鮑巖，董志剛，朱祥龍，王昌瑞，郭東明，康仁科

大連理工大學(xué) 精密與特種加工教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，大連 116024

蒙皮是飛機(jī)的重要組成部分，屬于飛機(jī)外形零件，直接形成了飛機(jī)的氣動(dòng)外形，使之具有良好的空氣動(dòng)力特性[1]。同時(shí)，蒙皮又是飛機(jī)重要的受力構(gòu)件，承受氣動(dòng)載荷并傳遞至與之相連的機(jī)身機(jī)翼骨架上，服役過(guò)程中受力比較復(fù)雜[2]。大型蒙皮整體結(jié)構(gòu)在減重率、結(jié)構(gòu)效率、疲勞強(qiáng)度、密封可靠性、氣動(dòng)外形等方面均優(yōu)于小蒙皮的拼接結(jié)構(gòu)[3]，因此在大型飛機(jī)設(shè)計(jì)中普遍采用大型蒙皮，例如空客A380翼面蒙皮長(zhǎng)為33 m、寬為2.5 m[4]。蒙皮零件外形復(fù)雜，既有單曲度的也有雙曲度的，甚至還有像整流罩這樣具有更加復(fù)雜形狀的。蒙皮形狀精度要求較高，根據(jù)受力情況，有些蒙皮零件可能是變厚度甚至是變截面的[5]。減重對(duì)于飛機(jī)而言具有重要意義，減輕結(jié)構(gòu)重量既可以增加飛機(jī)運(yùn)載能力，提高機(jī)動(dòng)性能，加大航程，又可以減少燃油的消耗[3]，而且蒙皮重量在機(jī)身中所占比例很大[6]，因此蒙皮零件內(nèi)側(cè)往往具有大量的下陷面，最薄處厚度僅約1 mm[5]。從以上分析可見(jiàn)，飛機(jī)蒙皮具有尺寸大、形狀復(fù)雜、厚度薄、剛性差等特點(diǎn)，制造難度大[7-8]。

飛機(jī)蒙皮所用材料主要有鋁合金、高強(qiáng)度不銹鋼、碳纖維和玻璃纖維復(fù)合材料等，其中鋁合金是目前飛機(jī)蒙皮的首選材料[9-10]。雖然全復(fù)材蒙皮、金屬-復(fù)材疊層蒙皮、纖維金屬層合板蒙皮所占比例較少，但已成為當(dāng)今飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的一種新趨勢(shì)[11]。目前廣泛采用的飛機(jī)蒙皮零件的制造工藝流程包括：蒙皮毛坯通過(guò)成形加工后，變成具有特定曲率的工件；經(jīng)過(guò)邊緣切割和開(kāi)缺口，形成蒙皮零件的基本外形；接下來(lái)進(jìn)行主要的材料去除工序——蒙皮減??；最后對(duì)減薄后的蒙皮進(jìn)行噴漆保護(hù)[12]。其中，減薄加工直接決定了飛機(jī)蒙皮的形狀精度和表面質(zhì)量，是飛機(jī)蒙皮加工中的重要工序之一。

飛機(jī)蒙皮直接和外界接觸，工作環(huán)境復(fù)雜苛刻，因此要求蒙皮表面光滑、無(wú)劃傷[1]。此外，大型飛機(jī)的制造屬于典型的多品種、小批量制造，對(duì)制造過(guò)程的柔性有特別突出的要求。但傳統(tǒng)工藝裝備無(wú)法實(shí)現(xiàn)易變形薄壁件的柔性定位、柔性裝夾、柔性輸送和柔性存儲(chǔ)，僅靠數(shù)控機(jī)床本身的柔性和常規(guī)自動(dòng)化物流系統(tǒng)無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)這類特殊零件實(shí)施高柔性制造，更無(wú)法實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化的柔性制造[13]。大型航空薄壁件制造技術(shù)作為飛機(jī)機(jī)體制造的六大關(guān)鍵技術(shù)之一，多年來(lái)一直困擾著航空工業(yè)[14]。

1 飛機(jī)蒙皮減薄技術(shù)

飛機(jī)蒙皮減薄技術(shù)經(jīng)歷了由通用銑床配合人工按劃線加工，向采用仿形銑床、數(shù)控銑床等進(jìn)行自動(dòng)化加工的不斷革新。但對(duì)于這些方法，需要制造特定夾具，存在加工效率低、成本高、庫(kù)存需求量大等問(wèn)題。

圖1 化學(xué)銑切原理[1]Fig.1 Schematic diagram of chemical milling[1]

目前，在航空制造領(lǐng)域，化學(xué)銑切是蒙皮壁板類零件加工的主要方法[15]?；瘜W(xué)銑切(簡(jiǎn)稱化銑)是將材料待加工的部位暴露在化學(xué)介質(zhì)(溶液)中進(jìn)行腐蝕，從而獲得所需的零件形狀和尺寸的一種加工方法[16]?；娛且环N無(wú)刀具、無(wú)切屑、無(wú)應(yīng)力的特種加工工藝[17]，其工藝流程為：除油→水洗→堿蝕→水洗→脫氧→水洗→烘干→涂膠→固化→刻型→化銑→水洗→烘干→除膠，前后經(jīng)過(guò)十幾道工序，工藝繁雜[17-19]。同時(shí)，由于腐蝕去除材料沒(méi)有方向性，化學(xué)銑切出來(lái)的筋條根部總有一個(gè)半徑R與銑切深度t大體相當(dāng)?shù)膱A角(見(jiàn)圖1[1])。腐蝕深度越大，圓角也越大，這就限制了化銑工藝的銑切加工深度[1]，與整體蒙皮的高材料去除率的發(fā)展要求相矛盾。此外，化銑工藝還存在突出的化學(xué)污染問(wèn)題，清洗劑、刻蝕劑、除膠劑等都是危險(xiǎn)的化學(xué)試劑。尤其是刻蝕劑，一般為經(jīng)過(guò)加熱的高溫強(qiáng)堿溶液，容易影響操作工人的身體健康，更會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境[20]?；娂庸r(shí)，材料是等厚度去除的，無(wú)法通過(guò)一次加工完成多階梯蒙皮的加工[21]。成形加工后的毛坯零件的初始厚度一致性一般不高，經(jīng)過(guò)化銑加工后，工件的剩余壁厚就會(huì)有波動(dòng)，因此，化銑難以滿足新一代大型客機(jī)和高性能飛機(jī)對(duì)高厚度一致性、高精度蒙皮的加工要求[22]。此外，化銑還存在耗電量大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、消耗鋁材難以回收等固有弊病，不符合綠色加工的要求[23]。對(duì)于新一代鋁鋰合金蒙皮來(lái)說(shuō)，化銑加工過(guò)程中還需采取防燃防爆的特別措施，增加了工藝復(fù)雜性、成本及安全風(fēng)險(xiǎn)[24]。尋求滿足環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的高質(zhì)高效的蒙皮類零件綠色制造新方法以取代污染嚴(yán)重的化銑工藝，已成為全球航空工業(yè)共同的追求目標(biāo)。

20世紀(jì)80年代起，將數(shù)控銑切技術(shù)和多點(diǎn)柔性?shī)A持技術(shù)相結(jié)合，若干歐美機(jī)床制造公司陸續(xù)開(kāi)發(fā)出多種矩陣式多點(diǎn)真空吸附柔性?shī)A持系統(tǒng)，夾持蒙皮零件并與多軸數(shù)控銑削機(jī)床配合，形成蒙皮精確銑技術(shù)和裝備并應(yīng)用于航空制造企業(yè)，對(duì)成形后的蒙皮毛坯進(jìn)行下料、減薄、鉆孔、開(kāi)槽和切邊等后續(xù)加工[24-26, 12]。然而，由于柔性?shī)A具對(duì)蒙皮零件是多點(diǎn)離散支撐夾持，在刀具對(duì)夾持點(diǎn)之間的懸空區(qū)域施加切削力時(shí)，蒙皮零件不可避免地會(huì)發(fā)生彈性變形甚至顫振，影響銑切深度和蒙皮表面粗糙度。因此，蒙皮精確銑無(wú)法代替化銑實(shí)現(xiàn)蒙皮的高效率高精度加工。

