一種大型薄壁類構件加工用輔助支撐裝置及使用方法與流程

本發明屬于航空航天零部件加工技術領域，特別是涉及一種大型薄壁類構件加工用輔助支撐裝置及使用方法。

背景技術：

在航空航天領域內存在著大量金屬類或非金屬類的大型薄壁類構件，受到其薄壁結構的限制，大型薄壁類構件普遍存在剛度低的缺點，在大型薄壁類構件加工過程中，必然受到切削力的影響，并切削力作用下產生加工變形及振顫現象等。

目前，非金屬類的大型薄壁類構件在使用量上日益增多，而非金屬類的大型薄壁類構件在剛度上要比金屬類更低，其加工變形及振顫現象更為嚴重。

在航空航天領域內，非金屬類的大型薄壁類構件以樹脂類復合材料居多，同時又以制孔加工為主，由于樹脂類復合材料通常具有多層結構，而且層間強度又較低，其在制孔加工過程中容易產生分層現象。

隨著制孔深度的不斷加大，大型薄壁類構件在制孔位置處的剛度也會逐漸降低，此時在切削力作用下會導致制孔位置處發生分層損傷，從而嚴重降低了大型薄壁類構件的制孔加工精度。

為了避免制孔加工過程中產生加工變形、振顫以及分層損傷，目前多采用人工方式對制孔位置處實施自由度較高的輔助頂緊措施，盡管在一定程度上降低了加工變形、振顫以及分層損傷的發生幾率，但是也拉低了制孔加工效率，由于受到人為因素的影響，還導致制孔加工質量很不穩定。

技術實現要素：

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種大型薄壁類構件加工用輔助支撐裝置及使用方法，能夠有效避免加工變形、振顫以及分層損傷的發生，而且不受人為因素的影響，能夠有效提高制孔加工效率，而且制孔加工質量更加穩定。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種大型薄壁類構件加工用輔助支撐裝置，包括底座、X向位置調整單元、Y向位置調整單元及Z向位置調整單元；

所述X向位置調整單元包括X向導軌、X向滑塊、X向平臺、X向絲桿、X向絲母及X向驅動電機；所述X向導軌水平固裝在底座上表面，X向導軌共兩根且平行分布；所述X向滑塊設置在X向導軌上，X向滑塊與X向導軌水平滑動配合；所述X向平臺固定安裝在X向滑塊上，所述X向絲桿通過軸承座安裝在底座上表面，X向絲桿與X向導軌相平行；所述X向絲母套裝在X向絲桿上，且X向絲母與X向平臺下表面相固連；所述X向驅動電機固定安裝在底座上表面，X向驅動電機的電機軸與X向絲桿相固連；

所述Y向位置調整單元包括Y向導軌、Y向滑塊、Y向平臺、Y向絲桿、Y向絲母及Y向驅動電機；所述Y向導軌水平固裝在X向平臺上表面，Y向導軌共兩根且平行分布，Y向導軌與X向導軌相垂直；所述Y向滑塊設置在Y向導軌上，Y向滑塊與Y向導軌水平滑動配合；所述Y向平臺固定安裝在Y向滑塊上，所述Y向絲桿通過軸承座安裝在X向平臺上表面，Y向絲桿與Y向導軌相平行；所述Y向絲母套裝在Y向絲桿上，且Y向絲母與Y向平臺下表面相固連；所述Y向驅動電機固定安裝在X向平臺上表面，Y向驅動電機的電機軸與Y向絲桿相固連；

所述Z向位置調整單元包括電動升降柱及制孔支撐組件，所述電動升降柱豎直固裝在底座上，制孔支撐組件固定安裝在電動升降柱頂端。

所述X向平臺及Y向平臺均采用回字形結構，所述Z向位置調整單元位于X向平臺及Y向平臺的回字形結構內部。

所述制孔支撐組件包括支撐座、支撐桿及支撐板；所述支撐座豎直固裝在電動升降柱頂部，在支撐座內設置有導向腔，所述支撐桿位于導向腔內，支撐桿通過導向腔與支撐座豎直滑動配合，在支撐桿底端與支撐座之間安裝有緩沖彈簧；所述支撐板固定安裝在支撐桿頂端，在支撐板中心開設有定位孔。

