一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置，其特征在于：包括基座和位于所述基座上的多個支撐部，多個所述支撐部以所述基座的軸線為軸均勻分布。本發明采用多個萬向滾珠支撐蒙皮工件，增加了支撐面積，減小由于銑削力的作用點與支撐點存在偏差導致的飛機蒙皮局部變形誤差，提高加工精度；萬向滾珠結合小滾珠的結構可確保萬向滾珠與工件接觸時處于滾動摩擦狀態，可有效避免萬向滾珠對蒙皮工件表面的劃傷，由于本發明采用十字萬向節，使支撐裝置的頭部可在一定角度范圍內擺動，自適應曲面的局部面形，避免了由于機械臂或機床定位誤差導致與工件接觸的萬向滾珠的數量過少的問題。
【專利說明】
一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置
技術領域
[0001]本發明涉及機械加工領域，具體地說是一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置。
【背景技術】
[0002]蒙皮零件既是飛機的外表零件，又是飛機的重要受力構件。蒙皮零件一般尺寸比較大，形狀比較復雜，且厚度薄剛性差，加工制造難度大。由于蒙皮是飛機的外表零件，所以蒙皮零件外形精確度要求比較高。為了減重，蒙皮零件在受力小的部位，還要進行局部厚度的減薄加工。
[0003]傳統的蒙皮厚度減薄工藝是化銑。此方法能夠較好滿足蒙皮減薄加工厚度公差要求，但其廢棄的化銑液會污染環境，不符合綠色加工要求。此外，化銑還存在工藝流程復雜、耗電量大和消耗鋁材無法回收等固有弊病。而對于加工新一代鋁鋰合金蒙皮來說，化銑還需采取防燃防爆的特別措施，從而增加了工藝復雜性、成本及安全風險。近年來發展起來的蒙皮鏡像銑系統(Mirror Milling System，MMS)成功地解決了這個問題，其優越性已被空客公司使用驗證，具有逐步完全取代化銑加工的趨勢。
[0004]蒙皮鏡像銑是由兩臺同步運動的五坐標臥式加工機床組成。一臺是五坐標臥加，其主軸頭為加工頭。另一臺是類五坐標臥加，其主軸為支撐頭，不轉動，僅起支撐作用。臥加的主軸頭在進行切削時，支撐頭在蒙皮另一側進行法向支撐。加工頭與支撐頭猶如互相對指的兩只手指頭，好似鏡像，故稱為鏡像銑。
[0005]銑削是一種用單齒或多齒銑刀進行斷續切削的加工方式。銑刀切削刃通過一個次擺線路徑，產生厚度周期性變化的切肩，因此切削力也是瞬時周期性變化的。以單齒立銑刀為例，在某一參數下，使用測力儀實測到的三個軸的力Fx、Fy、Fz，如圖1所示。由鏡像銑的加工原理可知，加工頭與支撐頭在同一法矢上同步運動，加工頭與支撐頭之間的距離，即蒙皮需要加工的厚度，在同步運動中，控制好規定距離，即可實現蒙皮厚度的精確銑切。為了減少支撐頭在蒙皮表面運動時的劃痕，支撐頭一般采用滾動球軸承。但在切削加工時，銑刀切削的面積卻遠大于支撐頭所支撐的面積。顯然，當加工頭與支撐頭在同一法矢上同步運動時，由于銑削力的作用點與支撐點存在偏差，飛機蒙皮會在局部產生變形誤差。隨著銑刀的旋轉，由于切削載荷面積逐漸變大，銑削力逐漸增大，工件的變形逐漸增加。在刀具旋轉到相位角為90°時，變形達到最大值，S卩誤差達到最大值。
[0006]專利號為CN104440158A的“飛機蒙皮鏡像銑削頂撐方法及裝備”采用正面推頭和背面頂撐的方法，從反面對蒙皮零件進行支撐。但支撐頭僅為一個萬向滾珠，在銑削力的作用下會使加工后的工件的厚度一致性較差，并且一個滾珠的結構難以保證滾珠處于滾動接觸狀態。
【發明內容】
[0007]根據上述提出的技術問題，本發明提供一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置。本發明采用的技術手段如下:
[0008]—種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置，包括基座和位于所述基座上的多個支撐部，多個所述支撐部以所述基座的軸線為軸均勻分布。