圖2 蒙皮鏡像銑削原理Fig.2 Schematic diagram of mirror milling of skin

近年來(lái)出現(xiàn)的飛機(jī)蒙皮鏡像銑削加工技術(shù)能夠解決蒙皮化銑和蒙皮精確銑存在的問(wèn)題，是一種代替化銑的可行工藝[27]。鏡像銑加工系統(tǒng)主要是由柔性?shī)A具和兩臺(tái)同步運(yùn)動(dòng)的五坐標(biāo)臥式加工機(jī)床組成。柔性?shī)A具采用三坐標(biāo)柔性定位真空吸盤吸附固定蒙皮，或者采用周邊柔性?shī)A持框夾持固定蒙皮。兩臺(tái)同步運(yùn)動(dòng)的五坐標(biāo)臥式加工機(jī)床的主軸頭分別為加工頭和支撐頭，兩個(gè)主軸頭如同鏡像般分布于蒙皮零件兩側(cè)，二者在加工過(guò)程中始終在同一法矢方向同步運(yùn)動(dòng)(見(jiàn)圖2)。通過(guò)控制支撐頭和加工頭之間的距離即可控制蒙皮的剩余厚度。支撐頭可以抵消加工頭的軸向銑削力，提高局部剛度，減小工件變形，抑制加工顫振，保證加工精度[12, 21, 28]。與化銑相比，鏡像銑在加工精度、效率、環(huán)保、節(jié)能等方面都有很大優(yōu)越性[24, 27]。對(duì)于化銑無(wú)法加工的全復(fù)材蒙皮、金屬-復(fù)材疊層蒙皮、纖維金屬層合板蒙皮等新型蒙皮，鏡像銑也可以進(jìn)行加工。此外，鏡像銑還集成了切邊、銑缺口、制孔、實(shí)時(shí)厚度監(jiān)測(cè)及誤差補(bǔ)償?shù)裙δ?，這樣就可以通過(guò)一次裝夾完成蒙皮毛坯成型加工后的全部加工，從而消除了因多次裝夾造成的重復(fù)定位誤差，保證蒙皮零件加工精度。

2 鏡像銑研究現(xiàn)狀

圖3 Dufieux Industrie公司的鏡像銑加工機(jī)床[29-30]Fig.3 Dufieux Industrie mirror milling machine[29-30]

圖4 M.Torres公司的鏡像銑加工機(jī)床[29-30]Fig.4 M.Torres mirror milling machine[29-30]

作為解決大型薄壁件高效精密加工的新一代技術(shù)，鏡像銑方法和裝備受到許多工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的重視[13]。各國(guó)及國(guó)外航空制造企業(yè)出于國(guó)防以及國(guó)家和公司經(jīng)濟(jì)利益的考慮，所取得的研究成果均作為技術(shù)秘密而限制對(duì)外公布或技術(shù)出口。目前，世界上生產(chǎn)鏡像銑設(shè)備的廠家主要有法國(guó)Dufieux Industrie公司和西班牙M.Torres公司(見(jiàn)圖3和圖4)[29-30]，在鏡像銑裝備的設(shè)計(jì)和制造上，這兩家公司申請(qǐng)了許多國(guó)際專利[21, 25-26, 31]，并且其生產(chǎn)的蒙皮鏡像銑設(shè)備均已在空客公司進(jìn)行驗(yàn)證[7]。國(guó)外一些研究機(jī)構(gòu)的學(xué)者對(duì)鏡像銑削相關(guān)工藝技術(shù)進(jìn)行了研究，如加拿大蒙特利爾大學(xué)的Mahmud提出了一種新的鏡像銑削方法，采用機(jī)械手夾持末端執(zhí)行器進(jìn)行加工，采用磁力吸附滾動(dòng)支撐裝置作為隨動(dòng)支撐頭，實(shí)現(xiàn)只需要一套多軸設(shè)備完成鏡像銑削加工，以降低設(shè)備成本[22]。他還建立了考慮主軸傾角影響的銑削力模型，對(duì)隨動(dòng)支撐頭所需最小磁力、橫向滑動(dòng)響應(yīng)等方面進(jìn)行了研究，但此種鏡像銑削設(shè)備的技術(shù)尚不成熟，加工效果并不理想[32-34]。此外，國(guó)外公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)多以常規(guī)零件為研究對(duì)象，主要進(jìn)行切削力模型、變形分析、誤差預(yù)測(cè)與補(bǔ)償、切削顫振等方面的理論研究[12, 35-40]。而在弱剛度構(gòu)件切削加工基礎(chǔ)理論的研究方面，國(guó)內(nèi)學(xué)者們也開(kāi)展了大量的工作[41-48]，這些研究成果對(duì)于鏡像銑削加工機(jī)理的揭示具有重要的指導(dǎo)意義。

國(guó)內(nèi)對(duì)于鏡像銑的研究起步較晚，但近幾年許多單位也進(jìn)行了大量的研究。特別是在鏡像銑系統(tǒng)關(guān)鍵部件的裝備研制上做了大量工作，開(kāi)發(fā)出多種類型的鏡像銑削裝置。

南京航空航天大學(xué)的李迎光等[49-53]結(jié)合鏡像銑的工藝特點(diǎn)，在鏡像銑方法及裝備、蒙皮自適應(yīng)吸附裝夾裝置、頂撐方法及裝備、檢測(cè)裝置、自適應(yīng)加工方法等方面提出了獨(dú)特的觀點(diǎn)；在數(shù)控編程、刀軌優(yōu)化方面，提出基于特征將蒙皮零件的工藝信息與幾何信息相關(guān)聯(lián)，自動(dòng)識(shí)別加工殘區(qū)，重構(gòu)蒙皮碎面，生成滿足蒙皮鏡像銑特殊要求的加工殘區(qū)優(yōu)化刀軌，提高了大型蒙皮零件鏡像銑削數(shù)控編程的效率[54-56]。

江西洪都航空工業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司的徐明等提出了一種用于鏡像銑的頂撐裝置和防震顫支撐裝置，對(duì)鏡像銑的工件柔性裝夾和定位過(guò)程、蒙皮鏡像銑切加工工藝進(jìn)行了介紹[8, 57-58]；向兵飛等介紹了蒙皮鏡像銑數(shù)控加工步驟、頂撐銑削原理、鏡像銑在線檢測(cè)技術(shù)及厚度精確控制技術(shù)[5]；祝小軍等介紹了鏡像隨動(dòng)運(yùn)動(dòng)后置處理算法、加工過(guò)程仿真技術(shù)[23]。為蒙皮鏡像銑削加工工藝的優(yōu)化、刀軌自適應(yīng)調(diào)整和蒙皮厚度精確控制等方面的深入研究提供了指導(dǎo)。

上海交通大學(xué)的王皓等提出了一種用于大型薄壁構(gòu)件銑削的并聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)-平動(dòng)解耦加工裝備，以及一種用于鏡像加工設(shè)備的多點(diǎn)柔性滾動(dòng)支撐頭[59-60]；建立了鏡像支撐機(jī)構(gòu)和工件的剛度模型，計(jì)算了綜合剛度在加工表面的分布，分析了各個(gè)子結(jié)構(gòu)對(duì)整機(jī)支撐剛度的影響，并通過(guò)增加冗余驅(qū)動(dòng)的方式提高并優(yōu)化綜合剛度，使綜合剛度分布更加均勻[61]；在此基礎(chǔ)上，采用自適應(yīng)差分進(jìn)化算法，通過(guò)優(yōu)化并聯(lián)機(jī)構(gòu)的支鏈位置對(duì)末端支撐剛度進(jìn)行優(yōu)化[62]。

