CN107344251B - 蒙皮加工的镜像铣削方法与*** - Google Patents

蒙皮加工的镜像铣削方法与*** Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种蒙皮加工的镜像铣削方法与***，其在加工表面布置一个加工刀具；在蒙皮的加工表面对称区域布置一组浮动支撑装置、一个蒙皮外形激光扫描装置、一组蒙皮壁厚实时测量装置。蒙皮加工前首先利用蒙皮外形激光扫描装置获取蒙皮实际型面，根据实际型面自适应调整加工路径。然后，蒙皮加工过程中加工刀具与加工表面对称区域的浮动支撑装置、蒙皮壁厚实时测量装置协同运动，加工过程中浮动支撑提供蒙皮工件加工区域柔性支撑，蒙皮壁厚实时测量装置获得加工区域厚度，加工刀具根据测量的实际工件厚度进行自适应调整切削深度，实现蒙皮的壁厚控制。

Description

蒙皮加工的镜像铣削方法与***
技术领域
本发明涉及蒙皮加工领域，具体地，涉及蒙皮加工的镜像铣削方法与***，尤其是用于大型蒙皮以及类似工件等壁厚要求严格的双曲/单曲壁板类零件的镜像加工方法与设备。
背景技术
在蒙皮加工领域，自1970年以来，大型蒙皮以及类似工件等壁厚要求严格的双曲/单曲壁板类零件的加工广泛采用化学铣削加工。化学铣削的工作原理是首先将工件非加工表面用耐腐蚀性涂层保护起来，将需要加工的表面裸露，然后将工件浸入化学溶液中进行腐蚀，使金属按特定的部位溶解去除，达到加工目的。化学铣削具有以下缺点。
1、化学铣削壁厚精度难保证，化学铣削厚度精度目前一般±0.5mm，而大型蒙皮壁厚要求达到±0.1mm。
2、轮廓精度差，化学铣削区域轮廓通常采用手工刻线保证，导致轮廓精度低，达到2mm，而大型蒙皮轮廓精度要求达到±0.3mm。
3、许多新型蒙皮无法用化学铣削加工，如新型飞机的铝锂合金蒙皮由于材料特性无法采用化学铣削加工。
4、化学铣削污染物排放量大，化学铣削原理是化学溶液腐蚀，加工完成后排放大量OIW普通工业废料、SIW特殊工业废料以及VOC挥发性有机混合物。
上述传统化学铣削已经不能满足大型蒙皮以及类似工件等壁厚要求严格的双曲/单曲壁板类零件的加工需求。
现有专利文献CN104400086A(201410532797.X)公开了一种飞机蒙皮镜像铣削方法及装备，其不足之处是顶撑装置和铣削装置中没有法向进给轴，厚度实时补偿时需要各轴协调运动进行补偿动作，从厚度采集到厚度补偿存在较大滞后，降低了厚度补偿精度，本发明根据刀位厚度值与目标厚度差值，采用法向进给轴W轴进行补偿，可以沿工件法向快速补偿；此外，该专利文献顶撑侧采用AC双摆头结构，在竖直加工蒙皮时容易导致C轴大范围运动，导致测厚装置易划伤工件表面，本发明在顶撑侧(即支撑侧)采用AB双摆头结构，避免了测厚装置大范围运动的问题；该专利文献需要采用柔性真空吸附装置辅助定位蒙皮，加工中需要反复移动吸附装置的排架，降低了加工效率，限制了一次性加工区域，本发明不需要柔性真空吸附装置辅助定位，加工区域开阔，可以一次装夹加工完蒙皮的一侧加工区域。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种蒙皮加工的镜像铣削方法与***。
本发明提出了一种新的(机)加工自适应加工方法，以及用于该方法实施的设备。该方法是针对大型蒙皮以及类似工件壁厚要求严格的双曲/单曲壁板加工要求提出的，对比传统化学加工，能够保证大型蒙皮加工精度要求，同时大大减少污染物排放。
为了达到上述目的，本发明提供一种蒙皮加工的镜像铣削***，包括：位于蒙皮加工面区域侧的铣削侧组件、位于加工区域对称面侧的支撑侧组件、框架结构工装和控制***；框架结构工装能够将蒙皮紧固在铣削侧组件和支撑侧组件之间；支撑侧组件包括放置至少一个浮动支撑装置、蒙皮壁厚测量装置和蒙皮外形激光扫描装置，铣削侧在加工区域放置铣削侧组件包括至少一个加工刀具；在控制***的控制下，支撑侧组件与加工侧组件的加工刀具进行协同运动，铣削侧组件的法向进给轴的位置根据支撑侧组件的蒙皮壁厚实时测量装置获得的加工区域蒙皮壁厚实时调整，以设定的厚度对蒙皮的加工区域进行铣削。
本发明还提供一种蒙皮加工的镜像铣削方法，由支撑侧组件先进行运动接近工件，蒙皮壁厚实时测量装置获得工件厚度后，位于加工区域的加工刀具再接触工件。
