本發(fā)明涉及一種薄壁件鏡像銑削加工的支撐裝置，主要用于在鏡像銑削加工過程中對弱剛度的不同曲率的薄壁件進(jìn)行變剛度的柔性支撐和實(shí)時測厚。

背景技術(shù)：

大型輕質(zhì)合金薄壁蒙皮構(gòu)件在航空航天領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用，大型蒙皮薄壁板的傳統(tǒng)加工方式是化學(xué)銑和靠模銑削，相對于傳統(tǒng)方式，鏡像銑削基于其高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的特點(diǎn)，已越來越多的應(yīng)用于薄壁件的加工。鏡像銑削過程中刀具和支撐頭分別位于薄壁件兩側(cè)，沿薄壁件表面鏡像對稱移動，始終保持點(diǎn)對點(diǎn)法向支撐。由于薄壁件厚度薄，其剛性較弱，在加工過程中會發(fā)生變形和振顫。隨動支撐頭就是為了抑制銑削過程中薄壁件與刀具接觸過程自身的振顫，增強(qiáng)薄壁件剛度，從而提高加工精度。

美國專利文獻(xiàn)號US7682112公開了一種飛機(jī)蒙皮鏡像加工的方法,該技術(shù)方案要求刀具與支撐點(diǎn)移動保持同步，控制復(fù)雜且難實(shí)現(xiàn)刀具與支撐點(diǎn)的完全正對；而且是剛性支撐，支撐頭不能抑制加工過程中的振顫現(xiàn)象。

申請?zhí)枮?01410219875.0的中國專利公開了一種用于鏡像加工設(shè)備的多點(diǎn)柔性滾動支撐頭。該專利通過三個柔性滾動支撐部件，增加了支撐面積，降低控制難度，較好的抑制了工件振顫。但該發(fā)明采用滾輪支撐，摩擦力較大，平面內(nèi)移動較差，易對薄壁件造成劃痕；彈簧剛度恒定，支撐點(diǎn)不同位移輸出不同的支撐力，對不同曲率薄壁件的適應(yīng)性較差。

申請?zhí)枮?01510038101.2的中國專利公開了一種用于鏡像加工的剛?cè)岫帱c(diǎn)隨動支撐頭。該發(fā)明同時考慮支撐的剛性和柔性要求，能夠抑制振動。但該發(fā)明只是依靠彈簧被動支撐，無法主動調(diào)節(jié)支撐頭的剛度；而且，無法在保證支撐力相同的情況下適應(yīng)薄壁件不同曲率的支撐要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種能夠?qū)崟r測量薄壁件厚度、抑制薄壁件的變形、滿足不同曲率的薄壁件支撐要求并且可以大幅度減小隨動支撐過程中摩擦和劃痕的實(shí)時測厚的氣動式變剛度的柔性鏡像銑削支撐頭。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