天津大學(xué)的肖聚亮等提出了一種帶有兩個(gè)支撐頭的鏡像銑削裝置和幾種用于鏡像銑的隨動(dòng)支撐頭，兩個(gè)支撐頭真空吸附固定蒙皮并交替運(yùn)動(dòng)，采用有限差分法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等方法對(duì)支撐頭的移動(dòng)路徑進(jìn)行了優(yōu)化[63-65]。此種方法可以提高蒙皮工件的背部支撐剛度，減小加工誤差，但此方法的加工原理與鏡像銑略有不同，支撐頭與加工頭既不是始終處于同一法矢方向上，又不是時(shí)刻保持同步運(yùn)動(dòng)。

首都航天機(jī)械公司與上海拓璞數(shù)控科技有限公司合作，將鏡像銑的技術(shù)應(yīng)用到火箭蒙皮的加工中，設(shè)計(jì)了一種多頭鏡像銑削裝置(見(jiàn)圖5)。相比于飛機(jī)蒙皮，火箭蒙皮形狀更簡(jiǎn)單，大多為單曲度零件，因此并不需要雙五軸運(yùn)動(dòng)的機(jī)床，僅需雙三軸運(yùn)動(dòng)(即回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、垂直運(yùn)動(dòng)、水平運(yùn)動(dòng))便可實(shí)現(xiàn)鏡像加工。此外，提出了用于鏡像銑削加工的工藝參數(shù)和加工策略，以及雙通道協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)控制方法，基于超聲波測(cè)厚對(duì)薄壁件加工誤差進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償[66-70]。

圖5 貯箱筒段整體多頭鏡像銑削裝置Fig.5 Multi head mirror milling devicefor integral tank

大連理工大學(xué)的鮑巖等建立了鏡像銑的銑削力模型，對(duì)加工過(guò)程中工件的變形、加工后工件的表面形貌進(jìn)行了研究；研究了支撐點(diǎn)位置對(duì)加工誤差的影響規(guī)律并優(yōu)化了支撐點(diǎn)位置，對(duì)鏡像銑的加工機(jī)理、工件的表面形成機(jī)理及表面控制方法進(jìn)行了分析；提出了液體潤(rùn)滑及液體靜壓的鏡像支撐方式，研究了進(jìn)液壓力對(duì)液膜厚度、液膜剛度、加工誤差以及表面粗糙度的影響規(guī)律[71-75]。

北京航空航天大學(xué)、清華大學(xué)、北京航空制造工程研究所、吉林大學(xué)等單位在柔性?shī)A具方面也做了大量的研究[76-82]，為柔性?shī)A具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、柔性定位陣列位置坐標(biāo)的求解等方面的研究提供了指導(dǎo)，但這些柔性?shī)A具的結(jié)構(gòu)形式均為多點(diǎn)點(diǎn)陣三坐標(biāo)定位真空吸盤。對(duì)于周邊柔性?shī)A持框式的柔性?shī)A具的研究，國(guó)內(nèi)較少。由于曲面曲率的不確定性，若想對(duì)曲面進(jìn)行裝夾，需要夾具能夠?qū)崿F(xiàn)一定空間任意姿態(tài)的調(diào)節(jié)。北京航空制造工程研究所提出了一種周邊夾持的夾具設(shè)計(jì)方法，并通過(guò)實(shí)例進(jìn)行了驗(yàn)證[83]，該設(shè)計(jì)能夠在一定空間區(qū)域內(nèi)對(duì)各處曲率不同的薄壁零件進(jìn)行裝夾，從而為此類零件的機(jī)加工難裝夾問(wèn)題的解決提供了一種可行方案。

3 鏡像銑支撐技術(shù)

蒙皮鏡像銑切系統(tǒng)是集成了厚度減薄、切邊、銑缺口、制孔、實(shí)時(shí)厚度監(jiān)測(cè)及誤差補(bǔ)償?shù)裙δ艿男滦兔善ぜ庸は到y(tǒng)，由柔性定位系統(tǒng)、可翻傾柔性周邊夾持系統(tǒng)和加工室組成，加工室由激光掃描系統(tǒng)和3D蒙皮鏡像銑切加工系統(tǒng)組成[15, 30]。蒙皮鏡像銑切系統(tǒng)涉及到的基礎(chǔ)理論與關(guān)鍵技術(shù)有很多，例如飛機(jī)蒙皮鏡像銑加工機(jī)理，無(wú)劃痕鏡像支撐技術(shù)與系統(tǒng)，柔性支撐與周邊夾持技術(shù)，雙五坐標(biāo)數(shù)控設(shè)備的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)，鏡像銑加工載荷與工件變形及其與支撐系統(tǒng)的匹配關(guān)系，鏡像銑過(guò)程穩(wěn)定性控制技術(shù)，鏡像銑工藝規(guī)劃方法等。其中，支撐技術(shù)是飛機(jī)蒙皮鏡像銑削系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，是鏡像銑與蒙皮精確銑的主要區(qū)別，關(guān)系到蒙皮的尺寸精度和表面質(zhì)量，直接影響蒙皮外表面的形貌。鏡像銑的加工頭在進(jìn)行切削時(shí)，支撐頭在蒙皮另一側(cè)進(jìn)行法向支撐，加工頭與支撐頭在同一法矢上同步運(yùn)動(dòng)。加工頭與支撐頭之間的距離，即蒙皮需要加工的厚度，在同步運(yùn)動(dòng)中，控制好規(guī)定距離，即可實(shí)現(xiàn)蒙皮厚度的精確銑切[12]。

3.1 研究現(xiàn)狀

支撐頭起到的作用是支撐加工頭的軸向銑削力，提高局部剛度，減小工件變形，抑制加工顫振，保證加工精度。這就要求支撐頭具有一定的支撐面積和支撐剛度，不能劃傷蒙皮的支撐表面，最好帶有抑制顫振的輔助機(jī)構(gòu)。支撐單元可以采用多種形式，例如：可以采用低滑動(dòng)摩擦系數(shù)的材料作成支撐單元，可以是至少一個(gè)的關(guān)節(jié)球軸承，可以用噴嘴噴射壓縮液體或氣體，也可以是多種方式結(jié)合起來(lái)進(jìn)行混合支撐。目前出現(xiàn)的鏡像銑支撐頭可分為三類：滑動(dòng)支撐頭、滾動(dòng)支撐頭、射流及其他支撐頭。

在滑動(dòng)支撐頭的研究方面，為了避免劃傷支撐表面，支撐頭材料的硬度需要小于被加工蒙皮的硬度，而支撐頭又要具備足夠的剛度以抵消加工頭的軸向銑削力，因此有的鏡像銑設(shè)備自帶的支撐頭為硬塑料平板[57]。但是，蒙皮材料較軟或蒙皮表面質(zhì)量要求高時(shí)(如鏡面蒙皮)，硬塑料平板在蒙皮外表面摩擦的劃痕就不能忽略，因此專利[57]提出在硬塑料平板表面粘貼棉織物(如柔軟的絨布)，以減小劃傷。此方法通過(guò)減小支撐頭的硬度來(lái)實(shí)現(xiàn)減少劃傷，但支撐頭的剛度也隨之減小了，工件厚度的尺寸誤差會(huì)隨之增加；一旦加工環(huán)境的潔凈程度控制不好，切屑和雜質(zhì)會(huì)嵌入到支撐頭表面，劃傷工件表面。采用平板滑動(dòng)支撐的方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)支撐頭與復(fù)雜曲面的完全貼合，如果工件厚度比較大，又會(huì)導(dǎo)致工件過(guò)切的情況發(fā)生。