本发明尤其涉及一种用于大型蒙皮的自适应加工方法与***，其包括：
1)该方法实施的设备分为铣削侧、蒙皮、支撑侧，铣削侧与支撑侧相对于蒙皮对称分布，蒙皮立式固定于铣削侧、支撑侧之间。
2)铣削侧安装1个加工刀具，支撑侧安装1套浮动支撑装置、1套蒙皮壁厚实时测量装置、1套蒙皮外形激光扫描装置。
3)蒙皮加工前通过蒙皮外形激光扫描装置测量蒙皮型面，然后通过加工路径补偿实现蒙皮变形自适应控制。
4)在加工过程中支撑侧蒙皮壁厚实时测量装置、浮动支撑装置与铣削侧加工刀具协同运动，工件厚度通过蒙皮壁厚实时测量装置进行测量，工件壁厚偏差实时补偿到加工刀具切削深度，实现蒙皮壁厚自适应控制。
根据本发明的一个特征，铣削侧相关功能部件与铣削侧加工刀具的协同运动可以通过自动化的控制***来实现。通过控制***可实现铣削侧相关功能部件独立运动、铣削侧加工刀具独立运动、铣削侧相关功能部件与铣削侧加工刀具的协同运动、以及前三种运动形式任意组合。
根据本发明的一个特征，铣削侧配置加工刀具，支撑侧配置实时测厚装置、浮动支撑装置、激光测量装置。铣削侧与支撑侧均为6自由度，包括三个沿X、Y、Z和X’、Y’、Z’的平移自由度，以及铣削侧A、C，支撑侧A’、B’的旋转自由度。铣削侧A、C旋转轴法向配置W轴，支撑A’、B’的旋转法向配置W’轴。其中X轴与X’轴是相对于蒙皮水平移动的平动轴，Y轴、Y’轴是相对于蒙皮竖直移动的平动轴，Z轴、Z’轴是相对于蒙皮前后移动的平动轴，旋转轴A’轴轴线平行于X’轴，旋转轴B’轴线平行于Y’轴，旋转轴A轴轴线平行于X轴，旋转轴C轴轴线平行于Z轴，铣削侧法向移动W轴用于蒙皮壁厚自适应加工中加工刀具实时调整，支撑侧法向移动W’轴用于蒙皮壁厚自适应加工中工件压力实时调整。
本发明的一个特征，蒙皮外形激光扫描装置配置于支撑侧，用于蒙皮零件轮廓扫描。扫描完成后，由控制***中曲面补偿模块，根据实际轮廓，进行加工程序位置与加工轴线自适应调节，实现蒙皮变形自适应控制。
根据本发明的一个特征，蒙皮壁厚实时测量装置于支撑侧。蒙皮壁厚实时测量装置采用超声波进行蒙皮壁厚测量，以流动液体作为超声耦合剂。为保证测量数据准确性，蒙皮壁厚实时测量装置配置支撑侧蒙皮法向自适应调节***、蒙皮压力自适应调节***以及流动液体压力自适应调节***。实时蒙皮壁厚测量与加工同时进行，工件壁厚反馈到控制***中，控制***通过调整W轴位置实现加工刀具切深的实时调整，实现蒙皮零件按照预定厚度加工控制。
根据本发明的一个特征，蒙皮法向自适应调节***是通过多个均布位移传感器实时获取加工区域工件法向并通过调整A’轴、B’轴保证实时蒙皮壁厚实时测量装置运动轴线与加工区域工件法向方向统一。
根据本发明的一个特征，蒙皮压力自适应调节***，通过检测测厚装置与工件之间的压力，根据测得的压力值实时控制法向W轴的运动，其目的是保证实时测厚装置与蒙皮完全贴合，也保证了厚度测量所需要的耦合剂柱，避免了耦合剂的过量浪费，并且，通过实时的压力反馈值，避免了压力过大划伤工件表面和磨损测头表面。
根据本发明的一个特征，流动液体压力自适应调节***是指通过监测注水压力来实时获取和补偿所需耦合剂，使超声波探头稳定工作。
根据本发明的一个特征，配置于的浮动支撑装置。浮动支撑装置具有不少于6个柔性支撑点，柔性支撑点周围实时测厚装置周向分布，在加工过程中为蒙皮零件提供柔性支撑，减少蒙皮加工过程中的震动。优选的，每个柔性支撑可独立运动。浮动支撑装置对蒙皮所提供的支撑力可调，提供支撑刚度的同时不损伤蒙皮表面。
根据本发明的一个优选但非必要特征，蒙皮立式固定于铣削侧、支撑侧之间。本发明描述的设备中，配置蒙皮专用框架结构工装，用于实现蒙皮立式装置。优选的，工装框架结构呈状，框架中间包含一个可移动立柱，用于兼容不同宽度的蒙皮零件装夹。优选的，在工装框架结构内部均匀分布带助力的柔性夹持臂，用于不同形状蒙皮零件装夹。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1是本发明的加工设备的一种优选实施形式的总体示意性透视图；
图2是本发明的加工设备支撑侧与铣削侧部件安装示意图；
图3是本发明的加工设备加工刀具、蒙皮在线壁厚测量装置、蒙皮法向示意图；