[0009]所述支撐部為萬向滾珠，所述基座上設有容納所述萬向滾珠的凹槽，所述凹槽的平行于所述基座的軸線的截面呈軸對稱結構，所述萬向滾珠與所述凹槽之間還均勻密布有多個小滾珠，所述支撐裝置還包括將所述萬向滾珠及其對應的多個小滾珠壓合在與所述萬向滾珠相對應的凹槽的弧面內壁上的萬向滾珠端蓋，所述萬向滾珠端蓋上設有用于所述萬向滾珠部分伸出的孔。所述凹槽為半球面型，所述凹槽的半徑等于所述萬向滾珠的半徑與所述小滾珠的直徑之和。
[0010]所述支撐部為萬向滾珠軸承，所述萬向滾珠軸承包括萬向滾珠軸承基座和萬向滾珠，所述萬向滾珠軸承基座設有容納所述萬向滾珠的凹槽，所述凹槽的平行于所述基座的軸線的截面呈軸對稱結構，所述萬向滾珠與所述凹槽之間還均勻密布有多個小滾珠，所述萬向滾珠軸承還包括將所述萬向滾珠和所述多個小滾珠壓合在所述凹槽的弧面內壁上的萬向滾珠軸承外蓋，所述萬向滾珠軸承外蓋上設有用于所述萬向滾珠部分伸出的孔。所述凹槽為半球面型，所述凹槽的半徑等于所述萬向滾珠的半徑與所述小滾珠的直徑之和。
[0011]所述支撐部為萬向滾珠，所述基座上設有以所述基座的軸線為中心對稱軸的環形凹槽，所述環形凹槽內設有多個所述萬向滾珠，所述環形凹槽的橫截面呈圓弧狀，所述環形凹槽靠近所述基座的軸線一側的槽壁的頂端到所述環形凹槽的槽底之間的垂直距離大于所述萬向滾珠的半徑且小于所述萬向滾珠的直徑，所述環形凹槽遠離所述基座的軸線一側的槽壁的頂端到所述環形凹槽的槽底之間的垂直距離小于所述萬向滾珠的半徑，所述支撐裝置還包括將所述萬向滾珠壓合在所述凹槽靠近所述基座的軸線一側的槽壁上的外環。
[0012]所述環形凹槽的內壁上設有多條以所述基座的軸線為中心對稱軸的環形溝槽。
[0013]所述環形凹槽的內壁上涂覆有摩擦系數小的材料。
[0014]所述多個萬向滾珠的圓心所在圓的直徑等于與所述支撐裝置相匹配的且用于飛機蒙皮鏡像銑削的銑刀直徑。
[0015]所述基座的軸線處設有通孔，所述通孔內設有可沿所述基座的軸線上下移動的超聲波測頭，所述超聲波測頭外壁還套有與所述基座連接的彈簧，所述超聲波側頭上設有超聲波測頭數據線。工作狀態下，所述超聲波測頭在所述彈簧的作用下頂在工件上，并測量工件的厚度。
[0016]所述支撐裝置還包括力傳感器、轉接板上叉、十字軸和轉接柄下叉，所述基座通過力傳感器與所述轉接板上叉連接，所述轉接板上叉通過銷釘與所述十字軸的一對相對設置的軸連接，所述轉接柄下叉通過銷釘與所述十字軸的另外一對相對設置的軸連接。所述轉接板上叉、所述十字軸和所述轉接柄下叉構成十字萬向節。
[0017]所述轉接柄下叉的末端設有用于連接機床、機械臂等機械結構的連接部。
[0018]與現有技術相比，本發明的有益效果如下:
[0019]1、由于本發明采用多個萬向滾珠支撐蒙皮工件，增加了支撐面積，減小由于銑削力的作用點與支撐點存在偏差導致的飛機蒙皮局部變形誤差，提高加工精度。
[0020]2、萬向滾珠結合小滾珠的結構可確保萬向滾珠與工件接觸時處于滾動摩擦狀態，可有效避免萬向滾珠對蒙皮工件表面的劃傷，在加工過程中可在萬向滾珠與工件接觸處噴射潤滑液，將工件的損傷降到最低。
[0021]3、由于本發明采用十字萬向節，使支撐裝置的頭部可在一定角度范圍內擺動，自適應曲面的局部面形，避免了由于機械臂或機床定位誤差導致與工件接觸的萬向滾珠的數量過少的問題。
[0022]4、本發明可安裝于機械臂或機床等機械結構上，通過CNC實現飛機蒙皮銑削加工時鏡像支撐的精確定位，適用于加工面形復雜、厚度薄、剛性差、易變形的飛機蒙皮構件時，抵消銑削軸向力、增加蒙皮局部剛度，能顯著提高加工精度和表面質量;在加工一定曲率范圍內的工件時，可使用三軸機床代替五軸機床進行蒙皮工件的支撐。
[0023]5、本發明利用力傳感器等傳感器自動判斷支撐狀態，多個萬向滾珠同時支撐工件背面可有效提高銑削加工后工件的厚度一致性，背部剛性支撐與加工刀具呈鏡像布局可保證工件加工部位的局部高剛性，保證工件的加工質量。
[0024]基于上述理由本發明可在機械加工等領域廣泛推廣。
【附圖說明】
[0025]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0026]圖1是使用單齒立銑刀在某一工藝參數下加工時，測力儀實測到的三個軸的力量變化圖。