在滾動(dòng)支撐頭的研究方面，眾多研究單位做了大量的工作，但結(jié)構(gòu)上大多基于關(guān)節(jié)軸承的結(jié)構(gòu)，如大連理工大學(xué)研制的滾動(dòng)支撐裝置(見(jiàn)圖6)。南京航空航天大學(xué)[51]采用單點(diǎn)支撐頭并增加抑制顫振的輔助機(jī)構(gòu)(正面推頭)和潤(rùn)滑裝置。天津大學(xué)在剛性單點(diǎn)支撐頭的周圍增加了多個(gè)可伸縮的柔性支撐頭，以增大支撐面積、減少顫振[63]；在此基礎(chǔ)上，增加橡膠吸盤和負(fù)壓泵，實(shí)現(xiàn)吸附固定蒙皮并分區(qū)域加工[64]，但此技術(shù)方案已經(jīng)背離了鏡像隨動(dòng)的加工特點(diǎn)。上海交通大學(xué)采用3個(gè)柔性滾動(dòng)部件支撐薄壁構(gòu)件，增大了支撐有效面積，以降低工件顫振，實(shí)現(xiàn)對(duì)薄壁構(gòu)件的加工[60]。這種技術(shù)方案采用滾輪支撐，各個(gè)方向滾動(dòng)性能較差；且完全柔性支撐，難以對(duì)薄壁件進(jìn)行精確定位，會(huì)導(dǎo)致工件讓刀，軸向切深減小。此外，大連理工大學(xué)還研究了滾動(dòng)支撐頭的支撐點(diǎn)數(shù)量和分布對(duì)加工誤差和表面成形的影響規(guī)律，并優(yōu)化了支撐點(diǎn)位置[71-74]。

圖6 大連理工大學(xué)研制的滾動(dòng)支撐裝置Fig.6 Rolling support device developed by Dalian University of Technology

在射流支撐及其他支撐的研究方面，應(yīng)用脈沖射流作為隨動(dòng)柔性輔助支撐是一種非常有潛力的支撐方法，支撐頭不與工件直接接觸，避免了支撐頭對(duì)工件的劃傷，射流的沖擊力抵消切削力，減小工件彈性變形，抑制工藝系統(tǒng)振動(dòng)，還可以起到冷卻、潤(rùn)滑、清洗和削除應(yīng)力的作用。但目前尚未檢索到將射流支撐應(yīng)用到鏡像銑的相關(guān)研究成果，對(duì)射流支撐的研究大多集中到流場(chǎng)本身的特性上，如：Rajaratnam和Albers研究了噴嘴外水射流的速度與水體積分布[84]，Leu等研究了射流的結(jié)構(gòu)和流場(chǎng)特性，并將射流劃分為不同區(qū)域[85]。江南大學(xué)的呂彥明等將水射流技術(shù)應(yīng)用到薄壁件側(cè)壁的銑削加工中，脈沖射流產(chǎn)生一個(gè)和切削力完全相同但相位差180°的沖擊波形力以抵消切削力，從而抑制薄壁件的變形[86-88]。但此種支撐方式與鏡像銑的射流支撐方式還存在很大的差別。此外，大連理工大學(xué)設(shè)計(jì)了基于靜壓支撐原理和液體潤(rùn)滑支撐原理的多種支撐頭，并對(duì)支撐頭尺寸、液壓系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行了研究，加工出了比滾動(dòng)支撐方式下精度和表面質(zhì)量更好的工件[75]。

圖7 支撐點(diǎn)位置對(duì)加工誤差的影響Fig.7 Influence of location of support point on machining error

除了開(kāi)發(fā)鏡像銑支撐裝置，國(guó)內(nèi)外學(xué)者還對(duì)鏡像銑加工中與支撐相關(guān)的工藝技術(shù)進(jìn)行了研究。通過(guò)建立銑削力模型預(yù)測(cè)加工過(guò)程中工件的變形，研究了支撐點(diǎn)位置對(duì)加工誤差的影響規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn)，支撐頭和銑刀同軸并不是最優(yōu)的布置方式。圖7為采用單點(diǎn)滾動(dòng)支撐頭時(shí)，支撐點(diǎn)相對(duì)于銑刀的位置變化對(duì)局部變形的影響規(guī)律。相同條件下，當(dāng)支撐點(diǎn)位于A點(diǎn)時(shí)，工件的局部變形最小，尺寸精度最高；當(dāng)支撐點(diǎn)位于B點(diǎn)時(shí)，工件的局部變形波動(dòng)最小，尺寸的一致性和平面度最好[71]。

3.2 技術(shù)問(wèn)題與難點(diǎn)

無(wú)劃痕鏡像支撐技術(shù)與系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)飛機(jī)蒙皮鏡像銑的關(guān)鍵。支撐系統(tǒng)既要在蒙皮加工位置對(duì)蒙皮外表面提供剛性支撐，防止工件彈性變形和顫振，又要隨切削刀具在復(fù)雜形狀的蒙皮表面快速運(yùn)動(dòng)。如何保證支撐系統(tǒng)在高剛性支撐和快速運(yùn)動(dòng)的情況下不劃傷蒙皮表面是設(shè)計(jì)飛機(jī)蒙皮鏡像銑削系統(tǒng)的難點(diǎn)和實(shí)現(xiàn)鏡像銑削加工的關(guān)鍵。鏡像銑支撐的技術(shù)問(wèn)題與難點(diǎn)可概括為以下幾個(gè)方面：

1) 無(wú)劃痕支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)。支撐單元可以采用多種形式，不能劃傷蒙皮表面是基本要求，支撐剛度、支撐單元與工件表面的作用狀態(tài)、支撐力和支撐位置的調(diào)控方式等方面是研究的難點(diǎn)。若采用滑動(dòng)支撐頭，支撐頭材料的硬度需要小于被加工蒙皮的硬度，而支撐頭又要具備足夠的剛度以抵消加工頭的軸向銑削力，還要避免切屑和雜質(zhì)會(huì)嵌入到支撐頭表面，劃傷工件表面。若采用滾動(dòng)支撐頭，在保證支撐頭整體剛度的基礎(chǔ)上，滾動(dòng)體的材料或表層材料要選擇硬度小于蒙皮硬度的材料，此外還要保證滾動(dòng)體時(shí)刻處于滾動(dòng)狀態(tài)，滾動(dòng)體的數(shù)量、分布也對(duì)加工后的工件的表面形貌產(chǎn)生很大的影響。射流支撐及其他混合支撐系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不僅僅是機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，還涉及到液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)、檢測(cè)方式、協(xié)同控制等多方面技術(shù)。

2) 鏡像銑削加工載荷規(guī)律及其與支撐系統(tǒng)的關(guān)系。銑削是一種變切削厚度的不連續(xù)的切削，銑削力是不斷變化的，當(dāng)恒定支撐剛度的支撐頭支撐時(shí)，變化的銑削力就會(huì)導(dǎo)致工件產(chǎn)生變化的讓刀。例如，當(dāng)采用單個(gè)小球滾動(dòng)支撐時(shí)[29]，支撐頭與工件被支撐表面實(shí)際上是小球面接觸，然而為了保證加工效率，銑刀的直徑往往選擇遠(yuǎn)大于這個(gè)小面的外徑。若支撐頭的中心始終和刀具旋轉(zhuǎn)中心重合，這就會(huì)導(dǎo)致銑削力的作用點(diǎn)與支撐頭的支撐點(diǎn)始終存在偏差，銑削力大的地方，工件讓刀變形就大，不斷變化的銑削力加工出了厚度不一致的工件；此外，加工載荷的不平衡，也會(huì)影響支撐效果，甚至發(fā)生振顫導(dǎo)致加工質(zhì)量下降。若保證銑削力的作用方向始終處在支撐頭與工件的接觸面內(nèi)，則會(huì)給刀具和鏡像支撐的位姿的協(xié)同控制帶來(lái)極大的困難。蒙皮工件是典型的復(fù)雜曲面零件，不同位置的曲率是變化的，采用單一曲率的曲面進(jìn)行支撐是不現(xiàn)實(shí)的，因此支撐頭與蒙皮表面就會(huì)存在接觸不到的地方，而銑削力的作用點(diǎn)又是不斷變化的，這樣就使得支撐點(diǎn)不能完全抵消銑削軸向力。因此鏡像銑削加工載荷會(huì)影響支撐系統(tǒng)的選擇，研究鏡像銑削加工載荷的大小及作用方向的影響因素和影響規(guī)律，分析支撐力與加工載荷之間的匹配的關(guān)系，才能確定合理的支撐位置。