所述定位孔與薄壁構件上待加工孔的孔徑相同。

所述支撐板上表面與薄壁構件制孔位置外表面具有相同的輪廓型面，支撐板上表面與薄壁構件制孔位置外表面為面接觸配合。

所述支撐板采用尼龍材料制造。

所述的大型薄壁類構件加工用輔助支撐裝置的使用方法，包括如下步驟：

步驟一：將輔助支撐裝置整體放置到加工機床的工作臺上；

步驟二：控制電動升降柱下降，保證支撐板處在Y向平臺下方；

步驟三：將薄壁構件放置到Y向平臺上表面，使薄壁構件制孔位置與支撐板進行粗對正；

步驟四：分別控制X向驅動電機及Y向驅動電機轉動，帶動X向平臺及Y向平臺水平移動，進而使薄壁構件制孔位置與支撐板精對正，保證薄壁構件上待加工孔與支撐板上定位孔的中心線相重合；

步驟五：將薄壁構件定位裝夾到加工機床的工作臺上；

步驟六：控制電動升降柱上升，保證支撐板上表面與薄壁構件緊密貼合；

步驟七：啟動加工機床，開始制孔加工。

當薄壁構件制孔位置與支撐板粗對正的位置偏差過大時，需要對薄壁構件進行位置調整，包括如下步驟：

步驟一：控制電動升降柱上升，直至薄壁構件被支撐板頂離Y向平臺；

步驟二：分別控制X向驅動電機及Y向驅動電機轉動，帶動X向平臺及Y向平臺水平移動實現位置變換；

步驟三：控制電動升降柱下降，直至薄壁構件落回到Y向平臺上，且支撐板與薄壁構件相分離；

步驟四：通過X向平臺及Y向平臺的水平移動實現對薄壁構件位置的調整。

當一次位置調整沒有滿足粗對正的位置偏差要求時，需要進行多次調整，直到粗對正的位置偏差要求得到滿足。

本發明的有益效果：

本發明與現有技術相比，利用輔助支撐裝置對薄壁構件的制孔位置實施高精度的輔助頂緊，避免人為因素的影響；采用本發明的輔助支撐裝置進行薄壁構件制孔加工，能夠有效避免加工變形、振顫以及分層損傷的發生，有效提高制孔加工效率，而且制孔加工質量更加穩定。

附圖說明

圖1為本發明的一種大型薄壁類構件加工用輔助支撐裝置的正視圖；

圖2為本發明的一種大型薄壁類構件加工用輔助支撐裝置的側視圖；

圖3為本發明的制孔支撐組件的結構示意圖；

圖中，1—底座，2—X向導軌，3—X向滑塊，4—X向平臺，5—X向絲桿，6—X向絲母，7—X向驅動電機，8—Y向導軌，9—Y向滑塊，10—Y向平臺，11—Y向絲桿，12—Y向絲母，13—Y向驅動電機，14—電動升降柱，15—制孔支撐組件，16—支撐座，17—支撐桿，18—支撐板，19—導向腔，20—緩沖彈簧，21—定位孔。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步的詳細說明。

如圖1～3所示，一種大型薄壁類構件加工用輔助支撐裝置，包括底座1、X向位置調整單元、Y向位置調整單元及Z向位置調整單元；

所述X向位置調整單元包括X向導軌2、X向滑塊3、X向平臺4、X向絲桿5、X向絲母6及X向驅動電機7；所述X向導軌2水平固裝在底座1上表面，X向導軌2共兩根且平行分布；所述X向滑塊3設置在X向導軌2上，X向滑塊3與X向導軌2水平滑動配合；所述X向平臺4固定安裝在X向滑塊3上，所述X向絲桿5通過軸承座安裝在底座1上表面，X向絲桿5與X向導軌2相平行；所述X向絲母6套裝在X向絲桿5上，且X向絲母6與X向平臺4下表面相固連；所述X向驅動電機7固定安裝在底座1上表面，X向驅動電機7的電機軸與X向絲桿5相固連；