[0027]圖2是實施例1中一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置用于蒙皮鏡像銑削時的加工示意圖。
[0028]圖3是實施例1中一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置的結構示意圖。
[0029]圖4是圖3的俯視圖。
[0030]圖5是圖3中A-A向剖視圖。
[0031]圖6是實施例2中一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置的結構示意圖。
[0032]圖7是圖6的俯視圖。
[0033]圖8是實施例3中一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置的結構示意圖。
[0034]圖9是圖8的俯視圖。
[0035]圖10是實施例4中一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0036]—種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置，包括基座和位于所述基座上的多個支撐部，多個所述支撐部以所述基座的軸線為軸均勻分布。
[0037]所述支撐部為萬向滾珠，所述基座上設有容納所述萬向滾珠的凹槽，所述凹槽的平行于所述基座的軸線的截面呈軸對稱結構，所述萬向滾珠與所述凹槽之間還均勻密布有多個小滾珠，所述支撐裝置還包括將所述萬向滾珠及其對應的多個小滾珠壓合在與所述萬向滾珠相對應的凹槽的弧面內壁上的萬向滾珠端蓋，所述萬向滾珠端蓋上設有用于所述萬向滾珠部分伸出的孔。
[0038]所述支撐部為萬向滾珠軸承，所述萬向滾珠軸承包括萬向滾珠軸承基座和萬向滾珠，所述萬向滾珠軸承基座設有容納所述萬向滾珠的凹槽，所述凹槽的平行于所述基座的軸線的截面呈軸對稱結構，所述萬向滾珠與所述凹槽之間還均勻密布有多個小滾珠，所述萬向滾珠軸承還包括將所述萬向滾珠和所述多個小滾珠壓合在所述凹槽的弧面內壁上的萬向滾珠軸承外蓋，所述萬向滾珠軸承外蓋上設有用于所述萬向滾珠部分伸出的孔。
[0039]所述支撐部為萬向滾珠，所述基座上設有以所述基座的軸線為中心對稱軸的環形凹槽，所述環形凹槽內設有多個所述萬向滾珠，所述環形凹槽的橫截面呈圓弧狀，所述環形凹槽靠近所述基座的軸線一側的槽壁的頂端到所述環形凹槽的槽底之間的垂直距離大于所述萬向滾珠的半徑且小于所述萬向滾珠的直徑，所述環形凹槽遠離所述基座的軸線一側的槽壁的頂端到所述環形凹槽的槽底之間的垂直距離小于所述萬向滾珠的半徑，所述支撐裝置還包括將所述萬向滾珠壓合在所述凹槽靠近所述基座的軸線一側的槽壁上的外環。
[0040]所述環形凹槽的內壁上設有多條以所述基座的軸線為中心對稱軸的環形溝槽。[0041 ]所述環形凹槽的內壁上涂覆有摩擦系數小的材料。
[0042]所述多個萬向滾珠的圓心所在圓的直徑等于與所述支撐裝置相匹配的且用于飛機蒙皮鏡像銑削的銑刀直徑。
[0043]所述基座的軸線處設有通孔，所述通孔內設有可沿所述基座的軸線上下移動的超聲波測頭，所述超聲波測頭外壁還套有與所述基座連接的彈簧，所述超聲波側頭上設有超聲波測頭數據線。
[0044]所述支撐裝置還包括力傳感器、轉接板上叉、十字軸和轉接柄下叉，所述基座通過力傳感器與所述轉接板上叉連接，所述轉接板上叉通過銷釘與所述十字軸的一對相對設置的軸連接，所述轉接柄下叉通過銷釘與所述十字軸的另外一對相對設置的軸連接。
[0045]所述轉接柄下叉的末端設有用于連接機床、機械臂等機械結構的連接部。
[0046]實施例1
[0047]如圖2-5所示，一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置，包括基座I和位于所述基座I上的多個支撐部，多個所述支撐部以所述基座I的軸線為軸均勻分布。