3) 厚度精確控制技術(shù)。蒙皮工件屬于薄壁弱剛度零件，加工過(guò)程中蒙皮的顫振控制和變形控制是支撐技術(shù)的難點(diǎn)。在鏡像銑削加工蒙皮時(shí)，工件被周邊柔性?shī)A持框夾持固定[29]或真空吸盤吸附固定[30]，然而離散的固定方式會(huì)導(dǎo)致工件不同位置的剛度分布不一致，尤其在加工到夾持點(diǎn)附近時(shí)，加工區(qū)域的剛度和動(dòng)力學(xué)特性會(huì)產(chǎn)生復(fù)雜的變化。此外，大型蒙皮工件往往需要分區(qū)域進(jìn)行加工，而較大的材料去除和較小的剩余壁厚[5]會(huì)不斷改變工件的剛度和動(dòng)力學(xué)特性，這些都會(huì)大大增加鏡像銑削加工穩(wěn)定性控制的難度。雖然鏡像銑支撐頭一般配有超聲波測(cè)厚功能，以實(shí)現(xiàn)加工厚度的在線實(shí)時(shí)測(cè)量，但在線補(bǔ)償技術(shù)是程序控制上的難點(diǎn)。由于蒙皮零件在加工過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)階刀差，當(dāng)其厚度監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)帶有階刀差位置時(shí)，會(huì)出現(xiàn)多個(gè)厚度值而導(dǎo)致厚度監(jiān)測(cè)信號(hào)紊亂。為了避免上述情況的發(fā)生，保證實(shí)時(shí)測(cè)厚的準(zhǔn)確性，要求對(duì)支撐軌跡進(jìn)行優(yōu)化。

3.3 發(fā)展趨勢(shì)

1) 系列化隨動(dòng)支撐頭。對(duì)于不同的刀具、工藝參數(shù)，如果采用同一支撐裝置，必然會(huì)導(dǎo)致加工誤差的差異較大；而對(duì)于集切邊、開(kāi)缺口、制孔、厚度減薄于一體的鏡像銑加工系統(tǒng)，顯然一種支撐裝置并不能勝任多種加工方法。支撐系統(tǒng)既要在蒙皮加工位置對(duì)蒙皮外表面提供剛性支撐，防止工件彈性變形和顫振，又要隨切削刀具快速運(yùn)動(dòng)。支撐頭會(huì)發(fā)展成類似加工中心刀庫(kù)的系列化支撐頭庫(kù)，支撐頭與刀具一一對(duì)應(yīng)。

2) 曲面自適應(yīng)支撐技術(shù)。成型加工后的蒙皮毛坯件與設(shè)計(jì)模型仍有較大的偏差，在進(jìn)行鏡像銑加工前，需要使用專用MAP軟件通過(guò)激光掃描蒙皮實(shí)際型面而生成刀具和支撐頭空間曲面運(yùn)動(dòng)路徑，但為了提高掃描和數(shù)據(jù)處理效率，實(shí)際掃描位置為有限的測(cè)點(diǎn)，這就會(huì)造成理論支撐頭位姿的誤差。此外，大型機(jī)床的定位誤差也會(huì)影響支撐頭的位姿。具有曲面自適應(yīng)功能的支撐頭便可很好地解決這個(gè)問(wèn)題。

3) 多功能集成的支撐技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)蒙皮厚度減薄精確加工，鏡像銑支撐頭應(yīng)具備實(shí)時(shí)在線測(cè)厚、反饋、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)裙δ?。此外，影響薄壁件加工質(zhì)量的一個(gè)主要因素就是切削顫振，鏡像銑支撐頭還應(yīng)具備抑制顫振的功能。未來(lái)的鏡像銑支撐頭將會(huì)發(fā)展成集多種功能于一體的支撐系統(tǒng)。

4 結(jié)束語(yǔ)

鏡像銑是一種近幾年發(fā)展起來(lái)的飛機(jī)蒙皮高效、綠色加工新技術(shù)，集成了厚度減薄、切邊、銑缺口、制孔、實(shí)時(shí)厚度監(jiān)測(cè)及誤差補(bǔ)償?shù)榷喙δ苡谝惑w。與化銑相比，鏡像銑在加工精度、效率、環(huán)保、節(jié)能等方面都有很大優(yōu)越性。支撐技術(shù)是飛機(jī)蒙皮鏡像銑削系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)，是鏡像銑與蒙皮精確銑的主要區(qū)別，關(guān)系到蒙皮的尺寸精度和表面質(zhì)量，直接影響蒙皮外表面的形貌。

目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于鏡像銑支撐技術(shù)的研究主要集中在支撐裝置的開(kāi)發(fā)，而與支撐相關(guān)的工藝技術(shù)的研究則較少。在無(wú)劃痕支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)、鏡像銑削加工載荷規(guī)律及其與支撐系統(tǒng)的關(guān)系、厚度精確控制技術(shù)等方面的研究是支撐技術(shù)的主要難點(diǎn)。集多種功能于一體的系列化隨動(dòng)支撐頭將成為鏡像銑支撐技術(shù)的發(fā)展方向。

[1] 賈玉紅, 何景武. 現(xiàn)代飛行器制造工藝學(xué)[M]. 北京: 北京航空航天大學(xué)出版社, 2010: 37, 59-60.

JIA Y H, HE J W. Modern aircraft manufacturing technology[M]. Beijing: Beihang University Press, 2010: 37, 59-60 (in Chinese).

[2] 中國(guó)鍛壓協(xié)會(huì). 航空航天鈑金沖壓件制造技術(shù)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2013: 64.

Confederation of Chinese Metalforming Industry. Aerospace sheet metal manufacturing technology[M]. Beijing: China Machine Press, 2013: 64 (in Chinese).

[3] 戴圣龍, 張坤, 楊守杰, 等. 先進(jìn)航空鋁合金材料與應(yīng)用[M]. 北京: 國(guó)防工業(yè)出版社, 2012: 163.

DAI S L, ZHANG K, YANG S J, et al. Advanced aeronautical aluminum alloy materials technology and application[M]. Beijing: National Defense Industry Press, 2012: 163 (in Chinese).

[4] 韓志仁, 戴良景, 張凌云. 飛機(jī)大型蒙皮和壁板制造技術(shù)現(xiàn)狀綜述[J]. 航空制造技術(shù), 2009(4): 64-66.

HAN Z R, DAI L J, ZHANG L Y. Current status of large aircraft skin and panel manufacturing technologies[J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2009(4): 64-66 (in Chinese).

[5] 向兵飛, 黃晶, 許家明, 等. 蒙皮銑削鏡像頂撐技術(shù)研究[J]. 制造技術(shù)與機(jī)床, 2015(4): 92-96.

XIANG B F, HUANG J, XU J M, et al. Mirror top bracing technology in milling aircraft skin[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2015(4): 92-96 (in Chinese).

[6] 馬文博, 余康, 羅泰. 機(jī)身蒙皮設(shè)計(jì)與鏡像銑加工方法[J]. 中國(guó)科技信息, 2016(13): 91-93.

MA W B, YU K, LUO T. Fuselage skin design and mirror milling technology[J]. Chine Science and Technology Information, 2016(13): 91-93 (in Chinese).

[7] 張新娟, 段雪鋒. 飛機(jī)蒙皮零件的柔性裝夾及數(shù)控銑切技術(shù)[J]. 航空制造技術(shù), 2015(S1): 42-44.

