一种大型薄壁类构件加工用辅助支撑装置及使用方法与流程

本发明属于航空航天零部件加工技术领域，特别是涉及一种大型薄壁类构件加工用辅助支撑装置及使用方法。

背景技术：

在航空航天领域内存在着大量金属类或非金属类的大型薄壁类构件，受到其薄壁结构的限制，大型薄壁类构件普遍存在刚度低的缺点，在大型薄壁类构件加工过程中，必然受到切削力的影响，并切削力作用下产生加工变形及振颤现象等。

目前，非金属类的大型薄壁类构件在使用量上日益增多，而非金属类的大型薄壁类构件在刚度上要比金属类更低，其加工变形及振颤现象更为严重。

在航空航天领域内，非金属类的大型薄壁类构件以树脂类复合材料居多，同时又以制孔加工为主，由于树脂类复合材料通常具有多层结构，而且层间强度又较低，其在制孔加工过程中容易产生分层现象。

随着制孔深度的不断加大，大型薄壁类构件在制孔位置处的刚度也会逐渐降低，此时在切削力作用下会导致制孔位置处发生分层损伤，从而严重降低了大型薄壁类构件的制孔加工精度。

为了避免制孔加工过程中产生加工变形、振颤以及分层损伤，目前多采用人工方式对制孔位置处实施自由度较高的辅助顶紧措施，尽管在一定程度上降低了加工变形、振颤以及分层损伤的发生几率，但是也拉低了制孔加工效率，由于受到人为因素的影响，还导致制孔加工质量很不稳定。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种大型薄壁类构件加工用辅助支撑装置及使用方法，能够有效避免加工变形、振颤以及分层损伤的发生，而且不受人为因素的影响，能够有效提高制孔加工效率，而且制孔加工质量更加稳定。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种大型薄壁类构件加工用辅助支撑装置，包括底座、X向位置调整单元、Y向位置调整单元及Z向位置调整单元；

所述X向位置调整单元包括X向导轨、X向滑块、X向平台、X向丝杆、X向丝母及X向驱动电机；所述X向导轨水平固装在底座上表面，X向导轨共两根且平行分布；所述X向滑块设置在X向导轨上，X向滑块与X向导轨水平滑动配合；所述X向平台固定安装在X向滑块上，所述X向丝杆通过轴承座安装在底座上表面，X向丝杆与X向导轨相平行；所述X向丝母套装在X向丝杆上，且X向丝母与X向平台下表面相固连；所述X向驱动电机固定安装在底座上表面，X向驱动电机的电机轴与X向丝杆相固连；

所述Y向位置调整单元包括Y向导轨、Y向滑块、Y向平台、Y向丝杆、Y向丝母及Y向驱动电机；所述Y向导轨水平固装在X向平台上表面，Y向导轨共两根且平行分布，Y向导轨与X向导轨相垂直；所述Y向滑块设置在Y向导轨上，Y向滑块与Y向导轨水平滑动配合；所述Y向平台固定安装在Y向滑块上，所述Y向丝杆通过轴承座安装在X向平台上表面，Y向丝杆与Y向导轨相平行；所述Y向丝母套装在Y向丝杆上，且Y向丝母与Y向平台下表面相固连；所述Y向驱动电机固定安装在X向平台上表面，Y向驱动电机的电机轴与Y向丝杆相固连；

所述Z向位置调整单元包括电动升降柱及制孔支撑组件，所述电动升降柱竖直固装在底座上，制孔支撑组件固定安装在电动升降柱顶端。

所述X向平台及Y向平台均采用回字形结构，所述Z向位置调整单元位于X向平台及Y向平台的回字形结构内部。

所述制孔支撑组件包括支撑座、支撑杆及支撑板；所述支撑座竖直固装在电动升降柱顶部，在支撑座内设置有导向腔，所述支撑杆位于导向腔内，支撑杆通过导向腔与支撑座竖直滑动配合，在支撑杆底端与支撑座之间安装有缓冲弹簧；所述支撑板固定安装在支撑杆顶端，在支撑板中心开设有定位孔。

