【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于精密機械加工，尤其涉及一種輔助支撐裝置。
技術介紹
1、大型的輕量化鋁構件金具有低密度、高強度的特點，可以在保證結構強度的同時減輕結構的重量，因其優異的性能在航空航天、汽車制造、建筑以及其他多個領域都得到了廣泛的應用。隨著科技的不斷進步和工藝的不斷完善，輕量化鋁構件的應用范圍還將不斷擴大。
2、大型鋁合金結構部件在切削加工過程中，由于材料去除量較大，容易產生內應力變形，進而影響工件精度、產品剛度和裝夾效率，在金屬切削領域中具有一定挑戰。因為需要考慮材料釋放的內部應力，大尺寸輕量化構件的生產效率往往難以提升，其中一個重要原因是，需要釋放在加工過程中產生的殘余應力。如果不斷重復釋放應力的過程，則需要花費大量時間進行調整、變更夾持位置或重新裝夾，影響加工效率。
3、當前，大型的輕量化鋁購件的裝夾工具使用的為液壓浮動支撐，起到均勻承載、減少振動、自適應調整、提高加工精度的目的有助于減小加工誤差，提高產品的精度和一致性。但液壓浮動支撐存在以下缺點：
4、第一，液壓浮動支撐裝置與工件為點接觸，接觸剛度低，且只能提供垂直于接觸面的支撐力，對其它方向沒有支撐作用。
5、第二，液壓系統長時間使用后，密封件會出現磨損和硬化，失去密封效果。此外在安裝密封件時，如果沒有正確安裝或安裝過程中造成損傷，也會導致液壓泄漏，失去支撐作用。
6、第三，液壓系統的組件和管路通常需要較大的安裝空間，對于空間有限的設備或場所，可能會帶來布局上的困難。在一些緊湊的機械結構中，很難為龐大的液壓系統找
7、因此，亟需設計一種可實現多自由度約束、支撐穩定性良好的輔助支撐裝置。
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術創造旨在提供一種輔助支撐裝置，通過磁性吸附原理和氣缸實現對工件的多自由度約束，解決了傳統液壓支撐裝置僅在垂直方向上具有支撐作用、支撐剛度差、結構復雜、安裝空間大以及容易漏液等弊端。
2、為達到上述目的，本專利技術創造的技術方案是這樣實現的：
3、本專利技術創造提供一種輔助支撐裝置，包括：支撐盤、磁控臺、氣缸，以及外導磁體、內導磁體和球面導磁體；
4、其中，磁控臺上設有磁性可控的陣列，陣列內交替排布有互不接觸的n極區和s極區；
5、在每個n極區和s極區上均設置有一個外導磁體，外導磁體之間互不接觸；所有外導磁體組成結構的內部形成一個垂直于磁控臺的腔體；氣缸位于腔體內，氣缸的上表面設有與外導磁體數量相等的內導磁體，內導磁體與外導磁體一一接觸，內導磁體之間互不接觸；
6、球面導磁體位于所有內導磁體組成結構的上表面，所有內導磁體組成結構的上表面為凹球面，球面導磁體的下表面為與凹球面配做的凸球面，球面導磁體的上表面與支撐盤連接。
7、優選的，磁控臺上設有2×2陣列，陣列中n極區和s極區的磁性大小和有無均可控。
8、優選的，n極區和s極區的磁性通過電磁開關控制或通過永磁體控制。
9、優選的，n極區和s極區在具有磁性狀態下，依次沿外導磁體、內導磁體、球面導磁體進行導磁，使相鄰外導磁體相互吸引，相鄰的內導磁體相互吸引，通過支撐盤實現對工件的定位縮進；
10、n極區和s極區在無磁性狀態下，相鄰外導磁體之間無吸引力，相鄰的內導磁體之間無吸引力，工件通過推動外導磁體、內導磁體和球面導磁體進行位移，實現應力釋放。
11、優選的，所有外導磁體組成結構和所有內導磁體組成結構均為圓柱狀。
12、優選的，氣缸包括第一非磁性架和活塞，第一非磁性架包括：上底面開口、下底面密閉的空心柱體，并在柱體的側面均勻設有三個隔片和一個氣管，隔片和氣管均位于相鄰外導磁體之間，用于防止外導磁體相互接觸。
13、優選的，活塞設置在第一非磁性架內，并通過密封環與第一非磁性架的內腔密封，通過氣管向第一非磁性架內進行充放氣，利用氣壓推動氣缸的上表面內導磁體進行上下運動。
14、優選的，還包括、第二非磁性架，第二非磁性架為“十”字形，由兩個相互垂直的非導磁板構成，第二非磁性架位于內導磁體之間，用于防止內導磁體相互接觸。
15、優選的，通過控制n極區和s極區的磁性大小，可調整外導磁體與第一非磁性架之間的靜摩擦力。