本發(fā)明實(shí)時測厚的氣動式變剛度的柔性鏡像銑削支撐頭，包括底座,在所述的底座上固定有基座，在所述的基座中間位置開有中心通孔，在所述的中心通孔周圍沿同一圓周方向均勻的開有多個軸線與中心通孔軸線平行設(shè)置的圓弧通孔，在與所述的多個圓弧通孔的兩個圓弧端和中心通孔相對應(yīng)的底座位置處分別開有圓周安裝螺紋通孔和中心階梯螺紋孔，在所述的中心通孔內(nèi)滑動連接有探頭殼體，在所述的探頭殼體內(nèi)固定有基于超聲波原理的測厚探頭，所述的測厚探頭的頂端為球面，在所述的探頭殼體左端螺紋連接有探頭螺塞，在每一個圓弧通孔內(nèi)的兩個圓弧端處分別安裝有一個萬向滾珠，一個轉(zhuǎn)接螺塞的右端螺紋連接在中心階梯螺紋孔內(nèi)，多個內(nèi)六角螺塞的右端分別一一對應(yīng)的螺紋連接在圓周安裝螺紋通孔內(nèi)，在所述的轉(zhuǎn)接螺塞左端中間開有螺紋連接孔，在所述的轉(zhuǎn)接螺塞的右端中間以及每一個內(nèi)六角螺塞的右端中間分別開有氣動缸安裝孔，在所述的每一個氣動缸安裝孔內(nèi)分別安裝有一個氣動缸的缸體，所述的氣動缸的缸體的左端與氣動缸安裝孔左側(cè)通過密封墊圈壓緊配合并且所述的氣動缸的缸體與氣動缸安裝孔的右側(cè)螺紋連接，在每一個所述的氣動缸的缸體伸出氣動缸安裝孔的部分上螺紋連接有一個鎖緊螺母，所述的鎖緊螺母與內(nèi)六角螺塞的右端面或者轉(zhuǎn)接螺塞的右端面壓緊配合，在每一個所述的氣動缸的活塞桿上設(shè)置有外螺紋并螺紋連接有定位螺母，在所述的轉(zhuǎn)接螺塞上開有氣體通道，在所述的內(nèi)六角螺塞上開有氣管接口，氣動缸通過所述的氣體通道或者氣管接口與外部氣動系統(tǒng)相連接，位于中心通孔內(nèi)的所述的氣動缸的活塞桿與探頭螺塞沿水平方向螺紋連接，位于圓弧通孔內(nèi)的所述的氣動缸的活塞桿分別與同軸線設(shè)置的萬向滾珠的光桿上的內(nèi)螺紋沿水平方向螺紋連接，在所述的基座的圓周側(cè)壁上加工有多個對稱設(shè)置的弧形槽，所述的測厚探頭的信號線依次經(jīng)過探頭螺塞上設(shè)置的偏心通孔、基座側(cè)壁上的通孔及弧形槽與控制系統(tǒng)相連。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的有益效果是：本發(fā)明采用超聲波測厚探頭，可以實(shí)時測量薄壁件的壁厚；采用多點(diǎn)可變剛度支撐，增加了支撐的有效面積，降低了系統(tǒng)的控制難度；通過改變氣動缸的輸入壓力，改變支撐頭的支撐剛度，從而改變薄壁件振動狀態(tài)，達(dá)到有效抑制振顫的效果；六個氣動缸互相連通，保證輸出的支撐力大小一致的條件下，各個萬向滾珠伸出長度不同，滿足薄壁件不同曲率的支撐要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的氣動式變剛度的柔性鏡像銑削支撐頭的立體圖；

圖2為圖1所示的支撐頭的主視圖；

圖3為圖2所示的支撐頭的左視圖；

圖4為圖2所示的支撐頭的右視圖；

圖5為圖3所示的支撐頭的A-A剖面圖；

圖6為本發(fā)明圖1所示的支撐頭的測厚探頭和氣動缸支撐的半剖圖；

圖7為本發(fā)明圖1所示的支撐頭的萬向滾珠和氣動缸支撐的半剖圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。下述各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而并非對本發(fā)明的限制。

如附圖所示，本發(fā)明實(shí)時測厚的氣動式變剛度的柔性鏡像銑削支撐頭，包括底座6,在所述的底座6上固定有基座1，在所述的基座1中間位置開有中心通孔，在所述的中心通孔周圍沿同一圓周方向均勻的開有多個軸線與中心通孔軸線平行設(shè)置的圓弧通孔14，在與所述的多個圓弧通孔的兩個圓弧端和中心通孔相對應(yīng)的底座6位置處分別開有圓周安裝螺紋通孔12和中心階梯螺紋孔，在所述的中心通孔內(nèi)滑動連接有探頭殼體7，在所述的探頭殼體7內(nèi)固定有基于超聲波原理的測厚探頭3，所述的測厚探頭3的頂端為球面，在所述的探頭殼體7左端螺紋連接有探頭螺塞11，在每一個圓弧通孔內(nèi)的兩個圓弧端處分別安裝有一個萬向滾珠2，以利于萬向滾珠2的安裝與伸縮。

