[发明专利]一种针对于大型薄壁件的冰冻支撑装置及方法

说明书

一种针对于大型薄壁件的冰冻支撑装置及方法，属于机械加工支撑技术领域。本发明通过冰冻系统与辅助系统来实现对大型薄壁件的冰冻支撑，其中，冰冻系统包括加热源、冷冻源、柔性薄膜以及支撑板等，辅助系统包括转动装置、移动板以及导轨。本发明利用在加工区的支撑侧结成一定厚度的冰，并通过冰支撑工件，随着加工的进行，始终以冰作为支撑，起到随动支撑的效果。本发明简化了支撑的结构，成本低，不会造成机床的污染，使用方便；起到夹紧工件的作用，但不会产生夹紧力及夹紧变形，不会对支撑表面产生划擦，保护支撑表面；起到随动支撑的效果，可用于大型工件支撑；可实现任意曲率的曲面支撑。

技术领域

本发明属于机械加工领域，涉及一种针对于大型薄壁件的冰冻支撑装置及方法。

背景技术

近年来，由于大型薄壁件具有重量轻、节省材料以及整体性强的优点，在大型零件的使用过程中得到了人们的青睐，尤其像对工件的重量有严格要求的航空航天领域；随着大型薄壁件的广泛应用，对其加工成为了一大难题。大型薄壁零件具有刚性差、强度弱，在加工过程中极容易产生变形，影响工件的尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度以至于很难保证零件的加工质量。

目前，为了减小加工过程中大型薄壁件的变形，主要采用镜像加工技术来加工大型薄壁件，其中主要采用柔性支撑以及随动支撑的方法来支撑大型薄壁件。例如，一种薄壁件镜像铣削随动顶撑装置及方法(专利公开号是CN108127424A)，其主要原理是在大型薄壁件铣削加工过程中，通过程序控制多个支撑头，实现随动支撑的效果；一种用于镜像铣的气动式变刚度的柔性随动顶推头(专利公开号是CN106334960B)，其主要机理是利用气缸以及万向滚珠实现柔性支撑的效果；虽然此种支撑方法起到了减小变形的目的，不过其支撑方法较为复杂，需要一台五轴机床，成本昂贵；而且在加工过程中，支撑头的移动会有一定的延迟性，对加工产生影响；支撑头的同时由于支撑头相对于大型薄壁件的移动，支撑头会在支撑表面产生划擦，对支撑表面产生损伤；由于其支撑方法依赖于五轴机床，使得其占用的空间较大。

结合以上所述，目前用于大型薄壁件的支撑方法虽然很多，不过其支撑方法较为复杂，且存在相应的问题，如何实现高效、方便快速而且更加简单地支撑大型薄壁件成为机械加工领域一大问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出一种针对于大型薄壁件的冰冻支撑装置及方法，主要机理是通过冰冻系统与辅助系统来实现对大型薄壁件的冰冻支撑。本发明利用在加工区的支撑侧结成一定厚度的冰，使得结成冰来支撑工件，随着加工的进行，始终以冰作为支撑起到随动支撑的效果。实现该冰冻支撑方法，对设备要求较为简单，不需要大型设备。与传统支撑方法相比，本发明起到加紧工件的作用，但在支撑工件过程中不会产生加紧力，也不会产生加紧变形；该支撑方法起到了随动支撑的效果，可用于大型工件的支撑；且不会对工件的支撑表面产生损伤，保护支撑表面。该方法基于水的流动性，由于水可以形成任意形状，能够更好适应加工要求，可实现任意曲率的曲面支撑。

为了达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种针对于大型薄壁件的冰冻支撑装置，包括冰冻系统以及辅助系统。

所述的冰冻系统主要包括加热源9、冷冻源14、水13、柔性薄膜8以及支撑板7。加热源9以及冷冻源14安装在支撑板7上，柔性薄膜8与支撑板7连接，柔性薄膜8与支撑板7形成的密闭区域里存有水13、加热源9以及冷冻源14。水13的主要作用是为冰冻提供基础。所述的加热源9主要可以提供热量，使得冰10可以融化。所述的冷冻源14主要作用是使得水13快速结成冰10。所述的柔性薄膜8是一种形状随受力变化而改变的柔性袋子，用于存放水13。所述的支撑板7主要为加热源9、冷冻源14、水13以及柔性薄膜8提供基体。所述的支撑板7与活塞杆15连接。