ZHANG X J, DUAN X F. Flexible clamping and CNC milling technology of aircraft skin[J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2015(S1): 42-44 (in Chinese).

[8] 徐明, 向兵飛, 李響, 等. 蒙皮鏡像銑切系統(tǒng)及先進(jìn)制造工藝的應(yīng)用[J]. 制造技術(shù)與機(jī)床, 2014(11): 40-43.

XU M, XIANG B F, LI X, et al. Application of mirror milling system and advanced machining technology for aircraft skin[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2014(11): 40-43 (in Chinese).

[9] 陸文明, 季建霞, 趙寶華, 等. 飛機(jī)蒙皮表面的預(yù)處理及涂裝[J]. 上海涂料, 2016, 54(4): 13-18.

LU W M, JI J X, ZHAO B H, et al. The pretreatment and coating of aircraft skin surface[J]. Shanghai Coatings, 2016, 54(4): 13-18 (in Chinese).

[10] 張景新, 郭沛欣, 白杰. 先進(jìn)鋁鋰合金機(jī)身壁板結(jié)構(gòu)承載能力研究[J]. 航空科學(xué)技術(shù), 2013(3): 23-26.

ZHANG J X, GUO P X, BAI J. Strength evaluation of advanced aluminum-lithium fuselage panels[J]. Aeronautical Science & Technology, 2013(3): 23-26 (in Chinese).

[11] 謝星維, 劉瑩, 柳華炎, 等. 飛機(jī)蒙皮用纖維金屬層合板基體2024-T3鋁合金薄板研究[J]. 熱加工工藝, 2017, 46(18): 111-113, 118.

XIE X W, LIU Y, LIU H Y, et al. Study on fibre metal laminated plate matrix of 2024-T3 aluminum alloy sheet for aircraft skin[J]. Hot Working Technology, 2017, 46(18): 111-113, 118 (in Chinese).

[12] 張彤. 飛機(jī)蒙皮厚度精確加工的最新技術(shù)——以數(shù)銑替代化銑的綠色加工工藝[J]. 教練機(jī), 2011(4): 25-29.

ZHANG T. Up-to-date technology for precision machining of aircraft skin thickness—Greenhouse machining technology for the CNC milling instead of chemical milling[J]. Trainer, 2011(4): 25-29 (in Chinese).

[13] 周凱. 飛行器大型薄壁件制造的柔性工裝技術(shù)[J]. 航空制造技術(shù), 2012(3): 34-39.

ZHOU K. Flexible tooling and fixture technology of large thin-wall part manufacturing for aircraft[J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2012(3): 34-39 (in Chinese).

[14] 顧誦芬. 航空航天科學(xué)技術(shù)(航空卷)[M]. 濟(jì)南: 山東教育出版社, 1998: 3-4.

GU S F. Aerospace science and technology (Volume areonautics)[M]. Ji’nan: Shandong Education Press, 1998: 3-4 (in Chinese).

[15] 范玉青, 梅中義, 陶劍. 大型飛機(jī)數(shù)字化制造工程[M]. 北京: 航空工業(yè)出版社, 2011: 754-756.

FAN Y Q, MEI Z Y, TAO J. Large aircraft digital manufacturing engineering[M]. Beijing: Aeronautical Industry Press, 2011: 754-756 (in Chinese).

[16] 北京航空制造工程研究所. 航空制造技術(shù)[M]. 北京: 航空工業(yè)出版社, 2013: 198.

Beijing Aeronautical Manufacturing Technology Research Institute. Aeronautical manufacturing technology[M]. Beijing: Aeronautical Industry Press, 2013: 198 (in Chinese).

[17] 林翠, 蔡劍, 曾豐光, 等. LY12鋁合金化銑工藝及加工質(zhì)量影響因素[J]. 失效分析與預(yù)防, 2010(1): 8-12.

LIN C, CAI J, ZENG F G, et al. Chemical milling technology and influencing factors of processing quality of LY12 aluminum alloy[J]. Failure Analysis and Prevention, 2010(1): 8-12 (in Chinese).

[18] 《航空制造工程手冊(cè)》總編委會(huì). 航空制造工程手冊(cè)(特種加工)[M]. 北京: 航空工業(yè)出版社, 1993: 610-620.

Editorial Committee of Aeronautical Manufacturing Engineering Handbook. Aeronautical manufacturing engineering handbook (special machining)[M]. Beijing: Aeronautical Industry Press, 1993: 610-620 (in Chinese).

[19] 金以元. 火箭貯箱壁板化學(xué)銑切裝備的設(shè)計(jì)[J]. 導(dǎo)彈與航天運(yùn)載技術(shù), 2009(2): 52-56.

JIN Y Y. Design of equipment for chemical milling of rocket tank sheets[J]. Missile and Space Vehcile, 2009(2): 52-56 (in Chinese).

[20] CAKIR O, YARDIMEDEN A, OZBEN T. Chemical machining[J]. Archives of Materials Science and Engineering, 2007, 28(8): 499-502.

[21] PANCZUK R, FOISSAC P. Process and a device for the machining of panels: USA, 7682112B2[P]. 2010-03-23.

[22] MAHMUD A. Mechanical pocket milling of thin aluminum panel with a grasping and machining end effector[D]. Montreal: Universite De Montreal, 2015.

[23] 祝小軍, 向兵飛, 汪洋化, 等. 飛機(jī)蒙皮鏡像銑切原理與算法分析[J]. 教練機(jī), 2015(2): 23-27.

ZHU X J, XIANG B F, WANG Y H, et al. Application and research of mirror milling technology for aircraft skin[J]. Trainer, 2015(2): 23-27 (in Chinese).

[24] 魯達(dá). 新一代飛機(jī)蒙皮綠色加工技術(shù)[J]. 航空制造技術(shù), 2010(16): 102-103.

LU D. New generation green machining technology for aircraft skin[J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2010(16): 102-103 (in Chinese).

[25] MANUEL T M. Machine tool installation for supporting and machining workpieces: USA, 5163793A[P]. 1992-11-17.

[26] HAMANN J C. Process and device for machining by windowing of non-deformable thin panels: USA, 7168898B2[P]. 2007-01-30.

[27] 張志國(guó), 徐學(xué)民. MMS:新型綠色蒙皮加工系統(tǒng)[J]. 航空制造技術(shù), 2010(19): 84-86.

ZHANG Z G, XU X M. MMS: the latest green skin machining system[J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2010(19): 84-86 (in Chinese).

[28] 李清, 王家齊, 王焱. 數(shù)控機(jī)床及工裝的發(fā)展與創(chuàng)新設(shè)計(jì)[J]. 航空制造技術(shù), 2016(6): 47-52.

LI Q, WANG J Q, WANG Y. Development and innovation design of CNC machine tool and tooling[J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2016(6): 47-52 (in Chinese).

[29] Dufieux Industrie[EB/OL]. http:∥www.dufieux-industrie.com/index.php/en/.

[30] M. Torres Diseos Industriales SAU[EB/OL]. http:∥ www.mtorres.es/en.

[31] MANUEL T M. System for machining stratified panels: EU, 1591195A1[P]. 2005-04-19.

[32] MAHMUD A, MAYER J R R, BARON L. Determining the minimum clamping force by cutting force simulation in aerospace fuselage pocket machining[J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2015(80): 1751-1758.

[33] MAHMUD A, MAYER J R R, BARON L. Modeling of laterally sliding motion of a magnetic clamp[J]. Advances in Acoustics and Vibration, 2015: 707043.

[34] MAHMUD A, MAYER J R R, BARON L. Magnetic attraction forces between permanent magnet group arrays in a mobile magnetic clamp for pocket machining[J]. Journal of Manufacturing Science and Technology, 2015(11): 82-88.

[35] HERRANZ S, CAMPA F J, LOPEZ DE LACALLE L N, et al. The milling of airframe components with low rigidity: a general approach to avoid static and dynamic problems[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 2005, 219(11): 789-801.

