[发明专利]弹性薄壁件动态加工支承装置及方法

说明书

本发明提供一种弹性薄壁件动态加工支承装置及方法，适用于对轻薄壁件加工使用。包括支承顶板、运动机构、支承底座，支承顶板为一体式结构，支承顶板上安装有扰动补偿装置，运动机构包括平动机构和姿态调整机构。本发明的支承装置通过气动吸附实现对弹性薄壁件的吸附固定，通过运动机构包括平动机构和姿态调整机构，能够实现支承装置的大范围平动和姿态调整，在实现弹性薄壁件支承的同时，实现对弹性薄壁件扰动行为的实时监测反馈，补偿弹性薄壁件动态加工过程的扰动行为，为弹性薄壁件的高精度加工支承提供一种新的方案。

技术领域

本发明涉及一种弹性薄壁件动态加工支承装置及方法，尤其适用于机加工企业针对轻薄壁件加工使用的弹性薄壁件动态加工支承装置及方法。

背景技术

产品轻量化是制造业的发展趋势，尤其在航空工业中,大量的结构件在满足强度的基础上尽可能变轻变薄。因此,尤其在航空航天领域，面临越来越多的薄壁件的加工需求。由于薄壁特征导致的弱刚性,薄壁件在加工中会发生振动、变形并产生误差。过大的加工误差不仅影响产品性能,而且提高了生成成本,造成浪费。

现有技术主要是在已有工件刚度的基础上，通过设置工艺参数进行变形补偿控制,主要包括加工前的参数预测和加工后的参数修正。然而，目前针对薄壁件加工误差补偿模型的研究,没有建立统一的数学模型；对切深参数进行修正时采用的镜像补偿方法的修正力度不足,使得一次补偿加工后的误差仍无法满足精度要求,需要进行迭代补偿；补偿系数过于单一,未实现离线学习控制,不能满足精度要求，因此这种方法仍存在不足。

总体来说，针对薄壁件加工过程中的切削变形问题,通常是采用加工误差补偿控制方法，而工件的装夹方式同样是影响加工精度的主要因素，也为薄壁件加工变形控制提供一种思路。然而，现有的装卡方式功能单一、无法有效适应弹性薄壁件加工过程的动态变化，补偿弹性薄壁件的振动变形。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种结构简单，能够对弹性薄壁件提供多自由度运动支承，实现弹性薄壁件的吸附，同时补偿加工过程中弹性薄壁件的扰动的弹性薄壁件动态加工支承装置及方法。

为实现上述技术目的，本发明的弹性薄壁件动态加工支承装置，包括支承顶板、运动机构、支承底座，

所述的支承顶板为矩形框状结构，支承顶板的矩形框状结构上设有一圈通槽，支承顶板的外侧设有与通槽连通的流通孔，流通孔通过管路与气泵相连接，支承顶板矩形框状结构的内侧有呈“十”字结构布置的筋板，筋板的中心处设有联接板并联接成一个整体，联接板上通过安装孔Ⅱ安装有扰动补偿装置，支承顶板的外侧设置有流通孔，流通孔与通槽是贯通的，流通孔通过连接管与气泵联接，通过气泵的吸附实现通槽内压力的控制，从而实现支承顶板上弹性薄壁件的吸附。

所述运动机构包括平动机构和姿态调整机构，平动机构包括X向驱动机构、Y向驱动机构和运动底板，用于实现支承装置整体的大范围平动，其中X向驱动机构包括两组并排设置的丝杠模组单元，每个丝杠模组单元包括X向驱动电机、X向传动丝杠、X向螺母滑块、X向滑动导轨，其中X向螺母滑块设置在X向传动丝杠上，X向螺母滑块上方与设置在运动底板上的连接板固定连接，X向传动丝杠固定在X向滑动导轨上，X向传动丝杠的一端与X向驱动电机连接；Y向驱动机构包括两组并排设置的双螺母丝杠模组单元，每个双螺母丝杠模组单元包括Y向驱动电机、Y向传动丝杠、Y向螺母滑块I、Y向螺母滑块Ⅱ、Y向滑动导轨，其中Y向传动丝杠与X向传动丝杠直角交叉设置，Y向传动丝杠上设有Y向螺母滑块I和Y向螺母滑块Ⅱ，Y向螺母滑块I和Y向螺母滑块Ⅱ的顶部分别与同一个X向滑动导轨下方的两端相互连接，Y向传动丝杠设置在Y向滑动导轨上，Y向传动丝杠的一端与Y向驱动电机连接，Y向滑动导轨底部与支承底座固定连接；

所述姿态调整机构为多个驱动单元，每个驱动单元的两端分别固定在支承顶板和运动底板上，用于实现支承装置的姿态调整。