所述Y向位置調整單元包括Y向導軌8、Y向滑塊9、Y向平臺10、Y向絲桿11、Y向絲母12及Y向驅動電機13；所述Y向導軌8水平固裝在X向平臺4上表面，Y向導軌8共兩根且平行分布，Y向導軌8與X向導軌2相垂直；所述Y向滑塊9設置在Y向導軌8上，Y向滑塊9與Y向導軌8水平滑動配合；所述Y向平臺10固定安裝在Y向滑塊9上，所述Y向絲桿11通過軸承座安裝在X向平臺4上表面，Y向絲桿11與Y向導軌8相平行；所述Y向絲母12套裝在Y向絲桿11上，且Y向絲母12與Y向平臺10下表面相固連；所述Y向驅動電機13固定安裝在X向平臺4上表面，Y向驅動電機13的電機軸與Y向絲桿11相固連；

所述Z向位置調整單元包括電動升降柱14及制孔支撐組件15，所述電動升降柱14豎直固裝在底座1上，制孔支撐組件15固定安裝在電動升降柱14頂端。

所述X向平臺4及Y向平臺10均采用回字形結構，所述Z向位置調整單元位于X向平臺4及Y向平臺10的回字形結構內部。

所述制孔支撐組件15包括支撐座16、支撐桿17及支撐板18；所述支撐座16豎直固裝在電動升降柱14頂部，在支撐座16內設置有導向腔19，所述支撐桿17位于導向腔19內，支撐桿17通過導向腔19與支撐座16豎直滑動配合，在支撐桿17底端與支撐座16之間安裝有緩沖彈簧20；所述支撐板18固定安裝在支撐桿17頂端，在支撐板18中心開設有定位孔21。

所述定位孔21與薄壁構件上待加工孔的孔徑相同。

所述支撐板18上表面與薄壁構件制孔位置外表面具有相同的輪廓型面，支撐板18上表面與薄壁構件制孔位置外表面為面接觸配合。

所述支撐板18采用尼龍材料制造，可避免支撐板18在制孔過程中劃傷薄壁構件外表面。

本實施例中，輔助支撐裝置的位置調整行程上限值為200mm。

所述的大型薄壁類構件加工用輔助支撐裝置的使用方法，包括如下步驟：

步驟一：將輔助支撐裝置整體放置到加工機床的工作臺上；

步驟二：控制Z向位置調整單元的電動升降柱14下降，保證支撐板18處在Y向平臺10下方；

步驟三：將薄壁構件放置到Y向平臺10上表面，使薄壁構件制孔位置與支撐板18進行粗對正；

步驟四：分別控制X向位置調整單元內的X向驅動電機7及Y向位置調整單元內的Y向驅動電機13轉動，帶動X向平臺4及Y向平臺10水平移動，進而使薄壁構件制孔位置與支撐板18精對正，保證薄壁構件上待加工孔與支撐板18上定位孔21的中心線相重合；

步驟五：將薄壁構件定位裝夾到加工機床的工作臺上；

步驟六：控制Z向位置調整單元的電動升降柱14上升，保證支撐板18上表面與薄壁構件緊密貼合；

步驟七：啟動加工機床，開始制孔加工。

當薄壁構件制孔位置與支撐板18粗對正的位置偏差過大時，無需重新放置薄壁構件，通過本發明的輔助支撐裝置就可對薄壁構件進行位置調整，包括如下步驟：

步驟一：控制Z向位置調整單元的電動升降柱14上升，直至薄壁構件被支撐板18頂離Y向平臺10；

步驟二：分別控制X向位置調整單元內的X向驅動電機7及Y向位置調整單元內的Y向驅動電機13轉動，帶動X向平臺4及Y向平臺10水平移動實現位置變換；

步驟三：控制Z向位置調整單元的電動升降柱14下降，直至薄壁構件落回到Y向平臺10上，且支撐板18與薄壁構件相分離；

步驟四：通過X向平臺4及Y向平臺10水平移動實現對薄壁構件位置的調整。

當一次位置調整沒有滿足粗對正的位置偏差要求時，需要進行多次調整，直到粗對正的位置偏差要求得到滿足。

實施例中的方案并非用以限制本發明的專利保護范圍，凡未脫離本發明所為的等效實施或變更，均包含于本案的專利范圍中。