在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明為一種在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置；所述制孔裝置由偏心制孔機頭組件、偏心頭進給平臺組件、孔徑調(diào)整驅(qū)動組件、主軸線纜防纏繞組件、和壓腳組件構(gòu)成；該制孔裝置利用內(nèi)外兩個偏心套來實現(xiàn)制孔過程中刀具高速的自轉(zhuǎn)和刀具繞可變中心的公轉(zhuǎn)，進而提供刀具偏心制孔所需要的復(fù)合運動；刀具自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速則通過外部變頻器控制電主軸的頻率來實現(xiàn)；孔徑調(diào)整、刀具公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、刀具軸向進給速度都可通過各伺服控制電機由程序精確控制；該制孔裝置能夠?qū)崿F(xiàn)在線調(diào)整制孔孔徑，提高制孔效率；同時能夠?qū)崿F(xiàn)錐形孔的加工；通過主軸線纜防纏繞機構(gòu)避免了主軸高速旋轉(zhuǎn)時的線纜纏繞問題，以提高了整個制孔裝置的穩(wěn)定性和安全性。
【專利說明】在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于數(shù)字化裝配的自動化制孔技術(shù)，尤其涉及一種在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航空產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，為了有效提高飛機的結(jié)構(gòu)強度，減輕飛機結(jié)構(gòu)重量，降低飛機能耗，飛機上大量使用由鋁合金、鈦合金、碳纖維復(fù)合材料等構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)。目前，我國的飛機裝配制造業(yè)基本上還是普遍采用傳統(tǒng)的手工制孔工藝，即采用普通電鉆(或氣鉆)配以硬質(zhì)合金刀具進行制孔。這種現(xiàn)有的制孔方式存在諸多缺陷:(1) 一把刀具只能制一種直徑的孔，針對不同的加工孔徑，需要選用相應(yīng)直徑的刀具進行加工；當在一個加工區(qū)域有多個加工孔徑的要求時，就要求操作者頻繁更換刀具，勢必會影響到加工效率；(2)操作工人在加工過程中完全依靠鉆機向下的推力將工件的中心區(qū)域材料擠出來去除，鉆頭所承受的Z向力很大，當加工鈦合金、碳纖維復(fù)合材料等難加工材料時，刀具會快速磨損失效；(3 )切屑為卷曲麻花狀，在加工鈦合金、碳纖維復(fù)合材料等難加工材料時，需要經(jīng)過鉆、擴、鉸多道組合工序加工和設(shè)置多個換刀環(huán)節(jié)，不僅制孔效率低、勞動強度大，而且經(jīng)濟效益差；(4)傳統(tǒng)鉆孔加工過程是一個連續(xù)的切削過程，刀刃始終與工件相接觸，接觸面溫度很高，同時連續(xù)的切削過程使溫度不斷累積，不僅加速了刀具的磨損失效，也導(dǎo)致加工表面質(zhì)量下降；(5)傳統(tǒng)鉆孔加工時切屑從鉆頭狹槽中排出，切屑與已加工孔的表面有直接接觸時，加工表面會被劃傷，另外，排屑速度慢，又影響了孔的表面質(zhì)量。由于傳統(tǒng)鉆孔工藝制孔精度差，無法保證孔的表面質(zhì)量，制孔效率低，生產(chǎn)成本高，因此已不再適用于飛機制造業(yè)。
[0003]偏心制孔技術(shù)采用了完全不同的加工方式，是由刀具的自轉(zhuǎn)和刀具繞孔中心的公轉(zhuǎn)兩個運動復(fù)合而成，其特點是刀具直徑小于孔直徑，刀具在高速旋轉(zhuǎn)的同時繞孔的中心作螺旋線進給運動，刀具切削刃間歇地切削材料完成孔的加工；這種特殊的運動方式和特點決定了偏心制孔的優(yōu)勢:(I)刀具中心的軌跡是偏心螺旋線而非直線，即刀具中心不再與所加工孔的中心重合，且刀具的直徑與孔的直徑不一樣，這突破了傳統(tǒng)鉆孔技術(shù)中一把刀具加工同一直徑孔的限制，實現(xiàn)了用單一刀具加工出系列直徑的孔，這不僅減少了更換刀具所需要的輔助時間，提高了加工效率，同時也大大減少了存刀數(shù)量和種類，降低了加工成本；(2)偏心制孔的銑削過程中，由于刀具直徑小于孔的直徑，刀具自轉(zhuǎn)的同時又繞孔的中心公轉(zhuǎn)，刀具與孔壁之間有一定的空間，且刀刃并不是始終與工件相接觸，有利于刀具的散熱、斷屑及排屑，從而降低了刀具切削力、降低了因溫度累積而造成刀具磨損失效，延長了刀具使用壽命；(3)與傳統(tǒng)鉆孔相比，在制孔過程中對刀具的冷卻方式有了很大的改進，整個制孔過程可以采用微量潤滑甚至空冷方式來實現(xiàn)冷卻，是一個綠色環(huán)保的過程；(4)偏心加工的方式使得切屑不再是卷曲麻花狀，而是粉末狀，有足夠的空間從孔槽由真空吸屑管排出，排屑方式不再是影響孔質(zhì)量的主要因素；(5)偏心制孔具有較小的制孔軸向力，可減少金屬材料毛刺形成，在加工復(fù)合材料時，可以抑制復(fù)合材料的分層現(xiàn)象。鑒于偏心制孔良好的制孔特性，尤其針對航空制造業(yè)大量使用的鈦合金、碳纖維復(fù)合材料等輕質(zhì)難加工材料以及疊層結(jié)構(gòu)，偏心制孔在飛機制造行業(yè)得到了推廣和應(yīng)用，由此，出現(xiàn)了許多自動化的偏心制孔(螺旋銑孔)設(shè)備。