[36] BRAVO U, ALTUZARRA O, LOPEZ DE LACALLE L N, et al. Stability limits of milling considering the flexibility of the workpiece and the machine[J]. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2005, 45(15): 1669-1680.

[37] RATCHEV S, LIU S, HUANG W, et al. Milling error prediction and compensation in machining of low-rigidity parts[J]. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2004, 44(15): 1629-1641.

[38] RATCHEV S, LIU S, HUANG W, et al. An advanced FEA based force induced error compensation strategy in milling[J]. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 2006, 46(5): 542-551.

[39] ARNAUD L, GONZALO O, SEGUY S, et al. Simulation of low rigidity part machining applied to thin-walled structures[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2011, 54(5-8): 479-488.

[40] MUNDIM R B, BORILLE A V. An approach for reducing undesired vibrations in milling of low rigidity structures[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2017, 88: 971-983.

[41] WAN M, ZHANG W, DANG J, et al. A unified stability prediction method for milling process with multiple delays[J]. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2010, 50(1): 29-41.

[42] WAN M, ZHANG W. Efficient algorithms for calculations of static form errors in peripheral milling[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2006, 171(1): 156-165.

[43] WAN M, ZHANG W. Calculations of chip thickness and cutting forces in flexible end milling[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2006, 29(7-8): 637-647.

[44] YANG Y, ZHANG W, MA Y, et al. Chatter prediction for the peripheral milling of thin-walled workpieces with curved surfaces[J]. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2016, 109: 36-48.

[45] WAN M, ZHANG W, QIN G, et al. Strategies for error prediction and error control in peripheral milling of thin-walled workpiece[J]. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2008, 48(12-13): 1366-1374.

[46] FEI J, LIN B, YAN S, et al. Chatter prediction for milling of flexible pocket-structure[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2017, 89(9-12): 2721-2730.

[47] SHENG Q, ZHAO J, WANG T. Three-dimensional stability prediction and chatter analysis in milling of thin-walled plate[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2016, 86(5-8): 2291-2300.

[48] KANG Y, WANG Z. Two efficient iterative algorithms for error prediction in peripheral milling of thin-walled workpieces considering the in-cutting chip[J]. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2013, 73(73): 55-61.

[49] 李迎光, 郝小忠, 周鑫, 等. 飛機(jī)蒙皮鏡像銑削方法及裝備: 中國(guó), ZL201410532797[P]. 2016-07-06.

LI Y G, HAO X Z, ZHOU X, et al. Process and a device for the mirror milling of aircraft skin: China, ZL201410532797[P]. 2016-07-06 (in Chinese).

[50] 李迎光, 郝小忠, 陳耿祥, 等. 飛機(jī)蒙皮自適應(yīng)吸附裝夾裝置: 中國(guó), ZL201410743421[P]. 2016-09-14.

LI Y G, HAO X Z, CHEN G X, et al. Adaptive adsorption and clamping device for aircraft skin: China, ZL201410743421[P]. 2016-09-14 (in Chinese).

[51] 李迎光, 郝小忠, 馬斯博, 等. 飛機(jī)蒙皮鏡像銑削頂撐方法及裝備: 中國(guó), ZL201410638069[P]. 2016-09-07.

LI Y G, HAO X Z, MA S B, et al. Process and a device for the support of mirror milling of aircraft skin: China, ZL201410638069[P]. 2016-09-07 (in Chinese).

[52] 李迎光, 郝小忠, 馬斯博, 等. 基于多傳感器的蒙皮實(shí)時(shí)自適應(yīng)鏡像銑削方法與檢測(cè)裝備: 中國(guó), ZL201410638017[P]. 2016-09-14.

LI Y G, HAO X Z, MA S B, et al. Process and a testing device for the real time adaptive mirror milling based on multi sensor: China, ZL201410638017[P]. 2016-09-14 (in Chinese).

[53] 李迎光, 郝小忠, 周冠妍, 等. 基于激光位移傳感器的蒙皮自適應(yīng)加工方法: 中國(guó), ZL201410573327[P]. 2016-07-13.

LI Y G, HAO X Z, ZHOU G Y, et al. Adaptive processing of skin based on laser displacement sensors: China, ZL201410573327[P]. 2016-07-13 (in Chinese).

[54] 劉少偉, 李迎光, 郝小忠, 等. 基于特征的蒙皮鏡像銑加工殘區(qū)刀軌優(yōu)化方法[J]. 航空學(xué)報(bào), 2016, 37(7): 2295-2302.

LIU S W, LI Y G, HAO X Z, et al. Feature-based uncut region tool path optimization method for skin parts machined by mirror milling system[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2016, 37(7): 2295-2302 (in Chinese).

[55] ZHOU G Y, LI Y G, LIU C Q, et al. A feature-based automatic broken surfaces fitting method for complex aircraft skin parts[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2016, 84(5-8): 1001-1011.

[56] 胡敏, 向兵飛, 李迎光, 等. 基于特征的快速編程技術(shù)在飛機(jī)蒙皮工件中的應(yīng)用[J]. 制造技術(shù)與機(jī)床, 2016(1): 148-152.

HU M, XIANG B F, LI Y G, et al. Application of feature-based rapid programming technology for aircraft panels[J]. Manufacturing Technology & Machine Tool, 2016(1): 148-152 (in Chinese).

[57] 汪洋華, 徐明, 徐家明. 一種鏡像銑切設(shè)備頂撐裝置: 中國(guó), ZL201520508892[P]. 2016-01-06.

WANG Y H, XU M, XU J M. Support device for mirror milling equipment: China, ZL201520508892[P]. 2016-01-06 (in Chinese).

[58] 向兵飛, 徐明, 鄭和興, 等. 一種空間蒙皮防震顫支撐裝置: 中國(guó), ZL201520155925[P]. 2015-07-29.

XIANG B F, XU M, ZHENG H X, et al. Anti-chatter support device for mirror milling of panels: China, ZL201520155925[P]. 2015-07-29 (in Chinese).

[59] 王皓, 趙勇, 陳根良, 等. 用于大型薄壁構(gòu)件銑削的并聯(lián)轉(zhuǎn)運(yùn)-平動(dòng)解耦加工裝備: 中國(guó), ZL201410219874[P]. 2016-04-27.

WANG H, ZHAO Y, CHEN G L, et al. A parallel rotational-translational decoupling processing equipment for thin-walled part milling: China, ZL201410219874[P]. 2016-04-27 (in Chinese).

[60] 王皓, 趙勇, 陳根良, 等. 用于鏡像加工設(shè)備的多點(diǎn)柔性滾動(dòng)支撐頭: 中國(guó), ZL201410219875[P]. 2016-04-27.

WANG H, ZHAO Y, CHEN G L, et al. Multi point flexible rolling support head for mirror processing equipment: China, ZL201410219875[P]. 2016-04-27 (in Chinese).

[61] 郝金明, 趙勇, 王皓, 等. 薄壁構(gòu)件鏡像加工支撐機(jī)構(gòu)綜合剛度的分析與優(yōu)化[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與研究, 2015, 31(2): 155-159.

HAO J M, ZHAO Y, WANG H, et al. Synthetical stiffness analysis and optimization of mirror support mechanism for thin-walled structures[J]. Machine Design and Research, 2015, 31(2): 155-159 (in Chinese).

[62] ZHAO Y, WANG Z S, WANG H, et al. Stiffness analysis and optimization of supporting mechanism based on tricept for thin-walled part milling system[C]∥The 14th IFToMM World Congress. 2015: 1-7.

[63] 肖聚亮, 姚永勝, 黃田, 等. 用于鏡像加工的剛?cè)岫帱c(diǎn)隨動(dòng)支撐頭: 中國(guó), ZL201510038101[P]. 2016-09-07.

XIAO J L, YAO Y S, HUANG T, et al. Hard-soft multipoint follow-up support head used for image processing: China, ZL201510038101[P]. 2016-09-07 (in Chinese).

