撑外壳和前端盖板，支撑外壳上...

【专利技术属性】
技术研发人员：毕庆贞，董浩琪，欧阳罗辉，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31