本發(fā)明屬于航空航天零部件加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種大型薄壁類構(gòu)件加工用輔助支撐裝置及使用方法。

背景技術(shù)：

在航空航天領(lǐng)域內(nèi)存在著大量金屬類或非金屬類的大型薄壁類構(gòu)件，受到其薄壁結(jié)構(gòu)的限制，大型薄壁類構(gòu)件普遍存在剛度低的缺點，在大型薄壁類構(gòu)件加工過程中，必然受到切削力的影響，并切削力作用下產(chǎn)生加工變形及振顫現(xiàn)象等。

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

在航空航天領(lǐng)域內(nèi)，非金屬類的大型薄壁類構(gòu)件以樹脂類復(fù)合材料居多，同時又以制孔加工為主，由于樹脂類復(fù)合材料通常具有多層結(jié)構(gòu)，而且層間強度又較低，其在制孔加工過程中容易產(chǎn)生分層現(xiàn)象。

隨著制孔深度的不斷加大，大型薄壁類構(gòu)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(dǎo)致制孔位置處發(fā)生分層損傷，從而嚴(yán)重降低了大型薄壁類構(gòu)件的制孔加工精度。

為了避免制孔加工過程中產(chǎn)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(fā)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(dǎo)致制孔加工質(zhì)量很不穩(wěn)定。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種大型薄壁類構(gòu)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(fā)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(zhì)量更加穩(wěn)定。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種大型薄壁類構(gòu)件加工用輔助支撐裝置，包括底座、X向位置調(diào)整單元、Y向位置調(diào)整單元及Z向位置調(diào)整單元；

所述X向位置調(diào)整單元包括X向?qū)к墶向滑塊、X向平臺、X向絲桿、X向絲母及X向驅(qū)動電機；所述X向?qū)к壦焦萄b在底座上表面，X向?qū)к壒矁筛移叫蟹植?；所述X向滑塊設(shè)置在X向?qū)к壣希琗向滑塊與X向?qū)к壦交瑒优浜?；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?qū)к壪嗥叫校凰鯴向絲母套裝在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(qū)動電機固定安裝在底座上表面，X向驅(qū)動電機的電機軸與X向絲桿相固連；

所述Y向位置調(diào)整單元包括Y向?qū)к?、Y向滑塊、Y向平臺、Y向絲桿、Y向絲母及Y向驅(qū)動電機；所述Y向?qū)к壦焦萄b在X向平臺上表面，Y向?qū)к壒矁筛移叫蟹植?，Y向?qū)к壟cX向?qū)к壪啻怪保凰鯵向滑塊設(shè)置在Y向?qū)к壣?，Y向滑塊與Y向?qū)к壦交瑒优浜希凰鯵向平臺固定安裝在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?qū)к壪嗥叫?；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(qū)動電機固定安裝在X向平臺上表面，Y向驅(qū)動電機的電機軸與Y向絲桿相固連；

所述Z向位置調(diào)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(jié)構(gòu)，所述Z向位置調(diào)整單元位于X向平臺及Y向平臺的回字形結(jié)構(gòu)內(nèi)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(nèi)設(shè)置有導(dǎo)向腔，所述支撐桿位于導(dǎo)向腔內(nèi)，支撐桿通過導(dǎo)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(shè)有定位孔。

所述定位孔與薄壁構(gòu)件上待加工孔的孔徑相同。

所述支撐板上表面與薄壁構(gòu)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(gòu)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(gòu)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(gòu)件放置到Y(jié)向平臺上表面，使薄壁構(gòu)件制孔位置與支撐板進(jìn)行粗對正；

步驟四：分別控制X向驅(qū)動電機及Y向驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，帶動X向平臺及Y向平臺水平移動，進(jìn)而使薄壁構(gòu)件制孔位置與支撐板精對正，保證薄壁構(gòu)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(gòu)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(gòu)件緊密貼合；

步驟七：啟動加工機床，開始制孔加工。

當(dāng)薄壁構(gòu)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(gòu)件進(jìn)行位置調(diào)整，包括如下步驟：

步驟一：控制電動升降柱上升，直至薄壁構(gòu)件被支撐板頂離Y向平臺；

步驟二：分別控制X向驅(qū)動電機及Y向驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，帶動X向平臺及Y向平臺水平移動實現(xiàn)位置變換；

步驟三：控制電動升降柱下降，直至薄壁構(gòu)件落回到Y(jié)向平臺上，且支撐板與薄壁構(gòu)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(xiàn)對薄壁構(gòu)件位置的調(diào)整。