[64] 肖聚亮, 姚永勝, 黃田, 等. 用于薄壁件柵格加工的帶剛?cè)嶂蔚奈街晤^: 中國(guó), ZL201510038103[P]. 2017-01-18.

XIAO J L, YAO Y S, HUANG T, et al. Sucking support head provided with rigid and flexible supports and used for machining grids of thin-walled workpiece: China, ZL201510038103[P]. 2017-01-18 (in Chinese).

[65] LAN J, LIN B, HUANG T, et al. Path planning for support heads in mirror-milling machining system[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2017, 91(1-4): 617-628.

[66] 王國(guó)慶, 王宇晗, 丁鵬飛, 等. 筒形薄壁工件多頭鏡像銑削裝置: 中國(guó), ZL201410683254[P]. 2015-09-09.

WANG G Q, WANG Y H, DING P F, et al. Multi head mirror milling device for barrel shaped thin-wall workpiece: China, ZL201410683254[P]. 2015-09-09 (in Chinese).

[67] 王國(guó)慶, 丁鵬飛, 孫秀京, 等. 一種面向鏡像銑削的雙通道協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)控制方法: 中國(guó), ZL201410680675[P]. 2016-08-24.

WANG G Q, DING P F, SUN X J, et al. Dual channel coordinated motion control method for mirror milling: China, ZL201410680675[P]. 2016-08-24 (in Chinese).

[68] 王國(guó)慶, 丁鵬飛, 王宇晗, 等. 一種基于數(shù)控鏡像銑削的大型貯箱筒段整體制造方法: 中國(guó), ZL201410679955[P]. 2015-08-12.

WANG G Q, DING P F, WANG Y H, et al. Integral manufacturing method of large storage tank section based on numerical control milling: China, ZL201410679955[P]. 2015-08-12 (in Chinese).

[69] 鐘柳春, 畢慶貞, 張凱, 等. 一種基于超聲波測(cè)厚的薄壁件自動(dòng)補(bǔ)償加工方法[J]. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù), 2016(10): 148-150, 153.

ZHONG L C, BI Q Z, ZHANG K, et al. A practical compensation method for thin-walled parts manufacture based on ultrasonic thickness measurement[J]. Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique, 2016(10): 148-150, 153 (in Chinese).

[70] 拓璞. 鏡像銑削系統(tǒng)[EB/OL]. http:∥www.topnc.com.cn/tsmmmc/.

[71] BAO Y, ZHU XL, KANG R K, et al. Optimization of support location in mirror-milling of aircraft skins[J]. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part B: Journal of Engineering Manufacture, 2016, DOI: 10.1177/0954405416673110.

[72] BAO Y, KANG RK, DONG Z G, et al. Model for surface topography prediction in mirror-milling of aircraft skin parts [J]. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2017, DOI: 10.1007/s00170-017-1368-9.

[73] BAO Y, KANG R K, DONG Z G, et al. Multipoint support technology for mirror milling of aircraft skins[J]. Materials and Manufacturing Processes, 2017, DOI: 10.1080/10426914.2017.1388519.

[74] BAO Y, DONG Z G, KANG R K, et al. Milling force and machining deformation in mirror milling of aircraft skin[J]. Advanced Materials Research, 2016, 1136: 149-155.

[75] LI Z, BAO Y, KANG R K, et al. An advanced support method of aircraft skin mirror milling-fluid lubricating support[J]. Materials Science Forum, 2016, 874: 469-474.

[76] 胡福文, 李東升, 李小強(qiáng), 等. 面向飛機(jī)蒙皮柔性?shī)A持?jǐn)?shù)控切邊的定位仿真系統(tǒng)及應(yīng)用[J]. 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng), 2012, 18(5): 993-998.

HU F W, LI D S, LI X Q, et al. Locating simulation for aircraft skins NC trimming based on flexible holding fixture[J]. Computer Integrated Manufacturing Systems, 2012, 18(5): 993-998 (in Chinese).

[77] 門延武, 周凱. 自由曲面薄壁工件加工的柔性定位方法研究[J]. 工藝與檢測(cè), 2008(10): 113-117.

MEN Y W, ZHOU K. Research on flexible localizing method in free-form surface and thin-wall components machining[J]. Technology and Test, 2008(10): 113-117 (in Chinese).

[78] LU J B, ZHOU K. Multi-point location theory, method, and application for flexible tooling system in aircraft manufacturing[J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2011, 54(5-8): 729-736.

[79] 申望, 薛貴軍, 鄒方, 等. 用于飛機(jī)蒙皮成形的可重構(gòu)多點(diǎn)柔性工裝設(shè)計(jì)[J]. 航空制造技術(shù), 2016(12): 62-65.

SHEN W, XUE G J, ZOU F, et al. Design of reconfigurable multi-point flexible tooling for forming of aircraft skin[J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2016(12): 62-65 (in Chinese).

[80] 甄瑞, 周亮, 高棟. 飛機(jī)蒙皮加工柔性?shī)A具系統(tǒng)的研制[J]. 機(jī)械制造, 2009, 47(11): 68-70.

ZHEN R, ZHOU L, GAO D. Research on flexible fixture system for aircraft skin machining[J]. Machinery, 2009, 47(11): 68-70 (in Chinese).

[81] 劉純國(guó), 李明哲, 隋振. 多點(diǎn)技術(shù)在飛機(jī)板類部件制造中的應(yīng)用[J]. 塑性工程學(xué)報(bào), 2008, 15(2): 109-114.

LIU C G, LI M Z, SUI Z. Application of multi-point methodology in the manufacturing of aircraft panels[J]. Journal of Plasticity Engineering, 2008, 15(2): 109-114 (in Chinese).

[82] 張壯志, 孔嘯, 梁建光, 等. 鋁合金曲面薄壁件柔性工裝夾具的加工性能研究[J]. 組合機(jī)床與自動(dòng)化加工技術(shù), 2013(6): 116-118.

ZHANG Z Z, KONG X, LIANG J G, et al. Research on processing performance of the flexible clamp system for aluminum alloy thin-walled workpiece with curved surface[J]. Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique, 2013(6): 116-118 (in Chinese).

[83] 汪鵬, 王焱. 薄壁類零件裝夾夾具設(shè)計(jì)方法研究[J]. 航空制造技術(shù), 2014(3): 60-62, 70.

WANG P, WANG Y. Research on design method of sheet part fixture[J]. Aeronautical Manufacturing Technology, 2014(3): 60-62, 70 (in Chinese).

[84] RAJARATNAM N, ALBERS C. Water distribution in very high velocity water jets in air[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 1998, 124(6): 647-650.

[85] LEU M C, MENG P, GESKIN E S, et al. Mathematical modeling and experimental verification of stationary water jet cleaning process[J]. Journal of Manufacturing Science and Engineering, 1998, 120(3): 571-579.

[86] 苗新剛, 武美萍, 呂彥明. 基于射流支撐薄壁件鏡像加工尺寸誤差補(bǔ)償設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與研究, 2016, 32(5): 110-114.

MIAO X G, WU M P, LV Y M. Deformating compensation design in jet image machining of thin-walled parts[J]. Machine Design and Research, 2016, 32(5): 110-114 (in Chinese).

[87] 葉建友, 呂彥明, 楊洋. 低剛度零件切削射流支撐技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 工具技術(shù), 2015, 49(4): 3-7.

YE J Y, LV Y M, YANG Y. Review of research on jet supporting technology of low rigidity parts cutting[J]. Tool Engineering, 2015, 49(4): 3-7 (in Chinese).

[88] 葉建友, 呂彥明, 李強(qiáng), 等. 基于射流支撐的薄壁件加工變形補(bǔ)償分析[J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與研究, 2014, 30(3): 104-107.

YE J Y, LV Y M, LI Q, et al. Research on compensating the deformation in thin-walled parts machining based on jet supportor[J]. Machine Design and Research, 2014, 30(3): 104-107 (in Chinese).