[0004]但是，現(xiàn)有的偏心制孔設(shè)備也存在缺點和不足，例如:不具備在線調(diào)整制孔孔徑的能力；在加工過程中需要調(diào)整制孔孔徑時必須停止加工(停車)，然后調(diào)整偏心距并固定該偏心距，之后才能繼續(xù)進行加工，影響生產(chǎn)效率?，F(xiàn)有偏心制孔設(shè)備無法加工錐形孔。現(xiàn)有偏心制孔設(shè)備沒有主軸線纜防纏繞措施，這使整個制孔設(shè)備和生產(chǎn)降低了穩(wěn)定性和安全性。
[0005]由此，本發(fā)明人憑借多年從事相關(guān)行業(yè)的經(jīng)驗與實踐，提出一種在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置，以實現(xiàn)在線調(diào)整制孔孔徑，進一步提聞制孔效率。
[0007]本發(fā)明的另一目的在于提供一種在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)錐形孔加工。
[0008]本發(fā)明的又一目的在于提供一種在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置，設(shè)置主軸線纜防纏繞機構(gòu)，以提高整個制孔裝置的穩(wěn)定性和安全性。
[0009]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，一種在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置；所述制孔裝置由偏心制孔機頭組件、偏心頭進給平臺組件、孔徑調(diào)整驅(qū)動組件、主軸線纜防纏繞組件、和壓腳組件構(gòu)成；
[0010]所述偏心頭進給平臺組件包括有進給滑臺底座和底座上設(shè)置的進給驅(qū)動電機，進給驅(qū)動電機連接于一進給絲杠，進給絲杠通過螺母座連接一進給滑臺，該進給滑臺滑設(shè)于與絲杠平行設(shè)置的直線滑軌上；
[0011]所述偏心制孔機頭組件包括有固定設(shè)置在進給滑臺上的機殼，機殼內(nèi)轉(zhuǎn)動地設(shè)有一外偏心套；外偏心套中轉(zhuǎn)動地設(shè)有一內(nèi)偏心套；一電主軸轉(zhuǎn)動地設(shè)置在所述內(nèi)偏心套中；所述電主軸前端由彈簧卡套固定連接一刀具；所述內(nèi)偏心套的外輪廓軸線與外偏心套的內(nèi)輪廓軸線重合，內(nèi)偏心套的內(nèi)、外輪廓軸線具有間距；
[0012]所述孔徑調(diào)整驅(qū)動組件包括有驅(qū)動內(nèi)偏心套轉(zhuǎn)動的偏心距調(diào)整伺服電機和驅(qū)動外偏心套轉(zhuǎn)動的公轉(zhuǎn)伺服電機；所述偏心距調(diào)整伺服電機和公轉(zhuǎn)伺服電機均固定安裝于機殼上；偏心距調(diào)整伺服電機通過偏心旋轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)連接于內(nèi)偏心套；
[0013]所述主軸線纜防纏繞組件設(shè)置在機殼的后端，并通過一走線管連接于電主軸的外殼;
[0014]所述壓腳組件位于進給滑臺底座的前端，該壓腳組件由設(shè)置在該進給滑臺底座上的驅(qū)動氣缸驅(qū)動并滑設(shè)于所述直線滑軌上。
[0015]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述內(nèi)偏心套的后端同軸固定連接一尾管；在所述外偏心套的后端固定連接一與該外偏心套同軸的驅(qū)動帶輪，該驅(qū)動帶輪的輪轂上同軸轉(zhuǎn)動地設(shè)有一偏心調(diào)整帶輪；所述尾管穿過驅(qū)動帶輪和偏心調(diào)整帶輪向后延伸設(shè)置；偏心距調(diào)整伺服電機和公轉(zhuǎn)伺服電機分別連接內(nèi)減速器和外減速器，內(nèi)、外減速器上的帶輪分別由同步帶驅(qū)動偏心調(diào)整帶輪和驅(qū)動帶輪旋轉(zhuǎn)；所述偏心調(diào)整帶輪通過偏心旋轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)與所述尾管后端連接，由此驅(qū)動所述內(nèi)偏心套旋轉(zhuǎn)。
