基于磁流变效应的柔性内径支撑装置

1.本发明涉及机加工技术领域，具体涉及基于磁流变效应的柔性内径支撑装置。


背景技术：

2.在机械加工领域存在较多大中型薄壁筒类回转零件，此类性零件大多存在刚性弱的问题，在加工时需要采取合理工艺手段改善产品刚性以保证加工质量。
3.传统的十字螺杆式简易支撑工装支撑接触点位少、接触可靠性不高；仿形轮廓支撑工装及环形阵列螺母支撑环，则随着接触点位的增多安装周期被延长，面对产品尺寸幽深狭小作业空间受限时，人工安装操作显得非常不便。
4.公开号为cn108817437a的专利申请，公开了一种柔性内径支撑装配装置，该装置采用楔块弧形锁紧装置提升工装支撑刚性，运用导向板与复位弹簧将楔块弧形锁紧组件集成，配备导向支架和支撑杆使锁紧装置与主体动力转换装置一体同步。该设计支撑刚性好，但是存在适应性不高的问题，即一套支撑装置只适用与某一确定直径的被支撑零件，不具备通用性。由于周边的各弧形楔块的外形固定，即圆弧确定，尽管各弧形楔块的径向位置可调，但是与其各外圆弧同时相吻合的圆是唯一的确定的圆，即一套支撑装置只适用于内径与之完全匹配的桶体零件。否则将导致被支撑零件变形，被迫与支撑装置的各弧形楔块的外形贴合，导致被支撑零件不再是理想的圆形，失去支撑意义。
5.因而，设计一种安装简便、操作可靠、通用好、可重复使用的新型柔性内径支撑装配装置具有实际意义。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供基于磁流变效应的柔性内径支撑装置，以解决现有技术中柔性内径支撑装置不能更好的适应多种直径的薄壁筒类回转零件的支撑。
7.为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：基于磁流变效应的柔性内径支撑装置，包括：左锥盘，所述左锥盘一侧的外端设有左锥面；和所述左锥盘同轴滑动设置右锥盘，所述右锥盘靠近所述左锥盘的一侧设有和所述左锥面相适配的右锥面；所述左锥面与右锥面之间形成用于夹持环形橡胶囊的v形槽，所述环形橡胶囊内设有电磁线圈和磁流变液；所述左锥盘或右锥盘滑动，以使所述v形槽夹持或松开所述环形橡胶囊。
8.进一步地，所述左锥盘和右锥盘之间还设有用于锁紧左锥盘和右锥盘的锁紧装置。
9.进一步地，所述锁紧装置为滚珠螺杆副；所述滚珠螺杆副包括螺杆和滚珠螺母，所述滚珠螺母固定在所述右锥盘的中心，所述螺杆的一端和所述左锥盘转动连接，所述螺杆的中间部和所述滚珠螺母螺纹连接，另
一端连接有用于驱动所述螺杆转动的驱动件。
10.进一步地，所述驱动件为手轮。
11.进一步地，所述螺杆通过端面轴承和所述左锥盘转动连接。
12.进一步地，所述左锥盘上还设有用作v形槽槽底的托环；所述托环的外圆面和右锥盘上右锥面的小径端内孔间隙配合。
13.进一步地，所述左锥盘包括左幅板，所述左锥面固定在所述左幅板一侧的外周；所述右锥盘包括右幅板，所述右锥面固定在所述右幅板一侧的外周。
14.进一步地，还包括多组导杆组，所述导杆组包括导杆、固定在所述右幅板上的导套和固定在所述左幅板上的导杆座；所述导杆的一端和所述导杆座固定连接，另一端和所述导套滑动连接。
15.进一步地，所述导杆组有三组，三组所述导杆组沿所述左幅板中心轴线周向均布。
16.进一步地，所述左锥盘和右锥盘均采用非磁性材料制成。
17.根据上述技术方案，本发明的实施例至少具有以下效果：1、本技术在使用时，通过左锥盘和/或右锥盘的滑动来调节v形槽的槽宽，以控制槽内的环形橡胶囊的涨缩变形，主动适应被支撑的薄壁管件内径，通过控制v形槽的槽宽，可适应不同直径的薄壁管件；通过设置的环形橡胶囊与管件内径贴合度好，即支撑装置的直径柔性可调，适应性好。
18.2、通过电磁线圈产生的磁场使环形橡胶囊内的磁流变液因磁流变效应瞬间固化，提高了环形橡胶囊对薄壁管件的支撑刚度。
附图说明
19.图1为本发明支撑装置的整体结构示意图；图2为图1的分解图；图3为本发明支撑装置工作状态的示意图。
20.其中：1、左锥盘；1-1、左辐板；1-2、左锥面；1-3、托环；2、右锥盘；2-1、右辐板；2-2、右锥面；3、滚珠螺杆副；3-1、螺杆；3-2、滚珠螺母；3-3、螺杆左端；3-4、端面轴承；3-5、手轮；4、导杆组；4-1、导杆；4-2、导套；4-3、导杆座；5、环形橡胶囊；6、电磁线圈；7、薄壁管件。
具体实施方式
21.为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