图4是本发明的加工设备铣削侧部件结构示意图；
图5是框架结构工装示意图；
图6是本发明加工方法蒙皮壁厚控制示意框图。
图中示出：
加工设备1
蒙皮2
铣削侧组件3
X轴运动部件7、Y轴运动部件8、Z轴运动部件9、A轴旋转部件11、C轴旋转部件10、W轴运动部件12、主轴部件13、加工刀具14；
支撑侧组件4
X’轴运动部件15、Y’轴运动部件16、Z’轴运动部件17、A’轴旋转部件19、B’轴旋转部件18、W’轴运动部件20、蒙皮外形激光扫描装置21、浮动支撑装置22、蒙皮壁厚实时测量装置23、法向测量装置26、压力测量装置25、流体压力测量装置24；
框架结构工装5
固定框架27、可移动立柱28、柔性夹持臂29；
固定梁结构6
助力机构30
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明涉及一种蒙皮加工的镜像铣削方法与***。本发明在蒙皮的加工表面布置一个加工刀具；在蒙皮的加工表面对称区域布置一组浮动支撑装置、一个蒙皮外形激光扫描装置、一组蒙皮壁厚实时测量装置。蒙皮加工前首先利用蒙皮外形激光扫描装置获取蒙皮实际型面，根据实际型面自适应调整加工路径。然后，蒙皮加工过程中加工刀具与加工表面对称区域的浮动支撑装置、实蒙皮壁厚实时测量装置协同运动，加工过程中浮动支撑提供蒙皮工件加工区域柔性支撑，蒙皮壁厚实时测量装置获得加工区域厚度，加工刀具根据测量的实际工件厚度进行自适应调整切削深度，实现蒙皮的壁厚控制。
本发明提供的蒙皮加工的铣削***包括加工设备1。图1所示为加工设备1，所述加工设备1能够实现蒙皮2自适应加工，蒙皮2具有结构复杂、刚性弱、壁厚精度要求严格等特点。加工设备1包括：铣削侧组件3、支撑侧组件4、框架结构工装5、固定梁结构6。铣削侧组件3、支撑侧组件4相对于蒙皮2对称分布，蒙皮2立式固定于铣削侧组件3、支撑侧组件4之间。
铣削侧组件3包括X轴运动部件7、Y轴运动部件8、Z轴运动部件9、A轴旋转部件11、C轴旋转部件10、W轴运动部件12、主轴部件13、加工刀具14。
铣削侧组件3与支撑侧组件4均为6自由度。铣削侧组件3的6个自由度包括沿X、Y、Z轴的平移自由度，以及A轴、C轴、W轴；其中，铣削侧组件3的A轴、C轴法向配置W轴，铣削侧组件3的法向移动W轴用于蒙皮壁厚自适应加工中加工刀具实时调整。支撑侧组件4的6个自由度包括沿X’、Y’、Z’轴的平移自由度，以及A’轴、B’轴、W’轴；其中，支撑侧组件4的A’轴、B’轴法向配置W’轴，支撑侧组件4的法向移动W’轴用于蒙皮壁厚自适应加工中工件压力实时调整；轴X，Z以及轴X’，Z’限定了大体上相平行的垂直面。
支撑侧组件4包括X’轴运动部件15、Y’轴运动部件(16、Z’轴运动部件17、B’轴旋转部件18、A’轴旋转部件19、W’轴运动部件20、蒙皮外形激光扫描装置21、浮动支撑装置22、蒙皮壁厚实时测量装置23、流体压力测量装置24、压力测量装置25、法向测量装置26。
蒙皮2加工前通过蒙皮外形激光扫描装置21扫描工件蒙皮的轮廓，测量蒙皮型面，然后通过加工路径补偿实现蒙皮变形自适应控制，具体地，扫描完成后，由控制***中的曲面补偿模块，根据实际轮廓，进行加工程序位置与加工轴线自适应调节，实现蒙皮变形自适应控制。
在加工过程中，支撑侧组件4的蒙皮壁厚实时测量装置23、浮动支撑装置22与铣削侧组件3的加工刀具14协同运动，蒙皮2的厚度通过蒙皮壁厚实时测量装置23进行测量，蒙皮2的壁厚偏差实时补偿到加工刀具14的切削深度，实现蒙皮壁厚自适应控制。
蒙皮壁厚实时测量装置23采用超声波进行蒙皮壁厚测量，以流动液体作为超声耦合剂。为保证测量数据准确性，蒙皮壁厚实时测量装置23配置法向测量装置26、压力测量装置25以及流体压力测量装置24。实时蒙皮壁厚测量与加工同时进行，工件壁厚反馈到控制***中，控制***通过调整W轴位置实现加工刀具14切深的实时调整，实现蒙皮零件按照预定厚度加工控制。
法向测量装置26是通过多个均布位移传感器实时获取蒙皮2上加工区域工件法向并通过实时调整A’轴、B’轴角度保证蒙皮壁厚实时测量装置23的运动轴线与加工区域工件法向方向统一。