[0016]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述偏心旋轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)由順序套設(shè)在所述尾管上的第一一字滑環(huán)、十字滑環(huán)和第二一字滑環(huán)構(gòu)成；所述第一一字滑環(huán)與十字滑環(huán)之間設(shè)有第一一字滑軌，所述十字滑環(huán)與第二一字滑環(huán)之間設(shè)有第二一字滑軌；所述十字滑環(huán)兩側(cè)的第一一字滑軌與第二一字滑軌呈十字交叉設(shè)置；所述第一一字滑環(huán)與偏心調(diào)整帶輪同軸固定連接，所述第一一字滑環(huán)和十字滑環(huán)的孔徑均大于尾管的外徑，所述第二一字滑環(huán)的孔徑與尾管外徑相同并與尾管鍵連接。
[0017]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述第--字滑軌和第二一字滑軌由LM導(dǎo)軌構(gòu)成。
[0018]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述主軸線纜防纏繞組件包括有固定在機殼后端的豎直滑道和一端滑設(shè)于所述豎直滑道上的擺動連桿，該擺動連桿另一端設(shè)有一連接孔；所述走線管穿過所述尾管固定連接于所述連接孔中；所述走線管的外壁與尾管內(nèi)壁之間具有間隙。
[0019]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述豎直滑道為一開口向上的U形叉架，所述擺動連桿的一端連接一轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸設(shè)置在U形叉架的U形槽中。
[0020]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述壓腳組件包括壓腳進給滑臺和設(shè)置在壓腳進給滑臺上的壓腳，所述壓腳上設(shè)有法向測量裝置、照相測量裝置、刀具破損檢測裝置和真空吸屑管，真空吸屑管一端安裝于壓腳進刀口，另一端連通吸屑泵的管道。
[0021]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述內(nèi)偏心套的內(nèi)、外輪廓軸線間的距離為3mm。
[0022]在本發(fā)明的一較佳實施方式中，所述偏心頭進給平臺組件中進給滑臺底座的后部設(shè)有一連接法蘭。
[0023]由上所述，本發(fā)明在線調(diào)`整制孔孔徑的制孔裝置利用內(nèi)外兩個偏心套來實現(xiàn)制孔過程中刀具高速的自轉(zhuǎn)和刀具繞可變中心的公轉(zhuǎn)，進而提供刀具偏心制孔所需要的復(fù)合運動；內(nèi)偏心套承擔(dān)按制孔孔徑要求調(diào)整偏心距的任務(wù)，內(nèi)偏心套的轉(zhuǎn)動由偏心距調(diào)整伺服電機驅(qū)動，外偏心套的轉(zhuǎn)動由公轉(zhuǎn)伺服電機驅(qū)動；偏心距調(diào)整伺服電機帶動內(nèi)偏心套相對外偏心套旋轉(zhuǎn)時，即可調(diào)整偏心距，通過調(diào)整偏心距達到調(diào)整預(yù)制孔的孔徑的目的；調(diào)整完畢后，偏心距調(diào)整伺服電機與公轉(zhuǎn)伺服電機以同樣的轉(zhuǎn)速驅(qū)動內(nèi)、外偏心套轉(zhuǎn)動(無需其他方式鎖緊)，完成刀具的公轉(zhuǎn)任務(wù)；刀具自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速則通過外部變頻器控制電主軸的頻率來實現(xiàn)；偏心制孔機頭組件安裝在偏心頭進給滑臺上，制孔深度則由偏心頭進給滑臺底座上的進給驅(qū)動電機帶動滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，推動偏心頭進給滑臺沿直線導(dǎo)軌運動來實現(xiàn)。由此，孔徑調(diào)整、刀具公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、刀具軸向進給速度都可通過各伺服控制電機由程序精確控制；因此，本發(fā)明在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置能夠?qū)崿F(xiàn)在線調(diào)整制孔孔徑，提高制孔效率；同時能夠?qū)崿F(xiàn)錐形孔的加工；通過主軸線纜防纏繞機構(gòu)避免了主軸高速旋轉(zhuǎn)時的線纜纏繞問題，以提高了整個制孔裝置的穩(wěn)定性和安全性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中:
[0025]圖1:為本發(fā)明在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖。[0026]圖2:為本發(fā)明在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027]圖3:為本發(fā)明中偏心制孔機頭組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖4:為本發(fā)明中孔徑調(diào)整驅(qū)動組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖5A:為本發(fā)明中主軸線纜防纏繞組件的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0030]圖5B:為本發(fā)明中主軸線纜防纏繞組件的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖5C:為本發(fā)明中主軸線纜防纏繞組件的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖6A:為本發(fā)明中偏心頭進給平臺組件的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]圖6B:為圖6A中A-A剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖6C:為圖6A中B-B剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖7:為本發(fā)明中壓腳組件的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0036]為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0037]如圖1、圖2所示，本發(fā)明提出一種在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置1000 ;所述制孔裝置1000由偏心制孔機頭組件100、偏心頭進給平臺組件400、孔徑調(diào)整驅(qū)動組件200、主軸線纜防纏繞組件300和壓腳組件500構(gòu)成；
[0038]如圖2、圖6A、圖6B和圖6C所示，所述偏心頭進給平臺組件400包括有進給滑臺底座401和底座401上設(shè)置的進給驅(qū)動電機402，進給驅(qū)動電機402通過聯(lián)軸器連接于一進給絲杠403，進給絲杠403通過螺母座404連接一進給滑臺405，該進給滑臺405滑設(shè)于與絲杠403平行設(shè)置的直線滑軌406上；進給滑臺底座401的后部設(shè)有一連接法蘭407，可以通過連接法蘭407將所述制孔裝置1000安裝在工業(yè)機器人、并聯(lián)機床或五座標數(shù)控機床上作為末端執(zhí)行器；
[0039]如圖2、圖3所示，所述偏心制孔機頭組件100包括有固定設(shè)置在進給滑臺405上的機殼101，機殼101內(nèi)轉(zhuǎn)動地設(shè)有一外偏心套102 ;外偏心套102中轉(zhuǎn)動地設(shè)有一內(nèi)偏心套103 ; —電主軸104轉(zhuǎn)動地設(shè)置在所述內(nèi)偏心套103中；所述電主軸104前端由彈簧卡套105固定連接一刀具106 ;所述內(nèi)偏心套103的外輪廓軸線與外偏心套102的內(nèi)輪廓軸線重合，內(nèi)偏心套103的內(nèi)、外輪廓軸線具有間距；在本實施方式中,所述內(nèi)偏心套的內(nèi)、外輪廓軸線間的距離為3mm ；內(nèi)偏心套103的前端安裝有軸承壓蓋107，用以保護軸承，避免其暴露在外；
[0040]如圖2、圖4和圖5A、圖5B、圖5C所示，所述孔徑調(diào)整驅(qū)動組件200包括有驅(qū)動內(nèi)偏心套103轉(zhuǎn)動的偏心距調(diào)整伺服電機201和驅(qū)動外偏心套102轉(zhuǎn)動的公轉(zhuǎn)伺服電機202 ；所述偏心距調(diào)整伺服電機201和公轉(zhuǎn)伺服電機202均固定安裝于機殼101上；偏心距調(diào)整伺服電機201通過一偏心旋轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)連接于內(nèi)偏心套103 ；
[0041]在本實施方式中，所述內(nèi)偏心套103的后端冋軸固定連接一尾管1031 ;在所述外偏心套102的后端固定連接一與該外偏心套同軸的驅(qū)動帶輪206，該驅(qū)動帶輪206的輪轂上同軸轉(zhuǎn)動地設(shè)有一偏心調(diào)整帶輪205 ;所述尾管1031穿過驅(qū)動帶輪206和偏心調(diào)整帶輪205向后延伸設(shè)置；偏心距調(diào)整伺服電機201和公轉(zhuǎn)伺服電機202分別連接有內(nèi)減速器203和外減速器204 (兩個減速器均通過減速器座固定在機殼上)，內(nèi)、外減速器203、204上的帶輪分別通過同步帶驅(qū)動偏心調(diào)整帶輪205和驅(qū)動帶輪206旋轉(zhuǎn)；所述偏心調(diào)整帶輪206通過所述偏心旋轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)與所述尾管1031后端連接，由此驅(qū)動所述內(nèi)偏心套旋轉(zhuǎn)；