22.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
23.基于磁流变效应的柔性内径支撑装置，包括左锥盘1以及和左锥盘1同轴滑动设置右锥盘2，左锥盘1一侧的外端设有左锥面1-2；右锥盘2靠近左锥盘1的一侧设有和左锥面1-2相适配的右锥面2-2；左锥面1-2与右锥面2-2之间形成用于夹持环形橡胶囊5的v形槽，环
形橡胶囊5内设有电磁线圈和磁流变液；左锥盘1或右锥盘2滑动，以使v形槽夹持或松开环形橡胶囊5。
24.本技术在使用时，通过左锥盘或右锥盘的滑动来调节v形槽的槽宽，以控制槽内的环形橡胶囊的涨缩变形，主动适应被支撑的薄壁管件内径，通过控制v形槽的槽宽，可适应不同直径的薄壁管件；通过设置的环形橡胶囊与管件内径贴合度好，即支撑装置的直径柔性可调，适应性好。
25.下面通过一具体的实施例，对本技术进行说明。
26.如图1-3所示，基于磁流变效应的柔性内径支撑装置，由左锥盘1、右锥盘2、一套滚珠螺杆副3、若干导杆组4、一只环形橡胶囊5及设置在环形橡胶囊内的电磁线圈6等部分构成。
27.左锥盘1与右锥盘2同轴对合滑动设置。左锥盘1与右锥盘2采用硬铝等轻质非磁性材料，以保证左锥盘1、右锥盘2及电磁线圈6的工作效果。
28.左锥盘1的圆盘形左辐板1-1外周固定设有左锥面1-2，左锥面1-2的大径朝左小径朝右。在左锥面1-2的小径端朝右侧固定设有托环1-3。
29.右锥盘2的圆盘形右辐板2-1外周固定设有右锥面2-2，右锥面2-2的大径朝右小径朝左。
30.左锥盘1与右锥盘2同轴对合滑动设置，左锥盘1右侧的托环1-3外圆与右锥盘2上右锥面2-2的小径端内孔间隙配合。左锥面1-2与右锥面2-2组成可变槽宽的v形槽，托环1-3外圆面为v形槽的槽底。
31.滚珠螺杆副3设置在柔性内径支撑装置的轴心线上。滚珠螺杆副3由螺杆3-1和滚珠螺母3-2等组成。
32.螺杆3-1的左端穿过左锥盘1的中心孔，并通过设置在左锥盘1左侧面的端面轴承3-4与左锥盘1转动联接。滚珠螺母3-2穿过右锥盘2的中心孔并与右辐板2-1固定联接。螺杆3-1穿过滚珠螺母3-2，在螺杆3-1右端还设有手轮3-5。
33.在另外一些实施例中，手轮3-5可换为其它的驱动件，如直接在右幅板上设置电动驱动件，驱动件的输出端和螺杆3-1相连接，带动螺杆转动。此设计形式当装置在幽深狭小作业空间内工作时，可通过电动直接控制。
34.在本技术的一个实施例中，设置三组导杆组4，三组导杆组4关于柔性内径支撑装置的轴心线周向分布，导杆组4包括导杆4-1、导套4-2及导杆座4-3。各导杆4-1平行与螺杆3-1轴线设置，各导杆4-1通过导杆座4-3与左辐板1-1固定联接；各对应的导套4-2固定设置在右辐板2-1上。各导杆4-1与导套4-2滑动配合。此设计可保证左锥盘1及右锥盘2的滑动效果。
35.在左锥面1-2与右锥面2-2围成的可变槽宽的v形槽内设有环形橡胶囊5，在密闭的环形橡胶囊5内充满磁流变液。在环形橡胶囊5内还设有电磁线圈6。电磁线圈6的两端穿过橡胶囊5及托环1-3上的缺口，位于柔性内径支撑装置的一侧。
36.本技术的工作过程为：将基于磁流变效应的柔性内径支撑装置置于薄壁管件7内，见附图3；通过手轮3-5正向转动螺杆3-1，滚珠螺母3-2带动右锥盘2向左锥盘1靠拢，结合具体工作场景，位置合适后，也可移除手轮3-5。
37.左锥面1-2与右锥面2-2围成的v形槽的槽宽变窄，挤压装有磁流变液的环形橡胶
囊5，环形橡胶囊5的外周与薄壁管件7的内径贴合，见附图3。
38.给电磁线圈6通电，电磁线圈产生的磁场使环形橡胶囊5内的磁流变液产生磁流变效应，磁流变液瞬间发生固化，提高环形橡胶囊对薄壁管件7的支撑刚度。
39.待薄壁管件加工完成后，电磁线圈断电，磁场消失，磁流变液随即液化，通过手轮3-5反向转动螺杆3-1，驱动右锥盘2远离左锥盘1，v形槽的槽宽增大，环形橡胶囊5外径缩小复位，远离薄壁管件7内圆柱支撑面。整体将柔性内径支撑装置由薄壁管件7内移出。
40.本技术具有如下优点：通过滚珠螺杆副3调节v形槽的槽宽来控制槽内的环形橡胶囊5的涨缩变形，主动适应被支撑的薄壁管件内径，与管件内径贴合度好，即支撑装置的直径柔性可调，适应性好。
41.通过电磁线圈产生的磁场使环形橡胶囊5内的磁流变液因磁流变效应瞬间固化，提高了环形橡胶囊对薄壁管件7的支撑刚度。基于磁流变效应的柔性内径支撑装置结构简单，操作控制方便。
42.由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。