压力测量装置25，通过检测蒙皮壁厚实时测量装置23与工件之间的压力，根据测得的压力值实时控制法向W’轴的运动，其目的是保证蒙皮壁厚实时测量装置23与蒙皮完全贴合，也保证了厚度测量所需要的耦合剂柱，避免了耦合剂的过量浪费，并且，通过实时的压力反馈值，避免了压力过大划伤工件表面和磨损测头表面。
流体压力测量装置24是指通过监测注水压力来实时获取和补偿所需耦合剂，使超声波探头稳定工作。
浮动支撑装置22具有不少于6个柔性支撑点，柔性支撑点沿蒙皮壁厚实时测量装置23的周向分布，在加工过程中为蒙皮零件提供柔性支撑，减少蒙皮加工过程中的震动。优选的，每个柔性支撑可独立运动。浮动支撑装置22对蒙皮所提供的支撑力可调，提供支撑刚度的同时不损伤蒙皮表面。
框架结构工装5包括固定框架27、可移动立柱28、柔性夹持臂29。可移动立柱28能够沿固定框架27移动，用于兼容不同宽度的蒙皮零件装夹。在框架结构工装5内部均匀分布带助力的柔性夹持臂29，用于不同形状蒙皮零件装夹。设备配备助力机构30将框架结构工装5带蒙皮2运动到铣削侧3与支撑侧4之间。
铣削侧组件3与支撑侧组件4均采用卧式结构，铣削侧组件3的X轴运动部件7、Y轴运动部件8、Z轴运动部件9、A轴旋转部件11、C轴旋转部件10、W轴运动部件12以及支撑侧组件4的X’轴运动部件15、Y’轴运动部件16、Z’轴运动部件(17、A’轴旋转部件19、B’轴旋转部件18、W’轴运动部件20均采用马达驱动，由控制***控制。支撑侧组件4的相关功能部件与铣削侧组件3的加工刀具14的协同运动可以通过自动化的控制***来实现。通过控制***可实现支撑侧组件4相关功能部件独立运动、铣削侧组件3的加工刀具14的独立运动、支撑侧组件4相关功能部件与铣削侧组件3的加工刀具14的协同运动以及这三种运动形式任意组合。
X轴运动部件7、X’轴运动部件15相对于蒙皮2水平布置，分别沿X轴、X’轴运动，其中，X轴、X’轴是相对于蒙皮水平移动的平动轴；
Y轴运动部件8、Y’轴运动部件16相对于蒙皮2竖直布置，分别沿Y轴、Y’轴运动，其中，Y轴、Y’轴是相对于蒙皮竖直移动的平动轴；
Z轴运动部件9、Z’轴运动部件17相对于蒙皮2前后布置，分别沿Z轴、Z’轴运动，其中，Z轴、Z’轴是相对于蒙皮前后移动的平动轴；
A轴旋转部件11的旋转轴A轴平行于X轴，C轴旋转部件10的旋转轴C轴平行于Z轴；
A’轴旋转部件19的旋转轴A’轴平行于X’轴，B’轴旋转部件18的旋转轴B’轴平行于Y’轴。
C轴旋转部件10、A轴旋转部件11、W轴运动部件12依次连接，W轴运动部件12沿A轴、C轴轴线布置，加工刀具14通过主轴部件13连接在W轴运动部件12的运动末端。
B’轴旋转部件18、A’轴旋转部件19、W’轴运动部件20依次连接，W’轴运动部件20沿A’轴、B’轴轴线布置。蒙皮外形激光扫描装置21、浮动支撑装置22位于B’轴旋转部件18的末端，蒙皮壁厚实时测量装置23位于W’轴运动部件20末端，蒙皮壁厚实时测量装置23与浮动支撑装置22之间中心轴线重合。
根据本发明提供的一种蒙皮加工的镜像铣削方法，其中，蒙皮2加工过程如下：
步骤1、蒙皮2加工人员通过框架结构工装5中的可移动立柱28将工件装夹调整到合适的蒙皮装夹范围，然后利用柔性夹持臂29进行工件蒙皮2的装夹固定。
步骤2、蒙皮2装夹完毕后通过控制***将框架结构工装5装夹固定的蒙皮2运动到铣削侧组件3与支撑侧组件4之间。
步骤3、支撑侧组件4带动蒙皮外形激光扫描装置21，测量蒙皮零件外形轮廓，得到激光数据，控制***接收激光数据形成工件型面点云数据。控制***的曲面补偿模块，根据工件型面点云数据获得装夹后实际蒙皮与设计蒙皮间的形状对应关系，然后对理论程序中的加工位置与加工轴线进行自适应调节，得到工件实际加工程序。扫描过程中蒙皮零件2保持静止。
步骤4、加工设备1，根据工件实际加工程序控制铣削侧组件3与支撑侧组件4协同运动，实现蒙皮零件预定厚度的加工，其中预定厚度可为等厚度，也可为变厚度。在加工过程中加工刀具14作为铣削侧组件3的运动末端用于蒙皮零件切削。蒙皮壁厚实时测量装置23作为支撑侧组件4的末端与蒙皮零件2加工区域背面实时接触，加工过程中实时测量工件厚度。浮动支撑装置22作为支撑侧组件4的末端与蒙皮2加工区域背面实时接触，用于加工过程中工件柔性支撑，减少加工过程零件震动。浮动支撑装置22对蒙皮2所提供的支撑力可调，提供支撑刚度的同时不损伤蒙皮2表面。
