[发明专利]自动螺旋铣孔单元

说明书

技术领域

本发明涉及一种大型飞机装配过程中，自动钻铆装备是必备的装备，尤其涉及自动螺旋铣孔单元。

背景技术

现在我国正处于制造技术快速发展的时期，切削加工作为制造技术的主要基础工艺。航空航天是制造业最为重要的组成部分之一，是高新技术最为富集的产业。在航空制造中，大量零部件都需要进行装配，需要加工成千上万的孔。现代飞机装配对自动制孔提出了新的要求。由于现代飞机结构长寿命、隐身、结构互换性等的要求，所以要求装配制孔更精、更严；其次复合材料、钛合金等难加工材料应用比重加大，这提高了制孔的难度；飞机特别是大型飞机对大量大尺寸孔的要求高效高质量，这也提高了制孔的难度。

在传统的钻孔过程中，主轴中心的线速度为零，即其钻头的中心不参与切削，而这一中心区域工件材料的去除完全是依靠钻机向下的推力将其挤出的，因而钻孔加工时的钻头所承受的Z向力非常大，在加工钛合金等高硬度材料时，刀具的快速磨损失效是很普遍的现象。传统钻孔加工过程是一个连续的切削过程，刀刃与工件始终接触，切削时刀刃与工件接触面温度很高，钛合金的导热性又比较差，切削过程导致热量的累积，这也将加速刀具的磨损失效导致加工表面质量下降。

PCT申请PCT/SE94/00085公开了一种利用上述加工工艺制孔的手动工具。该专利包括：一个可以绕其自身的轴线和一个主轴线旋转的刀具夹具，一个用于沿位于该点表面的垂直方向上调节该刀具夹具的转动轴线部件，一个相对于工件的轴向进给部件，一个用于调节刀具夹具的主轴线和旋转轴线之间的径向距离的部件。该专利已公开的手动工具不能提供一种切实可行的使用性方案而且它远不能满足航空领域中对孔加工质量的要求。因为它的明显缺陷在于：定位靠手动，这样严重影响到孔的位置精度，而且手持，不能提供太大的刚度，这也会影响到孔的同轴度和表面质量。对于该手动工具的一个基本要求就是质量轻和便于使用，而该专利并没有提供一种结构紧凑且质量轻的结构。

发明内容

本发明的目的在于克服已有技术的不足，提供一种只需要一把刀具、不需要再进行精加工，就可以加工不同直径的高质量的孔，减少了换刀时间，大大缩小了企业的刀具库存，大大提高了效率的自动螺旋铣孔单元。

本发明的自动螺旋铣孔单元，它包括刀具自转系统、径向偏移系统、公转系统，它还包括一个具有内孔的套筒，所述的套筒的内孔的轴线与所述的套筒的外圆周的轴线为偏置设置，在所述的套筒外通过轴承连接有机架，所述的刀具自转系统包括具有圆筒外壳的驱动装置，所述的驱动装置通过轴承可转动地设置在所述的套筒内孔内，所述的驱动装置的输出轴与一个夹有刀具的卡具相连，所述的驱动装置的输出轴与驱动装置的外壳的轴线偏置设置，所述的径向偏移系统包括一台具有电磁刹车器的步进电机，步进电机的法兰与所述的套筒固定相连并且其输出轴与所述的驱动装置的外壳同轴线固定相连，所述的公转系统包括旋转电机，所述的旋转电机的内圈固联在套筒上、外圈固联在机架上。

本发明结构应用在高强度难切削、难加工材料的加工上，例如：钛合金，复合材料等，尤其应用到航空航天领域的制造装配中。它与传统的加工工具相比，明显提高了加工效率、加工质量、降低了加工成本、节约了产品开发生产周期，而且本结构便于实现自动化。具体表现如下：

1.提高孔质量

相对于传统的打孔技术，螺旋铣孔显著的提高了孔质量和强度。螺旋铣孔属于断续间歇的切削，较低的铣削力使得所加工的孔无毛刺。散热快，切削温度低。刀具直径比孔小，切屑很好的得到排除，极大地降低了孔表面的粗糙度，在加工复合型材料的情况下，消除了以往传统打孔由于刀尖钝化导致的脱层、剥离，孔表面质量低的情况。

2.缩短研制周期和节约企业加工成本

在制造加工飞机时，该技术将会大大缩短研发周期和降低企业成本花费。因为该技术，同一把刀可加工不同直径的孔，复杂形状的孔，由于其加工具有高质量的性能，可以节省传统的锪锥孔，铰孔等工作。这样使得加工孔的刀具种类型号会不断减少。就整个研制周期来看，螺旋铣孔工艺会减少很多工序，如分解拆卸后对不同孔分别进行毛刺去除处理，铰孔清除冷却液，再进行组装。这些工序在采用本发明装置后都将会消除。在飞机制造业中使用本发明装置螺旋铣孔技术，能大大缩短加工周期，降低成本。

3.高度自动化

本装置是模块化的钻孔单元，而且它和机械手或大飞机装配中心相配合，组成机翼壁板制孔系统、长桁柔性制孔系统、柔性跟踪制孔单元、小型移动式自动制孔单元、机器人制孔系统等。在数控系统的操纵下，容易实现高度的自动化，缩短加工时间，降低加工成本。

附图说明