本發(fā)明涉及大型航空航天裝備零件加工，尤其涉及一種大型曲面薄壁件鏡像加工裝備及控制方法。

背景技術：

1、以航空、航天為代表的高端制造業(yè)體現(xiàn)著國家科技的核心競爭力和重大需求。大型曲面薄壁零件是航空航天運載裝備中的重要零部件，是實現(xiàn)裝備輕量化、高性能的關鍵所在，典型的大型薄壁曲面零件如火箭貯箱、飛機蒙皮壁板、航天器艙體等,該類零件具有尺寸大、幾何形狀復雜、整體剛度低等特點，同時對加工精度和效率的要求較高，因此其加工制造難度大。

2、對于大型曲面薄壁件的加工，若直接進行銑削加工，則會造成零件的變形和振動大、加工精度低，特別是在加工等壁厚要求高的薄壁零件時容易產(chǎn)生壁厚不均的情況，因此，等壁厚加工成為大型薄壁曲面零件加工中的重要難題。

3、對于一些有著復雜特征的大型曲面薄壁件的加工，若采用模具生產(chǎn)，則會產(chǎn)生大量經(jīng)濟和時間成本用于模具的設計和制造，且航空航天運載裝備的系統(tǒng)復雜，不同結構的零件數(shù)量龐大，無法全部配備模具。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種大型曲面薄壁件鏡像加工裝備，適用于大型曲面薄壁件的鏡像銑加工和漸進成形加工，具有適應性強、作業(yè)柔性高、加工精度高的優(yōu)點。

2、根據(jù)本發(fā)明實施例的大型曲面薄壁件鏡像加工裝備，包括夾具組件、加工定位組件、加工裝置、支撐定位組件和支撐裝置；

3、其中，所述夾具組件用于固定待加工零件；

4、所述加工定位組件設置在所述夾具組件的一側，包括加工基座、安裝在所述加工基座上的加工動平臺、安裝在所述加工動平臺上的加工并聯(lián)定位裝置，所述加工動平臺用于沿x軸方向、y軸方向和z軸方向驅動所述加工并聯(lián)定位裝置；

5、所述加工裝置安裝在所述加工并聯(lián)定位裝置上，所述加工并聯(lián)定位裝置用于對所述加工裝置在多個自由度上的精細位姿調(diào)節(jié)，所述加工裝置應用于鏡像銑加工或漸進成形加工；

6、所述支撐定位組件設置在所述夾具組件的另一側，包括支撐基座、安裝在所述支撐基座上的支撐動平臺、安裝在所述支撐動平臺上的支撐并聯(lián)定位裝置，所述支撐動平臺用于沿x軸方向、y軸方向和z軸方向驅動所述支撐并聯(lián)定位裝置；

7、所述支撐裝置安裝在所述支撐并聯(lián)定位裝置上，所述支撐并聯(lián)定位裝置用于對所述支撐裝置在多個自由度上的精細位姿調(diào)節(jié)，所述支撐裝置應用于鏡像銑支撐或漸進成形支撐。

8、根據(jù)本發(fā)明實施例的大型曲面薄壁件鏡像加工裝備，通過加工動平臺可以調(diào)節(jié)加工裝置在待加工零件的待加工表面上的位置和與待加工零件的待加工表面的距離；通過加工并聯(lián)定位裝置可以實現(xiàn)對加工裝置在多個自由度上的精細位姿調(diào)節(jié)；通過支撐動平臺可以調(diào)節(jié)支撐裝置在待加工零件的待支撐表面上的位置和與待加工零件的待支撐表面的距離；通過支撐并聯(lián)定位裝置可以實現(xiàn)對支撐裝置在多個自由度上的精細位姿調(diào)節(jié)。由此，加工裝置在加工過程中，可以使支撐裝置的軸線與加工裝置的軸線保持重合，并使支撐裝置與加工裝置間的相對距離保持恒定，從而利用支撐裝置保持對加工裝置的加工位置的支撐，避免大型曲面薄壁特性的待加工零件發(fā)生形變，并保證待加工零件的薄壁厚度的加工精度滿足工藝要求。