所述定位孔与薄壁构件上待加工孔的孔径相同。

所述支撑板上表面与薄壁构件制孔位置外表面具有相同的轮廓型面，支撑板上表面与薄壁构件制孔位置外表面为面接触配合。

所述支撑板采用尼龙材料制造。

所述的大型薄壁类构件加工用辅助支撑装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤一：将辅助支撑装置整体放置到加工机床的工作台上；

步骤二：控制电动升降柱下降，保证支撑板处在Y向平台下方；

步骤三：将薄壁构件放置到Y向平台上表面，使薄壁构件制孔位置与支撑板进行粗对正；

步骤四：分别控制X向驱动电机及Y向驱动电机转动，带动X向平台及Y向平台水平移动，进而使薄壁构件制孔位置与支撑板精对正，保证薄壁构件上待加工孔与支撑板上定位孔的中心线相重合；

步骤五：将薄壁构件定位装夹到加工机床的工作台上；

步骤六：控制电动升降柱上升，保证支撑板上表面与薄壁构件紧密贴合；

步骤七：启动加工机床，开始制孔加工。

当薄壁构件制孔位置与支撑板粗对正的位置偏差过大时，需要对薄壁构件进行位置调整，包括如下步骤：

步骤一：控制电动升降柱上升，直至薄壁构件被支撑板顶离Y向平台；

步骤二：分别控制X向驱动电机及Y向驱动电机转动，带动X向平台及Y向平台水平移动实现位置变换；

步骤三：控制电动升降柱下降，直至薄壁构件落回到Y向平台上，且支撑板与薄壁构件相分离；

步骤四：通过X向平台及Y向平台的水平移动实现对薄壁构件位置的调整。

当一次位置调整没有满足粗对正的位置偏差要求时，需要进行多次调整，直到粗对正的位置偏差要求得到满足。

本发明的有益效果：

本发明与现有技术相比，利用辅助支撑装置对薄壁构件的制孔位置实施高精度的辅助顶紧，避免人为因素的影响；采用本发明的辅助支撑装置进行薄壁构件制孔加工，能够有效避免加工变形、振颤以及分层损伤的发生，有效提高制孔加工效率，而且制孔加工质量更加稳定。

附图说明

图1为本发明的一种大型薄壁类构件加工用辅助支撑装置的正视图；

图2为本发明的一种大型薄壁类构件加工用辅助支撑装置的侧视图；

图3为本发明的制孔支撑组件的结构示意图；

图中，1—底座，2—X向导轨，3—X向滑块，4—X向平台，5—X向丝杆，6—X向丝母，7—X向驱动电机，8—Y向导轨，9—Y向滑块，10—Y向平台，11—Y向丝杆，12—Y向丝母，13—Y向驱动电机，14—电动升降柱，15—制孔支撑组件，16—支撑座，17—支撑杆，18—支撑板，19—导向腔，20—缓冲弹簧，21—定位孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～3所示，一种大型薄壁类构件加工用辅助支撑装置，包括底座1、X向位置调整单元、Y向位置调整单元及Z向位置调整单元；

所述X向位置调整单元包括X向导轨2、X向滑块3、X向平台4、X向丝杆5、X向丝母6及X向驱动电机7；所述X向导轨2水平固装在底座1上表面，X向导轨2共两根且平行分布；所述X向滑块3设置在X向导轨2上，X向滑块3与X向导轨2水平滑动配合；所述X向平台4固定安装在X向滑块3上，所述X向丝杆5通过轴承座安装在底座1上表面，X向丝杆5与X向导轨2相平行；所述X向丝母6套装在X向丝杆5上，且X向丝母6与X向平台4下表面相固连；所述X向驱动电机7固定安装在底座1上表面，X向驱动电机7的电机轴与X向丝杆5相固连；