所述步骤4包括如下步骤：
-法向实时调整步骤：加工设备1中蒙皮壁厚实时测量装置23采用超声波进行工件实时壁厚测量。为保证测量的稳定性，蒙皮壁厚实时测量装置23内部配置法向测量装置26，用于实时调整支撑侧组件A’轴与B’轴角度，保证实时壁厚测量装置法向与蒙皮加工位置法向一致。
-工件压力实时调整步骤：在实时壁厚测量的同时，加工设备1利用蒙皮壁厚实时测量装置23内部压力测量装置25，检测蒙皮壁厚实时测量装置23与工件之间的实时压力，并利用支撑侧组件4的W’轴运动部件20运动控制实现压力恒定。
-液体压力实时调整步骤：加工设备1实时壁厚测量超声波测量原理，采用以流动液体作为超声耦合剂，为保证测量稳定性采用流体压力测量装置24使得液体稳定输出。
-闭环控制步骤：加工设备1可实现蒙皮壁厚闭环控制，根据上述法向实时调整步骤、工件压力实时调整步骤、液体压力实时调整步骤测量出稳定壁厚数据后，控制***根据用户设置的壁厚要求，计算壁厚补偿量，然后补偿加工刀具14切削深度。浮动支撑装置22、蒙皮壁厚实时测量装置23与位于加工区域的加工刀具14_进行协同运动，并非同步运动，由浮动支撑装置22、蒙皮壁厚实时测量装置23先进行运动接近工件，获得稳定的蒙皮2厚度后，位于加工区域的加工刀具14再接触蒙皮2进行切削加工。
步骤5、加工完成后，控制***将框架结构工装5装夹的蒙皮2运动脱出铣削侧组件3与支撑侧组件4之间。
步骤6、加工人员拆卸蒙皮工件2。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (17)

1.一种蒙皮加工的镜像铣削***，其特征在于，包括：位于蒙皮加工区域侧的铣削侧组件(3)、位于加工区域对称面侧的支撑侧组件(4)、框架结构工装(5)和控制***；
框架结构工装(5)能够将蒙皮(2)紧固在铣削侧组件(3)和支撑侧组件(4)之间；
支撑侧组件(4)包括至少一个浮动支撑装置(22)、蒙皮壁厚测量装置(23)和蒙皮外形激光扫描装置(21)，铣削侧组件(3)包括至少一个加工刀具(14)；
在控制***的控制下，支撑侧组件(4)与加工侧组件的加工刀具(14)进行协同运动，铣削侧组件(3)的法向进给轴的位置根据支撑侧组件(4)的蒙皮壁厚实时测量装置(23)获得的加工区域蒙皮壁厚实时调整，以设定的厚度对蒙皮(2)的加工区域进行铣削；
支撑侧组件(4)还包括压力测量装置(25)；
压力测量装置(25)，通过检测蒙皮壁厚实时测量装置(23)与工件之间的压力，根据测得的压力值实时控制法向W’轴的运动，以保证蒙皮壁厚实时测量装置(23)与蒙皮完全贴合，也保证了厚度测量所需要的耦合剂不会大量溢出，并且，通过实时的压力反馈值，避免了压力过大划伤工件表面和磨损测头表面；
支撑侧组件(4)还包括流体压力测量装置(24)；
流体压力测量装置(24)是指通过监测注水压力来实时获取和补偿所需耦合剂，使超声波探头稳定工作。
2.根据权利要求1所述的蒙皮加工的镜像铣削***，其特征在于，支撑侧组件(4)包括蒙皮外形激光扫描装置(21)；
蒙皮外形激光扫描装置(21)能够扫描蒙皮(2)的轮廓，测量蒙皮型面得到激光数据，控制***接收激光数据形成工件型面点云数据，根据工件型面点云数据获得装夹后实际蒙皮与设计蒙皮间的形状对应关系，然后对理论程序中的加工位置与加工轴线进行自适应调节，得到工件实际加工程序。
3.根据权利要求1所述的蒙皮加工的镜像铣削***，其特征在于，支撑侧组件(4)包括浮动支撑装置(22)；
浮动支撑装置(22)在协同运动中沿加工区域法向与蒙皮(2)相接触，为蒙皮(2)提供柔性支撑。
4.根据权利要求3所述的蒙皮加工的镜像铣削***，其特征在于，所述浮动支撑装置(22)对蒙皮(2)所提供的支撑力能够调节，提供支撑刚度的同时不损伤蒙皮(2)表面。
5.根据权利要求1所述的蒙皮加工的镜像铣削***，其特征在于，支撑侧组件(4)包括蒙皮壁厚实时测量装置(23)；
蒙皮壁厚实时测量装置(23)在协同运动中实时测量蒙皮(2)的加工区域厚度，铣削侧组件(3)的加工刀具(14)加工区域的法向进给轴上的进给位置根据加工区域厚度实时调整，实现蒙皮的壁厚控制。