[0042]如圖5A、圖5B、圖5C所示,所述偏心旋轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)由順序套設(shè)在所述尾管1031上的第一一字滑環(huán)207、十字滑環(huán)208和第二一字滑環(huán)209構(gòu)成；所述第一一字滑環(huán)207與十字滑環(huán)208之間設(shè)有第一一字滑軌2081，所述十字滑環(huán)208與第二一字滑環(huán)209之間設(shè)有第二一字滑軌2082 ;所述十字滑環(huán)208兩側(cè)的第一一字滑軌2081與第二一字滑軌2082呈十字交叉設(shè)置；所述第一一字滑環(huán)207與偏心調(diào)整帶輪205同軸固定連接，所述第一一字滑環(huán)207和十字滑環(huán)208的孔徑與尾管1031的外徑之間應(yīng)有足夠間隙，所述第二一字滑環(huán)209的孔徑與尾管1031外徑相同并與尾管1031鍵連接。在本實施方式中，所述第一一字滑軌2081和第二一字滑軌2082均由LM導(dǎo)軌構(gòu)成。
[0043]如圖2、圖5A、圖5B、圖5C所示，所述主軸線纜防纏繞組件300設(shè)置在機殼101的后端，并通過一走線管303連接于電主軸104的外殼；所述主軸線纜防纏繞組件包括有固定在機殼101后端的豎直滑道301和一端滑設(shè)于所述豎直滑道301上的擺動連桿302，該擺動連桿302另一端設(shè)有一連接孔3021 ;所述走線管303穿過所述尾管1031固定連接于所述連接孔3021中；所述走線管303的外壁與尾管1031內(nèi)壁之間具有足夠間隙。在本實施方式中，所述豎直滑道301為一開口向上的U形叉架，所述擺動連桿302的一端連接一轉(zhuǎn)軸304，所述轉(zhuǎn)軸304設(shè)置在U形叉架的U形槽中。
[0044]如圖2、圖7所示，所述壓腳組件500位于進給滑臺底座401的前端，該壓腳組件500由設(shè)置在該進給滑臺底座401上的驅(qū)動氣缸507驅(qū)動并滑設(shè)于所述直線滑軌406上。所述壓腳組件500包括壓腳進給滑臺501和設(shè)置在壓腳進給滑臺501上的壓腳502，所述壓腳502上設(shè)有法向測量裝置503、照相測量裝置504、刀具破損檢測裝置505和真空吸屑管506，真空吸屑管506 —端安裝于壓腳進刀口，另一端連通吸屑泵(圖中未示出)的管道；所述法向測量裝置503設(shè)置四個。
[0045]由上所述，本發(fā)明在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置利用內(nèi)外兩個偏心套來實現(xiàn)制孔過程中刀具高速的自轉(zhuǎn)和刀具繞可變中心的公轉(zhuǎn)，進而提供刀具偏心制孔所需要的復(fù)合運動；內(nèi)偏心套承擔(dān)按制孔孔徑要求調(diào)整偏心距的任務(wù)，內(nèi)偏心套的轉(zhuǎn)動由偏心距調(diào)整伺服電機驅(qū)動，外偏心套的轉(zhuǎn)動由公轉(zhuǎn)伺服電機驅(qū)動；偏心距調(diào)整伺服電機帶動內(nèi)偏心套相對外偏心套旋轉(zhuǎn)時，即可調(diào)整偏心距，通過調(diào)整偏心距達到調(diào)整預(yù)制孔的孔徑的目的；調(diào)整完畢后，偏心距調(diào)整伺服電機與公轉(zhuǎn)伺服電機以同樣的轉(zhuǎn)速驅(qū)動內(nèi)、外偏心套轉(zhuǎn)動(無需其他方式鎖緊)，完成刀具的公轉(zhuǎn)任務(wù)；刀具自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速則通過外部變頻器控制電主軸的頻率來實現(xiàn)；偏心制孔機頭組件安裝在偏心頭進給滑臺上，制孔深度則由偏心頭進給滑臺底座上的進給驅(qū)動電機帶動滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，推動偏心頭進給滑臺沿直線導(dǎo)軌運動來實現(xiàn)。由此，孔徑調(diào)整、刀具公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、刀具軸向進給速度都可通過各伺服控制電機由程序精確控制；因此，本發(fā)明在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置能夠?qū)崿F(xiàn)在線調(diào)整制孔孔徑，提高制孔效率；同時能夠?qū)崿F(xiàn)錐形孔的加工；通過主軸線纜防纏繞機構(gòu)避免了主軸高速旋轉(zhuǎn)時的線纜纏繞問題，以提高了整個制孔裝置的穩(wěn)定性和安全性。