[0048]所述支撐部為萬向滾珠2，所述基座I上設有容納所述萬向滾珠2的凹槽，所述凹槽的平行于所述基座的軸線的截面呈軸對稱結構，所述萬向滾珠2與所述凹槽之間還均勻密布有多個小滾珠3，所述支撐裝置還包括將所述萬向滾珠2及其對應的多個小滾珠3壓合在與所述萬向滾珠2相對應的凹槽的弧面內壁上的萬向滾珠端蓋4，所述萬向滾珠端蓋4上設有用于所述萬向滾珠部2分伸出的孔。所述萬向滾珠端蓋4通過內六角沉頭螺栓與所述基座I連接。
[0049]所述多個萬向滾珠2的圓心所在圓的直徑等于與所述支撐裝置相匹配的且用于飛機蒙皮鏡像銑削的銑刀5直徑。
[0050]所述基座I的軸線處設有通孔，所述通孔內設有可沿所述基座I的軸線上下移動的超聲波測頭6，所述超聲波測頭6外壁還套有與所述基座I連接的彈簧7，所述超聲波側頭6上設有超聲波測頭數據線8。
[0051]所述支撐裝置還包括力傳感器9、轉接板上叉10、十字軸11和轉接柄下叉12，所述基座I通過力傳感器9與所述轉接板上叉10連接，所述基座I與所述力傳感器9螺紋連接，所述轉接板上叉10通過銷釘13與所述十字軸11的一對相對設置的軸連接，所述轉接柄下叉12通過銷釘13與所述十字軸11的另外一對相對設置的軸連接。
[0052]所述轉接柄下叉12的末端設有用于連接機床、機械臂等機械結構的連接部14，所述連接部14設有外螺紋。
[0053]工作狀態下，所述支撐裝置與銑刀5呈鏡像布局可保證工件15加工部位的局部高剛性，保證工件的加工質量，同時配合潤滑液噴射裝置16，可將工件15的損傷降到最低。
[0054]實施例2
[0055]如圖6和圖7所示，一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置，其與實施例1所述的一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置的區別特征在于:所述支撐部為萬向滾珠軸承17，所述萬向滾珠軸承17包括萬向滾珠軸承基座18和萬向滾珠2，所述萬向滾珠軸承基座18設有容納所述萬向滾珠2的凹槽，所述凹槽的平行于所述基座I的軸線的截面呈軸對稱結構，所述萬向滾珠2與所述凹槽之間還均勻密布有多個小滾珠3，所述萬向滾珠軸承17還包括將所述萬向滾珠2和所述多個小滾珠3壓合在所述凹槽的弧面內壁上的萬向滾珠軸承外蓋19，所述萬向滾珠軸承外蓋19上設有用于所述萬向滾珠2部分伸出的孔。
[0056]實施例3
[0057]如圖8和圖9所示，一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置，其與實施例1所述的一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置的區別特征在于:所述支撐部為萬向滾珠2，所述基座I上設有以所述基座I的軸線為中心對稱軸的環形凹槽20，所述環形凹槽20內設有多個所述萬向滾珠2，所述環形凹槽20的橫截面呈圓弧狀，所述環形凹槽20靠近所述基座的軸線一側的槽壁21的頂端到所述環形凹槽20的槽底22之間的垂直距離大于所述萬向滾珠2的半徑且小于所述萬向滾珠2的直徑，所述環形凹槽20遠離所述基座I的軸線一側的槽壁23的頂端到所述環形凹槽的槽底22之間的垂直距離小于所述萬向滾珠2的半徑，所述支撐裝置還包括將所述萬向滾珠2壓合在所述凹槽靠近所述基座I的軸線一側的槽壁21上的外環24。所述外環24的內壁與所述萬向滾珠2相切。所述外環24通過內六角沉頭螺栓與所述基座I連接。
[0058]所述環形凹槽20的內壁上涂覆有摩擦系數小的材料。
[0059]實施例4
[0060]如圖10所示，一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置，其與實施例3所述的一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置的區別特征在于:所述環形凹槽20的內壁上設有多條以所述基座I的軸線為中心對稱軸的環形溝槽25。
