一种大型薄壁件支撑装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109676420A(43)申请公布日2019.04.26(21)申请号201910124314.5(22)申请日2019.02.19(71)申请人大连理工大学地址116024辽宁省大连市甘井子区凌工路2号(72)发明人郭江王斌(74)专利代理机构大连理工大学专利中心21200代理人李晓亮潘迅(51)Int.Cl.B23Q3/08(2006.01)B23C3/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种大型薄壁件支撑装置及方法(57)摘要一种大型薄壁件支撑装置及方法，属于精密加工支撑技术领域。大型薄壁件支撑装置包括加工装置和支撑装置，工件位于加工装置与支撑装置的中间，采用柔性夹持的方式对其四周进行夹紧。加工装置中的刀具与铁芯连接，铁芯上缠绕线圈，线圈通电时周围产生磁场，刀具刃部与工件加工侧接触。该支撑方法采用磁流变液技术与射流支撑技术相结合，利用射流冲击力抵消部分铣削力；通过改变线圈电流大小及绕向方式，对磁场强度进行控制，磁流变液瞬间固化，对工件进行支撑。本发明采用磁流变液，响应速度快，支撑力可控，能够实现对工件的柔性随动支撑，防止加工过程中的颤振，同时磁流变液可回收进行循环利用。CN109676420ACN109676420A权利要求书1/1页1.一种大型薄壁件支撑装置，其特征在于，该装置包括加工装置、支撑装置和辅助装置实现；工件(4)位于加工装置与支撑装置的中间，采用柔性夹持的方式对其四周进行夹紧；所述的加工装置包括刀具(3)、线圈(2)、铁芯(1)、伺服驱动装置；所述的刀具(3)与伺服驱动装置连接，在伺服驱动装置的控制下按照加工路径进行移动，刀具端部与铁芯(1)连接，铁芯(1)上缠绕线圈(2)，线圈(2)通电时周围产生磁场，能够通过改变线圈(2)中电流大小及绕向方式，对磁场强度进行精确控制，进而控制支撑力大小；刀具(3)刃部与工件(4)加工侧接触，用于去除工件(4)材料；所述的支撑装置包括喷嘴(9)、磁流变液(8)、磁性颗粒(7)、固化的磁流变液(6)和磁性颗粒链(5)；所述的喷嘴(9)位于工件(4)另一侧，内部设有一个通孔，作为磁流变液(8)流动的通道，喷嘴(9)与伺服驱动装置连接，能够实现X、Y、Z三个方向的移动，保证支撑能够随刀具(3)一起移动，保证工件的加工刚度；所述的磁性颗粒(7)分散在磁流变液(8)中，磁流变液(8)通过喷嘴(9)射出，线圈(2)在通电情况下，磁流变液(8)内的磁性颗粒(7)在磁场力作用下聚集形成磁性颗粒链(5)，使磁流变液(8)转变成固化的磁流变液(8)，固化的磁流变液(6)在工件(4)表面附近，对工件(4)起到支撑作用；所述的辅助装置包括收集箱(10)、磁铁(11)、软管(12)和液压泵(13)；所述的收集箱(10)位于射流的正下方，收集箱(10)与伺服驱动装置连接，跟随喷嘴(9)移动；收集箱(10)收集从工件(4)流下来和飞溅在空中磁流变液(8)；所述的磁铁(11)位于收集箱(10)的下方，用来提供磁场，可以将磁流变液(8)吸引到收集箱(10)中；所述的软管(12)与收集箱(10)，液压泵(13)和喷嘴(9)连接，将磁流变液(8)从收集箱(10)运送到喷嘴里，实现磁流变液(8)的循环利用；所述的液压泵(13)与软管连接，将磁流变液(8)以一定的速度和压力注入喷嘴(9)中。2.一种基于权利要求1所述装置实现的大型薄壁件支撑方法，其特征在于，该方法基于加工装置和支撑装置实现，包括以下步骤：第一步，根据铣削力大小，设定喷嘴(9)射流冲击力的大小，使射流冲击力能够抵消大部分铣削力，同时根据喷嘴(9)直径得到射流初始区域的大小；第二步，根据磁场力与射流冲击力之和与铣削力相互抵消，可以得到所需要的磁场力大小；根据磁场力大小，设计所需要的磁场强度和电流，以及线圈(2)的匝数和排列方式；按照所需要的磁场安装线圈(2)；第三步，使线圈(2)通电产生磁场，刀具(3)移动到加工初始位置；第四步，通过伺服驱动机构控制喷嘴(9)移动到刀具(3)相对于工件(4)的另一侧，同时保证喷嘴(9)与工件(4)之间的距离在射流初始段区域内；启动液压泵(13)，使磁流变液(8)从喷嘴(9)射出，此时，磁流变液(8)在磁场的作用下固化，对工件(4)进行支撑；将磁铁(11)装在收集箱(10)上，收集箱通过伺服驱动装置移动，保证收集箱一直处于射流正下方；第五步，通过伺服驱动装置控制刀具(3)按照加工轨迹和姿态进行加工，同时控制喷嘴(9)随刀具(3)移动，实现对工件(4)的随动支撑；第六步，加工结束后，线圈(2)断电，刀具(3)移动到初始位置；关闭液压泵(13)，喷嘴(9)停止喷射磁流变液(8)，同时移动到初始位置。2CN109