[发明专利]一种飞机壁板高精度制孔装置及其方法

权利要求书

1.一种飞机壁板高精度制孔装置，包括主轴模块、进给模块、压力脚法向调平模块、视觉找正模块、光栅尺模块和吸尘及冷却模块，其特征在于：

所述主轴模块包括电主轴、钻锪一体刀具、导轨、丝杠、行程开关和电机；其中，电主轴通过刀柄同轴连接钻锪一体刀具，导轨和丝杠沿制孔轴向安装于主轴系统支撑板上，导轨的端面和侧面分别安装挡块，滑块沿导轨滑动并连接电主轴，电机轴通过联轴器与丝杠同轴连接，丝母座连接电主轴，带动电主轴沿制孔轴向移动；电主轴上安装有行程开关触头，导轨两侧安装有行程开关，丝杠两端分别安装硬限位块，限制丝母座移动的极限位置，从而控制电主轴的移动行程；

所述进给模块包括丝杠、导轨、电机、进给模块支撑板、行程开关和法兰盘；其中，丝杠和导轨安装于进给模块支撑板上，导轨的端面和侧面分别安装挡块，滑块沿导轨滑动，丝杠与电机通过联轴器连接，滑块和丝母座均与主轴系统支撑板相连，带动主轴模块沿制孔方向移动；导轨两侧安装有行程开关，丝杠两端分别安装硬限位块，限制丝母座移动的极限位置；法兰盘安装于进给模块支撑板下表面；

所述压力脚法向调平模块包括四个电涡流传感器、压力脚、四个力传感器、压力脚支架和电涡流传感器安装板；其中，四个电涡流传感器均布在压力脚周围，分别通过电涡流传感器安装板安装于压力脚支架上；四个力传感器均布在压力脚周围，安装在压力脚和压力脚支架之间；压力脚支架连接主轴系统支撑板；

所述视觉找正模块包括视觉摄像机和光源；其中，视觉摄像机和光源均安装于主轴系统支撑板上，且视觉摄像机能够沿沿制孔轴向移动，光源中心与视觉摄像机中心线在同一轴线；

所述光栅尺模块包括进给模块光栅尺模块和主轴模块光栅尺模块，均包括光栅尺和读数头，通过读数头相对于光栅尺的相对运动实现测量；其中，主轴模块光栅尺模块的读数头连接电主轴滑块连接板，光栅尺安装于主轴系统支撑板；进给模块光栅尺模块的读数头连接主轴系统支撑板，光栅尺安装于进给模块支撑板；

所述吸尘及冷却模块包括吸尘管道接头和冷却管道接头，相对安装在钻锪一体刀具周边。

2.一种利用权利要求1所述飞机壁板高精度制孔装置的控制方法，其特征在于包括下述步骤：

1)将装置移动到壁板定位孔或定位钉区域，利用视觉摄像机的测量数据，控制主轴模块和进给模块移动，使定位孔或定位钉位于视觉摄像机的视野中间位置；

2)四个电涡流传感器开始同时工作，测量出各自到壁板的距离，控制主轴模块和进给模块调整位姿，使主轴轴线与定位孔或定位钉位置重合，记录此时视觉摄像机和电涡流传感器的数据，并将其作为第一组数据；

3)将装置移动到壁板的下一个定位孔或定位钉的位置，重复步骤1)和2），记录第二组数据，对第一组数据和第二组数据利用插值算法，计算出两个定位孔或定位钉之间所有待制孔的孔位；

4)进给模块开始带动主轴模块和压力脚法向调平模块进行进给，进给过程中四个力传感器实时检测压力脚压紧壁板的压力，当压紧壁板的压力达到设定最佳值时，进给模块电机锁死，压力脚压紧壁板压力维持恒定不变；

5)主轴模块带动电主轴实现钻头的轴向进给，该过程中主轴光栅尺模块开始工作，记录电主轴进给量，保证制孔和锪窝深度达到给定精度要求；同时通过调整电主轴转速实现刀具转速调节，使整个设备处于最佳工作参数之下，保证制孔的表面质量；

6)在步骤5）开始时，打开吸尘和冷却装置，降低制孔区域的温度和吸收制孔形成的切屑和粉尘，保证加工质量；

7)重复上述步骤，实现下一个孔的制备。