[0046]本發(fā)明在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置自動化制孔的步驟如下所述:
[0047]I)將通過連接法蘭將本制孔裝置安裝在工業(yè)機器人、并聯(lián)機床或五座標數(shù)控機床等自動化設(shè)備上作為末端執(zhí)行器；[0048]2)加工時，自動化設(shè)備攜帶末端執(zhí)行器以一定姿態(tài)到達指定的理論定位孔位置，進行照相測量并修正預(yù)制孔位置；
[0049]3)自動化設(shè)備按照修正位置移動到位后，通過四個法向測量裝置在線測量并修正預(yù)制孔的法矢，自動化設(shè)備重新調(diào)整姿態(tài)，使壓腳軸線與工件預(yù)制孔實測法矢重合；
[0050]4)壓腳組件由壓腳滑臺驅(qū)動氣缸驅(qū)動沿直線導(dǎo)軌運動，壓緊工件；
[0051]5)依據(jù)刀位文件中預(yù)制孔要求的孔徑，由偏心距調(diào)整伺服電機和公轉(zhuǎn)伺服電機調(diào)整內(nèi)偏心套與外偏心套之間的相對旋轉(zhuǎn)角度，達到在線調(diào)整制孔孔徑的目的；
[0052]6)啟動電主軸(其轉(zhuǎn)速可通過變頻器調(diào)整控制)；啟動公轉(zhuǎn)伺服電機和偏心距調(diào)整伺服電機(轉(zhuǎn)速與公轉(zhuǎn)伺服電機一致)；啟動進給驅(qū)動電機，偏心頭進給滑臺沿直線導(dǎo)軌移動，使得刀具既有自轉(zhuǎn)又有公轉(zhuǎn)沿螺旋線軌跡進給，完成制孔；
[0053]7)偏心頭進給滑臺退回，壓腳組件退回，關(guān)閉公轉(zhuǎn)伺服電機，關(guān)閉偏心距調(diào)整伺服電機，關(guān)閉電主軸，自動化設(shè)備移至下一制孔位或停止。
[0054]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0055]1.可在線調(diào)整制孔孔徑，減少更換刀具所需的輔助時間，提高生產(chǎn)效率，降低加工成本；
[0056]制孔孔徑調(diào)整、刀具公轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速、刀具軸向進給速度都可通過各伺服控制電機由程序精確控制，刀具自轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速則通過外部變頻器控制電主軸頻率來實現(xiàn)；通過在線調(diào)整偏心距，實現(xiàn)了用單一刀具加工出系列直徑的孔，突破了傳統(tǒng)鉆孔技術(shù)中一把刀具加工同一直徑孔的限制。
[0057]2.提高制孔的精度，減少廢品率；
[0058]由于刀具的直徑小于孔的直徑，刀具中心的軌跡是螺旋線而非直線，因此，增加了排屑和散熱的空間，加上內(nèi)藏風(fēng)冷通道和真空吸屑裝置，不僅可以有效排屑，又可以降低切削力，提高了制孔的精度，特別是針對碳纖維復(fù)合材料、鈦合金等難加工材料或復(fù)鈦疊層材料的制孔，不僅可以避免廢屑劃傷孔壁，又非常有利于避免復(fù)合材料出口分層和撕裂的發(fā)生，因此，可以很好地解決航空制造業(yè)目前面臨的難加工材料的制孔難題。
[0059]3.延長刀具的使用壽命；
[0060]偏心制孔過程中，刀具自轉(zhuǎn)的同時又繞孔的中心公轉(zhuǎn)，刀具與孔壁之間有一定的空間，且刀刃并不是始終與工件相接觸，有利于刀具的散熱，加上內(nèi)藏風(fēng)冷通道從而降低了因溫度累積而造成刀具磨損失效。
[0061]4.有效提高孔的光潔度；
[0062]整個制孔過程中產(chǎn)生的切屑，適時地通過真空吸屑管道排除，避免了孔內(nèi)表面的劃傷，有利于提聞孔內(nèi)的光潔。
[0063]5.易于實現(xiàn)自動化制孔作業(yè)；
[0064]由于偏心制孔工藝切削力比較小，因此該裝置可直接安裝在工業(yè)機器人、并聯(lián)機床或五座標數(shù)控機床上作為末端執(zhí)行器，實現(xiàn)自動化制孔作業(yè)。
[0065]6.避免電主軸線纜發(fā)生纏繞；
[0066]通過主軸線纜防纏繞機構(gòu)避免了主軸高速旋轉(zhuǎn)時的線纜纏繞問題，提高了整個制孔裝置的穩(wěn)定性和安全性。
[0067]進一步,如圖2所不，內(nèi)偏心套通過軸承安裝在外偏心套的內(nèi)部,可與外偏心套發(fā)生相對轉(zhuǎn)動；內(nèi)偏心套的末端與尾套連接在一起，一呈圓環(huán)形的內(nèi)偏心隔套108安裝在內(nèi)偏心套的尾部和軸承之間，起到消除內(nèi)偏心套與尾套的軸向間隙的作用；外偏心套通過軸承安裝在機殼的內(nèi)部，可與機殼發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，一呈L形階梯圓環(huán)的隔套109安裝在外偏心套尾部軸承與驅(qū)動帶輪之間，起到消除外偏心套與驅(qū)動帶輪間的軸向間隙的作用。