9、并且，通過利用多軸并聯(lián)的加工并聯(lián)定位裝置實現(xiàn)對加工裝置的定位以及通過利用多軸并聯(lián)的支撐并聯(lián)定位裝置實現(xiàn)對支撐裝置的定位，相比傳統(tǒng)相關技術中的加工方式而言，本發(fā)明實施例的大型曲面薄壁件鏡像加工裝備在大型曲面薄壁件外側網(wǎng)格特征鏡像銑加工及漸進成形加工中具有更高的工作空間和環(huán)境的適應性，提高了加工作業(yè)的柔性，便于保證加工精度。

10、在一些實施例中，所述加工動平臺包括加工x軸方向動平臺、加工y軸方向動平臺和加工z軸方向動平臺；所述加工基座上設有加工x軸方向軌道，所述加工x軸方向動平臺可滑動地設在所述加工x軸方向軌道上，所述加工y軸方向動平臺可滑動地設在所述加工x軸方向動平臺上且滑動方向垂直于所述加工x軸方向動平臺的移動方向，所述加工z軸方向動平臺可滑動地設在所述加工y軸方向動平臺上且滑動方向垂直于所述加工x軸方向動平臺和加工y軸方向動平臺的移動方向，所述加工并聯(lián)定位裝置安裝在所述加工z軸方向動平臺上；

11、所述支撐動平臺包括支撐x軸方向動平臺、支撐y軸方向動平臺和支撐z軸方向動平臺；所述支撐基座上設有支撐x軸方向軌道，所述支撐x軸方向動平臺可滑動地設在所述支撐x軸方向軌道上，所述支撐y軸方向動平臺可滑動地設在所述支撐x軸方向動平臺上且滑動方向垂直于所述支撐x軸方向動平臺的移動方向，所述支撐z軸方向動平臺可滑動地設在所述支撐y軸方向動平臺上且滑動方向垂直于所述支撐y軸方向動平臺和支撐z軸方向動平臺的移動方向，所述支撐并聯(lián)定位裝置安裝在所述支撐z軸方向動平臺上。

12、在一些實施例中，所述加工定位組件還包括用于驅動所述加工x軸方向動平臺的加工x軸方向驅動裝置、用于驅動所述加工y軸方向動平臺的加工y軸方向驅動裝置和用于驅動所述加工y軸方向動平臺的加工z軸方向驅動裝置；所述支撐定位組件還包括用于驅動所述支撐x軸方向動平臺的支撐x軸方向驅動裝置、用于驅動所述支撐y軸方向動平臺的支撐y軸方向驅動裝置和用于驅動所述支撐z軸方向動平臺的支撐z軸方向驅動裝置。

13、在一些實施例中，所述加工x軸方向驅動裝置包括加工x軸方向驅動電機、加工x軸方向驅動齒輪和加工x軸方向齒條，所述加工x軸方向驅動電機安裝在加工x軸方向動平臺上，所述加工x軸方向驅動齒輪與所述x軸方向驅動電機固定連接，所述加工x軸方向齒條安裝在所述加工基座上且與所述加工x軸方向驅動齒輪驅動連接；

14、所述加工y軸方向驅動裝置包括加工y軸方向驅動電機、加工y軸方向驅動絲杠和加工y軸方向驅動螺母，所述加工y軸方向驅動電機可垂直地安裝在所述加工x軸方向動平臺上，所述加工y軸方向驅動電機與所述加工y軸方向驅動絲杠傳動連接，所述加工y軸方向驅動絲杠與所述加工y軸方向驅動螺母螺紋配合，所述加工y軸方向驅動螺母可垂直地安裝在所述加工y軸方向動平臺上；

15、所述加工z軸方向驅動裝置包括加工z軸方向驅動電機、加工z軸方向驅動絲杠和加工z軸方向驅動螺母，所述加工z軸方向驅動電機可垂直地安裝在所述加工y軸方向動平臺上，所述加工z軸方向驅動電機與所述加工z軸方向驅動絲杠傳動連接，所述加工z軸方向驅動絲杠與所述加工z軸方向驅動螺母螺紋配合，所述加工z軸方向驅動螺母可垂直地安裝在所述加工z軸方向動平臺上。

