薄壁蜂窝结构件加工的非接触辅助支撑装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115446367A(43)申请公布日2022.12.09(21)申请号202211246250.4B23Q11/00(2006.01)(22)申请日2022.10.12(71)申请人烟台大学地址264005山东省烟台市莱山区清泉路32号申请人滨州魏桥国科高等技术研究院(72)发明人夏德伟魏作山卢文义周丽朱维金(74)专利代理机构烟台双联专利事务所(普通合伙)37225专利代理师申国栋(51)Int.Cl.B23C3/00(2006.01)B23C9/00(2006.01)B23Q11/10(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图5页(54)发明名称薄壁蜂窝结构件加工的非接触辅助支撑装置(57)摘要本发明公开了薄壁蜂窝结构件加工的非接触辅助支撑装置。装置包含机床、桁架、随动运动器、工作台、夹具、工件、主轴、刀具、末端执行器、力传感器、第一气路接头、第二气路接头、气压力传感器。主轴能够驱动刀具对工件进行高速旋转铣削，末端执行器通过恒压气泵对气流输入或输出与工件之间形成增压气路或者负压气流，对工件施加空间矢量力；机床能够驱动工作台相对刀具做进给运动，通过调节末端执行器与工件的相对空间间隙实现调整非接触随动支撑推力或非接触随动支撑拉力的大小，实时维持刀具对工件稳定的高速旋转铣削。本发明的装置能够有效避免高速旋转铣削过程中的过切现象和冲击振动的发生。CN115446367ACN115446367A权利要求书1/1页1.薄壁蜂窝结构件加工的非接触辅助支撑装置，其特征在于包含机床、桁架、随动运动器、工作台、夹具、工件、主轴、刀具、末端执行器、力传感器、第一气路接头、第二气路接头、气压力传感器；机床和桁架水平安装，工作台安装于机床上，工件通过夹具悬臂安装于工作台上，机床上制有主轴，主轴末端安装有刀具；随动运动器通过固定端安装于桁架桁架上，随动运动器的运动端顺序串联安装力传感器与末端执行器，力传感器能够在线感知加工过程中沿着工件壁厚方向的振动，末端执行器两侧分别安装有第一气路接头、第二气路接头，并且末端执行器通过第一气路接头连接气压力传感器，末端执行器通过第二气路接头连接恒压气泵，通过气压力传感器在线感知加工过程中气压的波动；主轴能够驱动刀具对工件进行高速旋转铣削，末端执行器通过恒压气泵对气流输入或输出与工件之间形成增压气路或者负压气流，对工件施加空间矢量力，即实现对工件施加非接触随动支撑推力或非接触随动支撑拉力；机床能够驱动工作台相对刀具做进给运动，并且进给运动方向大于等于三个自由度，通过调节末端执行器与工件的相对空间间隙实现调整非接触随动支撑推力或非接触随动支撑拉力的大小，实时维持刀具对工件稳定的高速旋转铣削。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，末端执行器包含法兰、机械接口、管腔、密封焊缝、转接块、半椭球体。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，法兰上制有机械接口，螺栓穿过机械接口将法兰与力传感器固定，法兰与转接块一端通过管腔903连通，转接块另一端与半椭球体连通，密封焊缝将转接块分别与管腔、半椭球体之间的缝隙密封。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，半椭球体上制有中心孔和半环体。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，力传感器为六维力传感器。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述刀具为球头铣刀。7.一种采用权利要求1所述一种薄壁蜂窝结构件加工的非接触辅助支撑装置的铣削方法，其特征在于包括以下步骤：1．安装工件：将工件通过夹具安装至工作台上，使工件的加工面正对刀具；2．参数设置：调整铣削系统和支撑系统参数；3．切削：切削过程中，末端执行器的中心通孔通过流向工件背面的高压气流，产生对工件的非接触随动支撑推力以阻止工件和刀具发生分离从而避免冲击振动的发生；在轴向切深较大的工况下，中末端执行器的中心通孔通过远离工件背面的逆向负压气流，产生对工件的非接触随动支撑拉力从而避免过切的发生。2CN115446367A说明书1/6页薄壁蜂窝结构件加工的非接触辅助支撑装置技术领域[0001]本发明涉及弱刚性薄壁构件的高效高精度加工领域，具体涉及的是一种薄壁蜂窝结构件加工的非接触辅助支撑装置。背景技术[0002]薄壁蜂窝结构目的是为了减轻本体重量，这些薄壁结构的特点包括空间尺寸大，型面复杂。早期，由于加工技术落后，通常采用分步制造，然后装配成型的方法加工这些薄壁结构，即一个复杂的大型结构件通常被分解为许多具有简单拓扑结构且容易加工的零件，这些具有简单拓扑结构的零件加工完毕后，通过焊接或铆接获得最终薄壁结构。铆接或焊接加工的薄壁结构在连接处强度和一致性难以保证，失效通常发生在铆接缝或者焊接缝处。为提高薄壁结构的强度和一致性，提出了整体式加工方法，即通过材料去除直接从