6.根据权利要求5所述的蒙皮加工的镜像铣削***，其特征在于，蒙皮壁厚实时测量装置(23)利用水浸式超声波探头进行测量，通过设置流动液体作为超声耦合，实现厚度实时测量以及数据的储存和传递。
7.根据权利要求1所述的蒙皮加工的镜像铣削***，其特征在于，支撑侧组件(4)还包括法向测量装置(26)；
法向测量装置(26)是通过多个位移传感器实时获取蒙皮(2)上支持区域工件法向α，并通过实时调整A’轴、B’轴角度保证蒙皮壁厚实时测量装置(23)的运动轴线与加工区域工件法向α方向统一。
8.根据权利要求1所述的蒙皮加工的镜像铣削***，其特征在于，铣削侧组件(3)包括主轴部件(13)、加工刀具(14)；所述加工刀具(14)通过切除材料来进行加工，由主轴部件(13)带动加工刀具(14)自转。
9.根据权利要求1所述的蒙皮加工的镜像铣削***，其特征在于，铣削侧组件(3)包括X轴运动部件(7)、Y轴运动部件(8)、Z轴运动部件(9)、A轴旋转部件(11)、C轴旋转部件(10)、W轴运动部件(12)、主轴部件(13)、加工刀具(14)；
X轴运动部件(7)相对于蒙皮(2)水平布置，沿X轴运动，其中，X轴是相对于蒙皮水平移动的平动轴；Y轴运动部件(8)相对于蒙皮(2)竖直布置，沿Y轴运动，其中，Y轴是相对于蒙皮竖直移动的平动轴；Z轴运动部件(9)相对于蒙皮(2)前后布置，沿Z轴运动，其中，Z轴是相对于蒙皮前后移动的平动轴；A轴旋转部件(11)的旋转轴A轴平行于X轴，C轴旋转部件(10)的旋转轴C轴平行于Z轴；C轴旋转部件(10)、A轴旋转部件(11)、W轴运动部件(12)依次连接，平动轴W轴运动部件(12)连接在A轴上，A轴旋转部件(11)的运动角度决定了W轴运动部件(12)的轴线与C轴旋转部件(10)的轴线之间的夹角，加工刀具(14)通过主轴部件(13)连接在W轴运动部件(12)的运动末端。
10.根据权利要求1所述的蒙皮加工的镜像铣削***，其特征在于，支撑侧组件(4)包括X’轴运动部件(15)、Y’轴运动部件(16)、Z’轴运动部件(17)、B’轴旋转部件(18)、A’轴旋转部件(19)、W’轴运动部件(20)、蒙皮外形激光扫描装置(21)、浮动支撑装置(22)、蒙皮壁厚实时测量装置(23)；
X’轴运动部件(15)相对于蒙皮(2)水平布置，沿X’轴运动，其中，X’轴是相对于蒙皮水平移动的平动轴；Y’轴运动部件(16)相对于蒙皮(2)竖直布置，沿Y’轴运动，其中，Y’轴是相对于蒙皮竖直移动的平动轴；Z’轴运动部件(17)相对于蒙皮(2)前后布置，沿Z’轴运动，其中，Z’轴是相对于蒙皮前后移动的平动轴；A’轴旋转部件(18)的旋转轴A’轴平行于X’轴，B’轴旋转部件(19)的旋转轴B’轴平行于Y’轴；A’轴旋转部件(19)、B’轴旋转部件(18)、W’轴运动部件(20)依次连接，平动轴W’轴运动部件(20)连接到A’轴旋转部件上，A’轴旋转部件(18)的运动角度决定了W’轴运动部件(20)的轴线与B’轴旋转部件(18)的轴线之间的夹角；蒙皮外形激光扫描装置(21)、浮动支撑装置(22)位于A’轴旋转部件(19)的末端，蒙皮壁厚实时测量装置(23)位于W’轴运动部件(20)末端，蒙皮壁厚实时测量装置(23)与浮动支撑装置(22)的中心轴线重合。
11.根据权利要求1所述的蒙皮加工的镜像铣削***，其特征在于，框架结构工装(5)包括固定框架(27)、可移动立柱(28)、柔性夹持臂(29)；
可移动立柱(28)能够沿固定框架(27)移动，用于兼容不同尺寸的蒙皮零件装夹；在框架结构工装(5)内部分布带助力的柔性夹持臂(29)，用于不同形状蒙皮零件的装夹；助力机构(30)将框架结构工装(5)带蒙皮(2)运动到铣削侧组件(3)与支撑侧组件(4)之间。
12.一种利用权利要求1所述的蒙皮加工的镜像铣削***的蒙皮加工的镜像铣削方法，其特征在于，由支撑侧组件(4)先进行运动接近工件，蒙皮壁厚实时测量装置(23)获得工件厚度后，位于加工区域的加工刀具(14)再接触工件。
13.根据权利要求12所述的蒙皮加工的镜像铣削方法，其特征在于，待加工蒙皮(2)在加工过程中竖直安装。