[0061]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置，其特征在于:包括基座和位于所述基座上的多個支撐部，多個所述支撐部以所述基座的軸線為軸均勻分布。2.根據權利要求1所述的一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置，其特征在于:所述支撐部為萬向滾珠，所述基座上設有容納所述萬向滾珠的凹槽，所述凹槽的平行于所述基座的軸線的截面呈軸對稱結構，所述萬向滾珠與所述凹槽之間還均勻密布有多個小滾珠，所述支撐裝置還包括將所述萬向滾珠及其對應的多個小滾珠壓合在與所述萬向滾珠相對應的凹槽的弧面內壁上的萬向滾珠端蓋，所述萬向滾珠端蓋上設有用于所述萬向滾珠部分伸出的孔。3.根據權利要求1所述的一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置，其特征在于:所述支撐部為萬向滾珠軸承，所述萬向滾珠軸承包括萬向滾珠軸承基座和萬向滾珠，所述萬向滾珠軸承基座設有容納所述萬向滾珠的凹槽，所述凹槽的平行于所述基座的軸線的截面呈軸對稱結構，所述萬向滾珠與所述凹槽之間還均勻密布有多個小滾珠，所述萬向滾珠軸承還包括將所述萬向滾珠和所述多個小滾珠壓合在所述凹槽的弧面內壁上的萬向滾珠軸承外蓋，所述萬向滾珠軸承外蓋上設有用于所述萬向滾珠部分伸出的孔。4.根據權利要求1所述的一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置，其特征在于:所述支撐部為萬向滾珠，所述基座上設有以所述基座的軸線為中心對稱軸的環形凹槽，所述環形凹槽內設有多個所述萬向滾珠，所述環形凹槽的橫截面呈圓弧狀，所述環形凹槽靠近所述基座的軸線一側的槽壁的頂端到所述環形凹槽的槽底之間的垂直距離大于所述萬向滾珠的半徑且小于所述萬向滾珠的直徑，所述環形凹槽遠離所述基座的軸線一側的槽壁的頂端到所述環形凹槽的槽底之間的垂直距離小于所述萬向滾珠的半徑，所述支撐裝置還包括將所述萬向滾珠壓合在所述凹槽靠近所述基座的軸線一側的槽壁上的外環。5.根據權利要求4所述的一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置，其特征在于:所述環形凹槽的內壁上設有多條以所述基座的軸線為中心對稱軸的環形溝槽。6.根據權利要求4所述的一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置，其特征在于:所述環形凹槽的內壁上涂覆有摩擦系數小的材料。7.根據權利要求2-6任一權利要求所述的一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置，其特征在于:所述多個萬向滾珠的圓心所在圓的直徑等于與所述支撐裝置相匹配的且用于飛機蒙皮鏡像銑削的銑刀直徑。8.根據權利要求7所述的一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置，其特征在于:所述基座的軸線處設有通孔，所述通孔內設有可沿所述基座的軸線上下移動的超聲波測頭，所述超聲波測頭外壁還套有與所述基座連接的彈簧，所述超聲波側頭上設有超聲波測頭數據線。9.根據權利要求8所述的一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置，其特征在于:所述支撐裝置還包括力傳感器、轉接板上叉、十字軸和轉接柄下叉，所述基座通過力傳感器與所述轉接板上叉連接，所述轉接板上叉通過銷釘與所述十字軸的一對相對設置的軸連接，所述轉接柄下叉通過銷釘與所述十字軸的另外一對相對設置的軸連接。10.根據權利要求9所述的一種用于飛機蒙皮鏡像銑削的支撐裝置，其特征在于:所述轉接柄下叉的末端設有用于連接機床、機械臂等機械結構的連接部。
【文檔編號】B23Q3/00GK105855926SQ201610348618
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月24日
【發明人】董志剛, 康仁科, 鮑巖, 朱祥龍, 周平, 王昌瑞
【申請人】大連理工大學