16、在一些實施例中，所述支撐x軸方向驅動裝置包括支撐x軸方向驅動電機、支撐x軸方向驅動齒輪和支撐x軸方向齒條，所述支撐x軸方向驅動電機安裝在支撐x軸方向動平臺上，所述支撐x軸方向驅動齒輪與所述x軸方向驅動電機固定連接，所述支撐x軸方向齒條安裝在所述支撐基座上且與所述支撐x軸方向驅動齒輪驅動連接；

17、所述支撐y軸方向驅動裝置包括支撐y軸方向驅動電機、支撐y軸方向驅動絲杠和支撐y軸方向驅動螺母，所述支撐y軸方向驅動電機可垂直地安裝在所述支撐x軸方向動平臺上，所述支撐y軸方向驅動電機與所述支撐y軸方向驅動絲杠傳動連接，所述支撐y軸方向驅動絲杠與所述支撐y軸方向驅動螺母螺紋配合，所述支撐y軸方向驅動螺母可垂直地安裝在所述支撐y軸方向動平臺上；

18、所述支撐z軸方向驅動裝置包括支撐z軸方向驅動電機、支撐z軸方向驅動絲杠和支撐z軸方向驅動螺母，所述支撐z軸方向驅動電機可垂直地安裝在所述支撐y軸方向動平臺上，所述支撐z軸方向驅動電機與所述支撐z軸方向驅動絲杠傳動連接，所述支撐z軸方向驅動絲杠與所述支撐z軸方向驅動螺母螺紋配合，所述支撐z軸方向驅動螺母可垂直地安裝在所述支撐z軸方向動平臺上。

19、在一些實施例中，所述加工并聯(lián)定位裝置包括加工并聯(lián)定位支架和多個加工支鏈；所述加工并聯(lián)定位支架與所述加工z軸方向動平臺相連，所述加工支鏈分別與所述加工并聯(lián)定位支架和所述加工裝置相連；

20、所述支撐并聯(lián)定位裝置包括支撐并聯(lián)定位支架和多個支撐支鏈；所述支撐并聯(lián)定位支架與所述支撐z軸方向動平臺相連，所述支撐支鏈分別與所述支撐并聯(lián)定位支架和所述支撐裝置相連。

21、在一些實施例中，所述加工支鏈包括加工中空電機和加工滾珠絲杠，所述加工中空電機與所述加工滾珠絲杠傳動連接且通過所述加工中空電機的轉動帶動所述加工滾珠絲杠沿中心軸線轉動且沿軸向移動，所述加工中空電機通過第一加工鉸鏈與所述加工并聯(lián)定位支架相連，所述加工滾珠絲杠通過第二加工鉸鏈與所述加工裝置相連；所述加工支鏈為六個、五個或三個；當所述加工支鏈為六個時，六個所述第二加工鉸鏈均為雙轉動副鉸鏈，且六個所述第一加工鉸鏈均為雙轉動副鉸鏈；當所述加工支鏈為五個時，五個所述第二加工鉸鏈中的四個為雙轉動副鉸鏈且一個為單轉動副鉸鏈，且五個所述第一加工鉸鏈均為雙轉動副鉸鏈；當所述加工支鏈為三個，三個所述第二加工鉸鏈均為雙轉動副鉸鏈且三個所述第一加工鉸鏈均為單轉動副鉸鏈，或者，三個所述第二加工鉸鏈均為單轉動副鉸鏈且三個所述第一加工鉸鏈均為雙轉動副鉸鏈。

22、在一些實施例中，所述支撐支鏈包括支撐中空電機和支撐滾珠絲杠，所述支撐中空電機與所述支撐滾珠絲杠傳動連接且通過所述支撐中空電機的轉動帶動所述支撐滾珠絲杠沿中心軸線轉動且沿軸向移動，所述支撐中空電機通過第一支撐鉸鏈與所述支撐并聯(lián)定位支架相連，所述支撐滾珠絲杠通過第二支撐鉸鏈與所述支撐裝置相連；所述支撐支鏈為六個、五個或三個；當所述支撐支鏈為六個時，六個所述第二支撐鉸鏈均為雙轉動副鉸鏈，且六個所述第一支撐鉸鏈均為雙轉動副鉸鏈；當所述支撐支鏈為五個時，五個所述第二支撐鉸鏈中的四個為雙轉動副鉸鏈且一個為單轉動副鉸鏈，且五個所述第一支撐鉸鏈均為雙轉動副鉸鏈；當所述支撐支鏈為三個，三個所述第二支撐鉸鏈均為雙轉動副鉸鏈且三個所述第一支撐鉸鏈均為單轉動副鉸鏈，或者，三個所述第二支撐鉸鏈均為單轉動副鉸鏈且三個所述第一支撐鉸鏈均為雙轉動副鉸鏈。