14.根据权利要求12所述的蒙皮加工的镜像铣削方法，其特征在于，通过蒙皮外形激光扫描装置(21)在加工前确定蒙皮加工面实际几何形状，获得装夹后实际蒙皮与设计蒙皮间的形状对应关系，在加工前根据蒙皮实际形状调整加工刀路。
15.根据权利要求12所述的蒙皮加工的镜像铣削方法，其特征在于，铣削侧组件(3)与支撑侧组件(4)在协同运动进行加工期间，蒙皮壁厚实时测量装置(23)通过实时测厚获取当前刀位点厚度，通过比较实际厚度与预先设置厚度来调节作为法向进给轴的W轴的进给值和加工刀具(14)位置，控制蒙皮(2)加工区域的厚度。
16.根据权利要求12所述的蒙皮加工的镜像铣削方法，其特征在于，在初始状态下加工刀具(14)的轴向γ和蒙皮壁厚实时测量装置(23)的轴向β重合，加工过程中，加工刀具(14)和蒙皮壁厚实时测量装置(23)协同运动，壁厚测量装置(23)的法向实时调整，一直垂直于工件表面，加工刀具(14)轴向γ沿修正后加工刀路的轨迹运行。
17.根据权利要求12所述的蒙皮加工的镜像铣削方法，其特征在于，利用权利要求1所述的蒙皮加工的镜像铣削***进行铣削。
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108127424B (zh) * 2017-11-21 2019-09-24 西北工业大学 一种薄壁件镜像铣削随动顶撑装置及方法
CN108073131B (zh) * 2017-12-11 2020-09-29 大连理工大学 镜像铣削加工蒙皮形貌误差实时非接触测量与补偿装置及蒙皮厚度精确控制方法
CN107900783B (zh) * 2018-01-17 2024-06-28 朱舸 一种汽车前轴六面铣粗加工半成品质量控制方法
CN109213070B (zh) * 2018-03-21 2020-08-04 中国航空制造技术研究院 一种镜像铣削过程中加工厚度的在线测控方法
CN108818017B (zh) * 2018-07-10 2021-01-05 西北工业大学 一种视觉引导的薄壁件镜像铣顶撑装置
CN109623656B (zh) * 2018-11-12 2021-05-11 南京航空航天大学 基于厚度在线检测的移动式双机器人协同打磨装置及方法
CN109877851B (zh) * 2019-04-04 2021-04-13 北京卫星制造厂有限公司 一种用于弱刚性壁板加工的移动式双机器人镜像加工***
CN110134071B (zh) * 2019-06-05 2021-09-28 南京航空航天大学 一种针对蒙皮镜像铣工艺约束条件下的基于图像处理的环切刀轨生成方法
FR3097458B1 (fr) 2019-06-24 2021-06-11 Stelia Aerospace Procédé d’usinage d’un panneau métallique par un système d’usinage mécanique automatisé
CN110456730B (zh) * 2019-07-25 2021-05-11 上海拓璞数控科技股份有限公司 用于双五轴镜像铣设备的防碰撞***和方法
CN110560758B (zh) * 2019-08-26 2021-02-19 上海拓璞数控科技股份有限公司 双五轴镜像同步加工***及镜像同步补偿铣削方法
CN110703685B (zh) * 2019-11-08 2020-08-04 中国航空制造技术研究院 蒙皮镜像铣削加工刀具轨迹自适应调整方法及装置
CN112965442B (zh) * 2021-02-01 2022-09-20 中国航空制造技术研究院 一种用于镜像铣削加工的协同运动控制方法和***
CN113110290B (zh) * 2021-04-06 2022-06-14 大连理工大学 一种基于力反馈控制的大型薄壁零件镜像加工方法
CN113510496A (zh) * 2021-05-08 2021-10-19 北京工业大学 一种用于可调距螺旋桨叶面加工的随动工装
CN113639647A (zh) * 2021-07-08 2021-11-12 中国重型机械研究院股份公司 一种基于带特征视觉适配器的蒙皮激光测量装置