所述Y向位置调整单元包括Y向导轨8、Y向滑块9、Y向平台10、Y向丝杆11、Y向丝母12及Y向驱动电机13；所述Y向导轨8水平固装在X向平台4上表面，Y向导轨8共两根且平行分布，Y向导轨8与X向导轨2相垂直；所述Y向滑块9设置在Y向导轨8上，Y向滑块9与Y向导轨8水平滑动配合；所述Y向平台10固定安装在Y向滑块9上，所述Y向丝杆11通过轴承座安装在X向平台4上表面，Y向丝杆11与Y向导轨8相平行；所述Y向丝母12套装在Y向丝杆11上，且Y向丝母12与Y向平台10下表面相固连；所述Y向驱动电机13固定安装在X向平台4上表面，Y向驱动电机13的电机轴与Y向丝杆11相固连；

所述Z向位置调整单元包括电动升降柱14及制孔支撑组件15，所述电动升降柱14竖直固装在底座1上，制孔支撑组件15固定安装在电动升降柱14顶端。

所述X向平台4及Y向平台10均采用回字形结构，所述Z向位置调整单元位于X向平台4及Y向平台10的回字形结构内部。

所述制孔支撑组件15包括支撑座16、支撑杆17及支撑板18；所述支撑座16竖直固装在电动升降柱14顶部，在支撑座16内设置有导向腔19，所述支撑杆17位于导向腔19内，支撑杆17通过导向腔19与支撑座16竖直滑动配合，在支撑杆17底端与支撑座16之间安装有缓冲弹簧20；所述支撑板18固定安装在支撑杆17顶端，在支撑板18中心开设有定位孔21。

所述定位孔21与薄壁构件上待加工孔的孔径相同。

所述支撑板18上表面与薄壁构件制孔位置外表面具有相同的轮廓型面，支撑板18上表面与薄壁构件制孔位置外表面为面接触配合。

所述支撑板18采用尼龙材料制造，可避免支撑板18在制孔过程中划伤薄壁构件外表面。

本实施例中，辅助支撑装置的位置调整行程上限值为200mm。

所述的大型薄壁类构件加工用辅助支撑装置的使用方法，包括如下步骤：

步骤一：将辅助支撑装置整体放置到加工机床的工作台上；

步骤二：控制Z向位置调整单元的电动升降柱14下降，保证支撑板18处在Y向平台10下方；

步骤三：将薄壁构件放置到Y向平台10上表面，使薄壁构件制孔位置与支撑板18进行粗对正；

步骤四：分别控制X向位置调整单元内的X向驱动电机7及Y向位置调整单元内的Y向驱动电机13转动，带动X向平台4及Y向平台10水平移动，进而使薄壁构件制孔位置与支撑板18精对正，保证薄壁构件上待加工孔与支撑板18上定位孔21的中心线相重合；

步骤五：将薄壁构件定位装夹到加工机床的工作台上；

步骤六：控制Z向位置调整单元的电动升降柱14上升，保证支撑板18上表面与薄壁构件紧密贴合；

步骤七：启动加工机床，开始制孔加工。

当薄壁构件制孔位置与支撑板18粗对正的位置偏差过大时，无需重新放置薄壁构件，通过本发明的辅助支撑装置就可对薄壁构件进行位置调整，包括如下步骤：

步骤一：控制Z向位置调整单元的电动升降柱14上升，直至薄壁构件被支撑板18顶离Y向平台10；

步骤二：分别控制X向位置调整单元内的X向驱动电机7及Y向位置调整单元内的Y向驱动电机13转动，带动X向平台4及Y向平台10水平移动实现位置变换；

步骤三：控制Z向位置调整单元的电动升降柱14下降，直至薄壁构件落回到Y向平台10上，且支撑板18与薄壁构件相分离；

步骤四：通过X向平台4及Y向平台10水平移动实现对薄壁构件位置的调整。

当一次位置调整没有满足粗对正的位置偏差要求时，需要进行多次调整，直到粗对正的位置偏差要求得到满足。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。