當(dāng)一次位置調(diào)整沒有滿足粗對正的位置偏差要求時，需要進(jìn)行多次調(diào)整，直到粗對正的位置偏差要求得到滿足。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，利用輔助支撐裝置對薄壁構(gòu)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(fā)明的輔助支撐裝置進(jìn)行薄壁構(gòu)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(fā)生，有效提高制孔加工效率，而且制孔加工質(zhì)量更加穩(wěn)定。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種大型薄壁類構(gòu)件加工用輔助支撐裝置的正視圖；

圖2為本發(fā)明的一種大型薄壁類構(gòu)件加工用輔助支撐裝置的側(cè)視圖；

圖3為本發(fā)明的制孔支撐組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中，1—底座，2—X向?qū)к墸?—X向滑塊，4—X向平臺，5—X向絲桿，6—X向絲母，7—X向驅(qū)動電機，8—Y向?qū)к墸?—Y向滑塊，10—Y向平臺，11—Y向絲桿，12—Y向絲母，13—Y向驅(qū)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(dǎo)向腔，20—緩沖彈簧，21—定位孔。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

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

所述X向位置調(diào)整單元包括X向?qū)к?、X向滑塊3、X向平臺4、X向絲桿5、X向絲母6及X向驅(qū)動電機7；所述X向?qū)к?水平固裝在底座1上表面，X向?qū)к?共兩根且平行分布；所述X向滑塊3設(shè)置在X向?qū)к?上，X向滑塊3與X向?qū)к?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?qū)к?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(qū)動電機7固定安裝在底座1上表面，X向驅(qū)動電機7的電機軸與X向絲桿5相固連；

所述Y向位置調(diào)整單元包括Y向?qū)к?、Y向滑塊9、Y向平臺10、Y向絲桿11、Y向絲母12及Y向驅(qū)動電機13；所述Y向?qū)к?水平固裝在X向平臺4上表面，Y向?qū)к?共兩根且平行分布，Y向?qū)к?與X向?qū)к?相垂直；所述Y向滑塊9設(shè)置在Y向?qū)к?上，Y向滑塊9與Y向?qū)к?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?qū)к?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(qū)動電機13固定安裝在X向平臺4上表面，Y向驅(qū)動電機13的電機軸與Y向絲桿11相固連；

所述Z向位置調(diào)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(jié)構(gòu)，所述Z向位置調(diào)整單元位于X向平臺4及Y向平臺10的回字形結(jié)構(gòu)內(nèi)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(nèi)設(shè)置有導(dǎo)向腔19，所述支撐桿17位于導(dǎo)向腔19內(nèi)，支撐桿17通過導(dǎo)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(shè)有定位孔21。

所述定位孔21與薄壁構(gòu)件上待加工孔的孔徑相同。

所述支撐板18上表面與薄壁構(gòu)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(gòu)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(gòu)件外表面。

本實施例中，輔助支撐裝置的位置調(diào)整行程上限值為200mm。

所述的大型薄壁類構(gòu)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(diào)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(gòu)件放置到Y(jié)向平臺10上表面，使薄壁構(gòu)件制孔位置與支撐板18進(jìn)行粗對正；

步驟四：分別控制X向位置調(diào)整單元內(nèi)的X向驅(qū)動電機7及Y向位置調(diào)整單元內(nèi)的Y向驅(qū)動電機13轉(zhuǎn)動，帶動X向平臺4及Y向平臺10水平移動，進(jìn)而使薄壁構(gòu)件制孔位置與支撐板18精對正，保證薄壁構(gòu)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(gòu)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(diào)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(gòu)件緊密貼合；

步驟七：啟動加工機床，開始制孔加工。

當(dāng)薄壁構(gòu)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(gòu)件，通過本發(fā)明的輔助支撐裝置就可對薄壁構(gòu)件進(jìn)行位置調(diào)整，包括如下步驟：

步驟一：控制Z向位置調(diào)整單元的電動升降柱14上升，直至薄壁構(gòu)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(diào)整單元內(nèi)的X向驅(qū)動電機7及Y向位置調(diào)整單元內(nèi)的Y向驅(qū)動電機13轉(zhuǎn)動，帶動X向平臺4及Y向平臺10水平移動實現(xiàn)位置變換；

步驟三：控制Z向位置調(diào)整單元的電動升降柱14下降，直至薄壁構(gòu)件落回到Y(jié)向平臺10上，且支撐板18與薄壁構(gòu)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(xiàn)對薄壁構(gòu)件位置的調(diào)整。

當(dāng)一次位置調(diào)整沒有滿足粗對正的位置偏差要求時，需要進(jìn)行多次調(diào)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(fā)明的專利保護(hù)范圍，凡未脫離本發(fā)明所為的等效實施或變更，均包含于本案的專利范圍中。