CN114054816B (zh) * 2021-11-29 2023-01-17 天津航天长征火箭制造有限公司 应用于箱底瓜瓣自适应补偿加工的找正方法
CN115609301B (zh) * 2022-10-13 2023-07-11 上海拓璞数控科技股份有限公司 具有w轴的直驱式双叉ab摆头
CN116422950B (zh) * 2023-03-24 2024-03-26 上海拓璞数控科技股份有限公司 用于拱形环状薄壁工件加工的镜像铣削装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1564135A1 (fr) * 2004-02-10 2005-08-17 Airbus France Procédé et dispositif d'usinage mécanique de panneaux flexibles avec compensation de l'effort d'usinage par un moyen d'appui
EP1569058A1 (fr) * 2004-02-10 2005-08-31 Airbus France Procédé et dispositif d'usinage par fenêtrage de panneaux minces non-développables
CN100496880C (zh) * 2003-10-24 2009-06-10 迪菲厄工业公司 用于加工面板的方法和设备
CN104400086A (zh) * 2014-10-10 2015-03-11 南京航空航天大学 飞机蒙皮镜像铣削方法及装备
CN104440158A (zh) * 2014-11-12 2015-03-25 南京航空航天大学 飞机蒙皮镜像铣削顶撑方法及装备
CN104476321A (zh) * 2014-11-12 2015-04-01 南京航空航天大学 基于多传感器的蒙皮实时自适应镜像铣削方法与检测装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7093470B2 (en) * 2002-09-24 2006-08-22 The Boeing Company Methods of making integrally stiffened axial load carrying skin panels for primary aircraft structure and fuel tank structures

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100496880C (zh) * 2003-10-24 2009-06-10 迪菲厄工业公司 用于加工面板的方法和设备
EP1564135A1 (fr) * 2004-02-10 2005-08-17 Airbus France Procédé et dispositif d'usinage mécanique de panneaux flexibles avec compensation de l'effort d'usinage par un moyen d'appui
EP1569058A1 (fr) * 2004-02-10 2005-08-31 Airbus France Procédé et dispositif d'usinage par fenêtrage de panneaux minces non-développables
CN104400086A (zh) * 2014-10-10 2015-03-11 南京航空航天大学 飞机蒙皮镜像铣削方法及装备
CN104440158A (zh) * 2014-11-12 2015-03-25 南京航空航天大学 飞机蒙皮镜像铣削顶撑方法及装备
CN104476321A (zh) * 2014-11-12 2015-04-01 南京航空航天大学 基于多传感器的蒙皮实时自适应镜像铣削方法与检测装置

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