16、與現有技術相比，本專利技術創造能夠取得如下有益效果：
17、本專利技術通過磁性原理實現工件位置的鎖緊與放松，可同時實現6個自由度的鎖緊與放松，外導磁體與磁控臺之間構成平面運動副，可以保證兩個水平方向上的鎖緊與放松自由度；外導磁體與內導磁體之間構成柱面運動副，可以保證高度方向上的鎖緊與放松自由度；內導磁體和球面導磁體之間構成球面轉動運動副，可以保證三個轉動方向上的鎖緊與放松自由度。在工件加工過程中，通過控制磁性開關可以有效釋放工件加工產生的內部應力。并且，相比于傳統支撐裝置，本專利技術的輔助支撐裝置對工件的支撐剛度和位置保持能力更好，解決了傳統支撐裝置只能在垂直于接觸面的方向提供支撐力的問題。此外，可以通過控制磁性大小進而調節導磁體之間的靜摩擦力，在加工過程中當工件受到的力大于靜摩擦力時，輔助支撐裝置中的導磁體會出現保護性位移，對工件起到安全保護的作用，通過調節磁性可以使輔助支撐裝置適應不同工件的加工需求，避免加工過程中出現工件損傷等問題。
18、本專利技術的輔助支撐裝置結構簡單，可靠性高，控制難度較低，相比于傳統液壓浮動支撐裝置，無需設計管路和液壓站，不會存在泄露等問題，并且安裝空間也更小。
19、本專利技術通過氣缸不僅驅動內導磁體與外導磁體之間的相對運動，還可以在輔助支撐裝置安裝過程中，通過氣缸實現工件支撐力的預加載，平衡工件的重力，避免工件重力在應力釋放過程中的干擾，能夠實現更高精度的支撐，傳統液壓浮動支撐裝置則無法實現重力卸載。
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1.一種輔助支撐裝置，其特征在于，包括：支撐盤、磁控臺、氣缸，以及外導磁體、內導磁體和球面導磁體；
2.根據權利要求1所述的輔助支撐裝置，其特征在于，所述磁控臺上設有2×2陣列，陣列中N極區和S極區的磁性大小和有無均可控。
3.根據權利要求2所述的輔助支撐裝置，其特征在于，N極區和S極區的磁性通過電磁開關控制或通過永磁體控制。
4.根據權利要求3所述的輔助支撐裝置，其特征在于，N極區和S極區在具有磁性狀態下，依次沿外導磁體、內導磁體、球面導磁體進行導磁，使相鄰外導磁體相互吸引，相鄰的內導磁體相互吸引，通過支撐盤實現對工件的定位縮進；
5.根據權利要求1所述的輔助支撐裝置，其特征在于，所有外導磁體組成結構和所有內導磁體組成結構均為圓柱狀。
6.根據權利要求1所述的輔助支撐裝置，其特征在于，所述氣缸包括第一非磁性架和活塞，所述第一非磁性架包括：上底面開口、下底面密閉的空心柱體，并在柱體的側面均勻設有三個隔片和一個氣管，隔片和氣管均位于相鄰外導磁體之間，用于防止外導磁體相互接觸。
7.根據權利要求6所述的輔助支撐裝
8.根據權利要求1所述的輔助支撐裝置，其特征在于，還包括、第二非磁性架，所述第二非磁性架為“十”字形，由兩個相互垂直的非導磁板構成，所述第二非磁性架位于內導磁體之間，用于防止內導磁體相互接觸。
9.根據權利要求6所述的輔助支撐裝置，其特征在于，通過控制N極區和S極區的磁性大小，可調整外導磁體與第一非磁性架之間的靜摩擦力。
...【技術特征摘要】
1.一種輔助支撐裝置，其特征在于，包括：支撐盤、磁控臺、氣缸，以及外導磁體、內導磁體和球面導磁體；
2.根據權利要求1所述的輔助支撐裝置，其特征在于，所述磁控臺上設有2×2陣列，陣列中n極區和s極區的磁性大小和有無均可控。
3.根據權利要求2所述的輔助支撐裝置，其特征在于，n極區和s極區的磁性通過電磁開關控制或通過永磁體控制。
4.根據權利要求3所述的輔助支撐裝置，其特征在于，n極區和s極區在具有磁性狀態下，依次沿外導磁體、內導磁體、球面導磁體進行導磁，使相鄰外導磁體相互吸引，相鄰的內導磁體相互吸引，通過支撐盤實現對工件的定位縮進；
5.根據權利要求1所述的輔助支撐裝置，其特征在于，所有外導磁體組成結構和所有內導磁體組成結構均為圓柱狀。
6.根據權利要求1所述的輔助支撐裝置，其特征在于，所述氣缸...
【專利技術屬性】
技術研發人員：羅霄，李英杰，李龍響，張學軍，
申請(專利權)人：中國科學院長春光學精密機械與物理研究所，
類型：發明
國別省市：
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