[发明专利]一种用于飞机蒙皮镜像铣削的液体静压支撑头及支撑装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种支撑头及支撑装置，具体地说是一种用于飞机蒙皮镜像铣削的液体静压支撑头及支撑装置。

背景技术

飞机蒙皮是维持飞机外形，使之具有很好的空气动力特性的一层铝合金。飞机蒙皮尺寸大、形状复杂、厚度薄、刚性差且加工要求高。传统的飞机蒙皮采用化铣技术进行加工，即以高浓度、高温的碱性溶液(如KOH)腐蚀去除蒙皮待加工区域的材料，通过控制加工时间来控制蒙皮的最终厚度。由于化铣工艺需采用高浓度的碱性溶液，具有化学污染严重、耗电量大并且消耗铝材难以回收等固有弊病，不利于环境保护以及可持续发展。镜像铣削加工方法是针对蒙皮的加工要求开发的一种新的先进加工方法。镜像铣加工过程中，刀具和支承头分别位于蒙皮两侧相对布置，采用镜像支撑的方式沿蒙皮曲面镜像对称移动，对蒙皮始终进行点对点的支撑和铣切。镜像铣削加工能够保证蒙皮被加工区域有足够刚性，可实现蒙皮剩余厚度的精准控制。

现有的飞机蒙皮镜像铣加工技术和装备多采用刚性球作为支撑头，为了提高切削区域的稳定性，一般“正面推头背面顶撑”的装置，即在支撑侧采用刚性球接触支撑蒙皮(背面顶撑)，在加工侧刀具周围又施加多点压紧装置(正面推头)，保证加工过程中蒙皮加工区域的稳定。如专利公布号为CN 104440158 A的“飞机蒙皮镜像铣削顶撑方法及装备”的专利，公开了一种镜像铣支撑装置，背面顶撑采用刚性顶杆支撑，正面推头装置采用恒定压力作用下的推杆与零件保持接触，推杆和顶杆的前端为具有一定摩擦系数和耐磨性能的万向滚珠结构。由于其背面支撑头由一个万向滚珠构成，其支撑点理论上为一个点，而加工过程中正面的铣刀和工件之间的接触位置和铣削力的大小则在不断变化，因此在铣削力的作用下会使加工区域蒙皮的厚度产生局部变形，影响厚度的一致性和均匀性。同时，由于支撑面积较小，加工过程中很难保证正面推头装置和背面顶撑始终与蒙皮保持滚动接触状态，可能会导致蒙皮划伤问题。此外，该结构虽然通过多个正面推头来抑制振颤，但接触部分仍然为刚性滚珠，振动的吸收依靠钢球与蒙皮之间的刚性接触，无法有效抑制振颤的产生，导致加工表面出现振痕等，影响蒙皮加工精度和质量。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种用于飞机蒙皮镜像铣削的液体静压支撑头及支撑装置。本发明通过液体静压实现对蒙皮背面的支撑，并通过真空吸气辅助控制蒙皮工件和支撑头之间的间隙。采用液体静压技术，在加工工件和液体静压支撑头之间形成一层液膜，实现工件背面支撑头不与待加工蒙皮直接接触，有效解决了镜像铣削加工过程中零件表面划伤问题，同时，液膜的存在能够有效消除蒙皮振颤，保证飞机蒙皮工件加工质量。根据对液腔压力变化的实时监测，实时调节液压系统的压力和真空吸气装置的负压，实现支撑头与蒙皮之间液膜厚度的控制，保证飞机蒙皮加工尺寸的一致性。

为实现上述目的，本发明采用的技术手段如下：

一种用于飞机蒙皮镜像铣削的液体静压支撑头，所述支撑头包括支撑部和与所述支撑部下端连接的连接部，所述支撑部上表面具有一个或多个液槽，一个或多个气槽和与所述液槽的个数一致的测压孔，所述支撑头内设有与所述液槽连通的流道Ⅰ、与所述气槽连通的流道Ⅱ和与测压孔连通的测压流道。

所述支撑部上表面具有一个所述气槽，所述气槽为圆形凹槽，所述气槽位于所述支撑部上表面的中心处，所述流道Ⅱ与所述气槽的连通端位于所述气槽的中心处，所述支撑部上表面具有多个所述液槽，多个所述液槽以所述气槽的中心为对称中心均匀分布，所述液槽为弧形凹槽，所述测压孔位于靠近所述液槽外沿的所述支撑部上表面上或所述液槽的槽底。

所述支撑部上表面具有一个所述液槽，所述液槽为圆形凹槽，所述液槽位于所述支撑部上表面的中心处，所述流道Ⅰ与所述液槽的连通端位于所述液槽的中心处，所述测压孔位于所述液槽的槽底，所述支撑部上表面具有多个所述气槽，多个所述气槽以所述液槽的中心为对称中心均匀分布，所述气槽为弧形凹槽，所述圆形凹槽的直径与用于飞机蒙皮镜像铣削的铣刀直径相一致。

本发明还公开了一种用于飞机蒙皮镜像铣削的液体静压支撑装置，包括至少一个上述所述的支撑头和转接套，所述连接部通过关节轴承与所述转接套连接，所述支撑装置还包括与所述流道Ⅰ连通的液压系统、与所述流道Ⅱ连通的真空吸气装置Ⅰ和与所述测压流道连通的液压表。

所述液压系统包括依次连通的节流器、精过滤器、比例减压阀、液压泵和粗过滤器，所述比例减压阀和所述液压泵通过两个支路分别与蓄能器和溢流阀连通，所述节流器的另一端与所述流道Ⅰ连通。