一個轉(zhuǎn)接螺塞5的右端螺紋連接在中心階梯螺紋內(nèi)，多個內(nèi)六角螺塞4的右端分別一一對應(yīng)的螺紋連接在圓周安裝螺紋通孔12內(nèi)，在所述的轉(zhuǎn)接螺塞5左端中間開有螺紋連接孔，在所述的轉(zhuǎn)接螺塞5的右端中間以及每一個內(nèi)六角螺塞4的右端中間分別開有氣動缸安裝孔13，在所述的每一個氣動缸安裝孔內(nèi)分別安裝有一個氣動缸8的缸體，所述的氣動缸8的缸體的左端與氣動缸安裝孔13左側(cè)通過密封墊圈壓緊配合并且所述的氣動缸8的缸體與氣動缸安裝孔13的右側(cè)螺紋連接，通過密封墊圈保證氣動缸8的氣密性。在每一個所述的氣動缸8的缸體伸出氣動缸安裝孔13的部分上螺紋連接有一個鎖緊螺母9，所述的鎖緊螺母與內(nèi)六角螺塞4的右端面或者轉(zhuǎn)接螺塞5的右端面壓緊配合，用于氣動缸8的固定。在每一個所述的氣動缸8的活塞桿上設(shè)置有外螺紋并螺紋連接有定位螺母10，在所述的轉(zhuǎn)接螺塞5上開有氣體通道t，在所述的內(nèi)六角螺塞4上開有氣管接口17，氣動缸8通過所述的氣體通道t或者氣管接口17與外部氣動系統(tǒng)相連接。位于中心通孔內(nèi)的所述的氣動缸8的活塞桿與探頭螺塞11沿水平方向螺紋連接，位于圓弧通孔內(nèi)的所述的氣動缸8的活塞桿分別與同軸線設(shè)置的萬向滾珠2的光桿上的內(nèi)螺紋沿水平方向螺紋連接。在所述的基座1的圓周側(cè)壁上加工有多個對稱設(shè)置的弧形槽15，所述的測厚探頭3的信號線依次經(jīng)過探頭螺塞11上設(shè)置的偏心通孔、基座1側(cè)壁上的通孔16及弧形槽15與控制系統(tǒng)相連?；⌒尾?5的設(shè)置既減輕了支撐頭重量，又利于測厚信號線的引出。

本裝置中所述的氣動缸8的活塞桿和缸體均加工有螺紋，活塞桿上裝有定位螺母10，對萬向滾珠2以及測厚探頭3固定和定位；缸體上裝有鎖緊螺母9，用于氣動缸8的固定。

本裝置中通過控制內(nèi)六角螺塞4和轉(zhuǎn)接螺塞5擰入圓周安裝螺紋通孔12和中心階梯螺紋孔的長度調(diào)整萬向滾珠2和測厚探頭3的伸出長度。通過調(diào)整定位螺母10調(diào)整萬向滾珠2和測厚探頭3的位置，通過調(diào)節(jié)氣動缸8的輸入壓力實(shí)現(xiàn)不同的柔性支撐剛度。

所述的萬向滾珠2能夠市場購得，萬向滾珠2中的大鋼球與殼體間裝有若干小鋼珠，變滑動摩擦為滾動摩擦，保證重載荷下薄壁件的自由移動；大鋼球與薄壁件滾動接觸，球面可與任何曲率的薄壁件表面相切，避免了薄壁件支撐過程中的摩擦和劃痕問題。

所述的測厚探頭3能夠市場購得，是基于超聲波原理的測厚儀器。其頂端為球面，可與任何曲率的薄壁件表面相切，避免了探頭移動過程中薄壁件對測厚探頭3的摩擦和劃傷；所述測厚探頭3輸出數(shù)據(jù)類型為數(shù)字量。

裝配過程中，所述的轉(zhuǎn)接螺塞5右端與底座螺紋配合，左端與機(jī)器人電主軸螺紋配合。為保證萬向滾珠2和測厚探頭3的位置，首先通過活塞桿上的定位螺母10粗調(diào)，然后依靠內(nèi)六角螺塞4和轉(zhuǎn)接螺塞5調(diào)整。

當(dāng)對薄壁件鏡像銑削加工時，預(yù)先調(diào)節(jié)內(nèi)六角螺塞4使萬向滾珠2與基座的右端面平齊，基座右端面距離薄壁件一定距離時，氣動缸8工作，萬向滾珠2伸出，與薄壁件接觸。在加工過程中，支撐頭跟隨刀具鏡像移動，測厚探頭3實(shí)時測量薄壁件壁厚，萬向滾珠2對薄壁件進(jìn)行柔性支撐，抑制薄壁件的振顫；調(diào)節(jié)支撐氣動缸8的輸入壓力，滿足薄壁件對支撐頭不同支撐剛度的要求；氣動缸8在保證輸出力的情況下，根據(jù)薄壁件調(diào)節(jié)萬向滾珠2的伸出長度，滿足不同曲率薄壁件的支撐要求；同時由于是多點(diǎn)支撐，增大了支撐面積，簡化了控制，有效的抑制了薄壁件的變形和振顫。