23、在一些實施例中，所述加工裝置包括加工電機主軸、加工第一刀柄和鏡像銑加工所用的加工刀具；所述加工電機主軸安裝在所述加工并聯(lián)定位裝置上，所述加工第一刀柄安裝在所述加工電機主軸上，所述加工刀具安裝在所述加工第一刀柄上；

24、或所述加工裝置包括加工刀柄基座、加工第二刀柄和漸進成形加工所用的主刀具；所述加工刀柄基座安裝在所述加工并聯(lián)定位裝置上，所述加工第二刀柄安裝在所述加工刀柄基座上，所述主刀具安裝在所述加工第二刀柄上。

25、在一些實施例中，所述支撐裝置包括支撐頭基座、鏡像銑加工所用的支撐頭和壁厚測量裝置；所述支撐頭基座安裝在所述支撐并聯(lián)定位裝置上，所述支撐頭安裝在所述支撐頭基座上，所述壁厚測量裝置安裝在所述支撐頭上；或所述支撐裝置包括支撐刀柄基座、支撐刀柄和漸進成形加工所用的從屬刀具，所述支撐刀柄基座安裝在所述支撐并聯(lián)定位裝置上，所述支撐刀柄安裝在所述支撐刀柄基座上，所述從屬刀具安裝在所述支撐刀柄上。

26、在一些實施例中，所述夾具組件包括夾具基座和夾具裝置；所述夾具裝置滑動安裝在所述夾具基座上且包括夾具固定梁、可伸縮夾具臂和夾具頭；所述夾具固定梁安裝在所述夾具基座上，所述可伸縮夾具臂安裝在所述夾具固定梁上，所述夾具頭安裝在所述可伸縮夾具臂上，用于固定待加工零件。

27、本發(fā)明另一方面還提出了一種上述的大型曲面薄壁件鏡像加工裝備的控制方法。

28、根據(jù)本發(fā)明實施例的大型曲面薄壁件鏡像加工裝備的控制方法，包括以下步驟：

29、s1：將所述待加工零件安裝到所述夾具組件上；

30、s2：通過所述加工定位組件驅動所述加工裝置，將所述加工裝置定位于所述待加工零件的待加工表面；

31、s3：通過所述支撐定位組件驅動所述支撐裝置，將所述支撐裝置定位于所述待加工零件的待支撐表面，并使所述支撐裝置的軸向與所述加工裝置的軸線重合；

32、s4：通過測量待加工零件加工位置處的壁厚，根據(jù)測量的壁厚與目標壁厚的差值，解算所述加工裝置與所述支撐裝置之間的相對運動關系；

33、s5：通過所述加工定位組件和所述支撐定位組件按照解算的相對運動關系信息實時對應地驅動所述加工裝置和所述支撐裝置，使所述加工裝置和所述支撐裝置間的相對距離滿足相應壁厚加工的距離要求，完成所述待加工零件的表面的加工；

34、s6：通過實時測量待加工零件的加工位置處的壁厚，若測量的壁厚尚未達到目標壁厚，則調(diào)整所述加工裝置與所述支撐裝置之間的相對運動關系，重復s5和s6，直至測量的壁厚滿足要求，若測量的壁厚滿足要求則進行待加工表面下一處的加工，重復s2至s6直至完成所述待加工零件的表面加工。

35、根據(jù)本發(fā)明實施例的大型曲面薄壁件鏡像加工裝備的控制方法，通過利用根據(jù)本發(fā)明上述實施例的大型曲面薄壁件鏡像加工裝備，具有適應性強、作業(yè)柔性高、加工精度高等優(yōu)點。

36、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。