[0068]一外同步帶2061將外減速機帶輪與驅(qū)動帶輪連接起來，并通過外脹緊輪脹緊，夕卜偏心套的末端通過螺釘與驅(qū)動帶輪連接在一起，工作時，公轉(zhuǎn)伺服電機驅(qū)動外減速器，通過外同步帶2061帶動驅(qū)動帶輪轉(zhuǎn)動，同時帶動與之固定在一起的外偏心套轉(zhuǎn)動；
[0069]一內(nèi)同步帶2051將內(nèi)減速機帶輪與偏心調(diào)整帶輪連接起來，并通過內(nèi)脹緊輪脹緊，偏心調(diào)整帶輪通過螺釘與第一一字滑環(huán)同軸固定連接，所述第二一字滑環(huán)與尾管末端連接，尾管前端又與內(nèi)偏心套末端通過螺釘同軸固定連接在一起，工作時，偏心距調(diào)整伺服電機驅(qū)動內(nèi)減速器，通過內(nèi)同步帶2051帶動偏心調(diào)整帶輪轉(zhuǎn)動，同時與偏心調(diào)整帶輪相連的第一一字滑環(huán)、十字滑環(huán)和第二一字滑環(huán)轉(zhuǎn)動，帶動尾管轉(zhuǎn)動，繼而帶動與尾管連接在一起的內(nèi)偏心套轉(zhuǎn)動；當需要調(diào)整孔徑時，通過偏心距調(diào)整伺服電機和公轉(zhuǎn)伺服電機調(diào)整內(nèi)偏心套與外偏心套之間的相對旋轉(zhuǎn)角度，達到在線調(diào)整制孔孔徑的目的，從而實現(xiàn)孔徑的在線調(diào)整?？讖秸{(diào)整完畢后，由偏心距調(diào)整伺服電機和公轉(zhuǎn)伺服電機以同樣的轉(zhuǎn)速驅(qū)動進行公轉(zhuǎn)加工，保證內(nèi)、外偏心套的同步運動，從而保證偏心距不變。
[0070]如圖2、圖5A、圖5B和圖5C所示，由主軸線纜防纏繞組件保證主軸線纜不做旋轉(zhuǎn)運動；電主軸線纜由走線管保護與外部電源相連，主軸線纜通過走線管導(dǎo)出，走線管的尾部安裝在擺動連桿的連接孔內(nèi)，擺動連桿底端裝有一個轉(zhuǎn)軸(類似凸輪)U型叉架固定在機殼的后下部，轉(zhuǎn)軸的直徑與U型叉架的U型槽寬度一直，轉(zhuǎn)軸限制在U型叉架的U型槽內(nèi)做上下直線往復(fù)運動；當走線管隨尾管(與內(nèi)偏心套連接在一起)做自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)運動或者做偏心距調(diào)整時，由于擺動連桿的轉(zhuǎn)軸限制在U型叉架的U型槽內(nèi)做上下直線運動，擺動連桿繞連接孔中心旋轉(zhuǎn)的力通過十字滑環(huán)的LM導(dǎo)軌內(nèi)部的滑塊移動分解掉，因此，當?shù)毒呒茸赞D(zhuǎn)又公轉(zhuǎn)進行加工時，走線管隨著連桿只做輕微的往復(fù)擺動，有效地防止了主軸線纜防纏繞，實現(xiàn)了主軸線纜防纏繞功能。
[0071]壓腳組件安裝在壓腳滑臺上，與偏心頭進給滑臺共用同一直線導(dǎo)軌，工作時由氣缸驅(qū)動，使壓腳壓緊工件，通過壓腳組件上的照相測量(工業(yè)用)裝置在線測量并修正預(yù)制孔位置；通過四個法向測量裝置在線測量并修正預(yù)制孔的法矢；通過安裝在壓腳頭上的刀具破損檢測接近開關(guān)在線檢測刀具是否折斷；通過真空吸屑管將加工產(chǎn)生的金屬切屑由真空吸屑系統(tǒng)實時排出；壓腳組件與偏心頭組件雖然都在同一直線導(dǎo)軌上運動，但它們的進給行程并不相交，不會發(fā)生碰撞。
[0072]本發(fā)明在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置能夠?qū)崿F(xiàn)在線調(diào)整制孔孔徑，提高制孔效率；同時能夠?qū)崿F(xiàn)錐形孔的加工；通過主軸線纜防纏繞機構(gòu)避免了主軸高速旋轉(zhuǎn)時的線纜纏繞問題，以提高了整個制孔裝置的穩(wěn)定性和安全性。
[0073]以上所述僅為本發(fā)明示意性的【具體實施方式】，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置；其特征在于:所述制孔裝置由偏心制孔機頭組件、偏心頭進給平臺組件、孔徑調(diào)整驅(qū)動組件、主軸線纜防纏繞組件、和壓腳組件構(gòu)成； 所述偏心頭進給平臺組件包括有進給滑臺底座和底座上設(shè)置的進給驅(qū)動電機，進給驅(qū)動電機連接于一進給絲杠，進給絲杠通過螺母座連接一進給滑臺，該進給滑臺滑設(shè)于與絲杠平行設(shè)置的直線滑軌上； 所述偏心制孔機頭組件包括有固定設(shè)置在進給滑臺上的機殼，機殼內(nèi)轉(zhuǎn)動地設(shè)有一外偏心套；外偏心套中轉(zhuǎn)動地設(shè)有一內(nèi)偏心套；一電主軸轉(zhuǎn)動地設(shè)置在所述內(nèi)偏心套中；所述電主軸前端由彈簧卡套固定連接一刀具；所述內(nèi)偏心套的外輪廓軸線與外偏心套的內(nèi)輪廓軸線重合，內(nèi)偏心套的內(nèi)、外輪廓軸線具有間距； 所述孔徑調(diào)整驅(qū)動組件包括有驅(qū)動內(nèi)偏心套轉(zhuǎn)動的偏心距調(diào)整伺服電機和驅(qū)動外偏心套轉(zhuǎn)動的公轉(zhuǎn)伺服電機；所述偏心距調(diào)整伺服電機和公轉(zhuǎn)伺服電機均固定安裝于機殼上；偏心距調(diào)整伺服電機通過偏心旋轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)連接于內(nèi)偏心套； 所述主軸線纜防纏繞組件設(shè)置在機殼的后端，并通過一走線管連接于電主軸的外殼； 所述壓腳組件位于進給滑臺底座的前端，該壓腳組件由設(shè)置在該進給滑臺底座上的驅(qū)動氣缸驅(qū)動并滑設(shè)于所述直線滑軌上。
2.如權(quán)利要求1所述的在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置，其特征在于:所述內(nèi)偏心套的后端同軸固定 連接一尾管；在所述外偏心套的后端固定連接一與該外偏心套同軸的驅(qū)動帶輪，該驅(qū)動帶輪的輪轂上同軸轉(zhuǎn)動地設(shè)有一偏心調(diào)整帶輪；所述尾管穿過驅(qū)動帶輪和偏心調(diào)整帶輪向后延伸設(shè)置；偏心距調(diào)整伺服電機和公轉(zhuǎn)伺服電機分別連接內(nèi)減速器和外減速器，內(nèi)、外減速器上的帶輪分別由同步帶驅(qū)動偏心調(diào)整帶輪和驅(qū)動帶輪旋轉(zhuǎn)；所述偏心調(diào)整帶輪通過偏心旋轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)與所述尾管后端連接，由此驅(qū)動所述內(nèi)偏心套旋轉(zhuǎn)。
3.如權(quán)利要求2所述的在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置，其特征在于:所述偏心旋轉(zhuǎn)傳動機構(gòu)由順序套設(shè)在所 述尾管上的第一一字滑環(huán)、十字滑環(huán)和第二一字滑環(huán)構(gòu)成；所述第一一字滑環(huán)與十字滑環(huán)之間設(shè)有第一一字滑軌，所述十字滑環(huán)與第二一字滑環(huán)之間設(shè)有第二一字滑軌；所述十字滑環(huán)兩側(cè)的第一一字滑軌與第二一字滑軌呈十字交叉設(shè)置；所述第一一字滑環(huán)與偏心調(diào)整帶輪同軸固定連接，所述第一一字滑環(huán)和十字滑環(huán)的孔徑均大于尾管的外徑，所述第二一字滑環(huán)的孔徑與尾管外徑相同并與尾管鍵連接。
4.如權(quán)利要求3所述的在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置，其特征在于:所述第一一字滑軌和第二一字滑軌由LM導(dǎo)軌構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求2所述的在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置，其特征在于:所述主軸線纜防纏繞組件包括有固定在機殼后端的豎直滑道和一端滑設(shè)于所述豎直滑道上的擺動連桿，該擺動連桿另一端設(shè)有一連接孔；所述走線管穿過所述尾管固定連接于所述連接孔中；所述走線管的外壁與尾管內(nèi)壁之間具有間隙。
6.如權(quán)利要求5所述的在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置，其特征在于:所述豎直滑道為一開口向上的U形叉架，所述擺動連桿的一端連接一轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸設(shè)置在U形叉架的U形槽中。
7.如權(quán)利要求1所述的在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置，其特征在于:所述壓腳組件包括壓腳進給滑臺和設(shè)置在壓腳進給滑臺上的壓腳，所述壓腳上設(shè)有法向測量裝置、照相測量裝置、刀具破損檢測裝置和真空吸屑管，真空吸屑管一端安裝于壓腳進刀口，另一端連通吸屑泵的管道。
8.如權(quán)利要求1所述的在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置，其特征在于:所述內(nèi)偏心套的內(nèi)、外輪廓軸線間的距離為3mm。
9.如權(quán)利要求1所述的在線調(diào)整制孔孔徑的制孔裝置，其特征在于:所述偏心頭進給平臺組件中進給滑臺底 座的后部設(shè)有一連接法蘭。
【文檔編號】B23Q5/40GK103659403SQ201310604032
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】張云志, 劉建東, 鄒方, 蔣倩 申請人:中國航空工業(yè)集團公司北京航空制造工程研究所