[发明专利]在线调整制孔孔径的制孔装置

说明书

技术领域

本发明是关于数字化装配的自动化制孔技术，尤其涉及一种在线调整制孔孔径的制孔装置。

背景技术

随着航空产业迅猛发展，为了有效提高飞机的结构强度，减轻飞机结构重量，降低飞机能耗，飞机上大量使用由铝合金、钛合金、碳纤维复合材料等构成的叠层结构。目前，我国的飞机装配制造业基本上还是普遍采用传统的手工制孔工艺，即采用普通电钻（或气钻）配以硬质合金刀具进行制孔。这种现有的制孔方式存在诸多缺陷：（1）一把刀具只能制一种直径的孔，针对不同的加工孔径，需要选用相应直径的刀具进行加工；当在一个加工区域有多个加工孔径的要求时，就要求操作者频繁更换刀具，势必会影响到加工效率；（2）操作工人在加工过程中完全依靠钻机向下的推力将工件的中心区域材料挤出来去除，钻头所承受的Z向力很大，当加工钛合金、碳纤维复合材料等难加工材料时，刀具会快速磨损失效；（3）切屑为卷曲麻花状，在加工钛合金、碳纤维复合材料等难加工材料时，需要经过钻、扩、铰多道组合工序加工和设置多个换刀环节，不仅制孔效率低、劳动强度大，而且经济效益差；（4）传统钻孔加工过程是一个连续的切削过程，刀刃始终与工件相接触，接触面温度很高，同时连续的切削过程使温度不断累积，不仅加速了刀具的磨损失效，也导致加工表面质量下降；（5）传统钻孔加工时切屑从钻头狭槽中排出，切屑与已加工孔的表面有直接接触时，加工表面会被划伤，另外，排屑速度慢，又影响了孔的表面质量。由于传统钻孔工艺制孔精度差，无法保证孔的表面质量，制孔效率低，生产成本高，因此已不再适用于飞机制造业。

偏心制孔技术采用了完全不同的加工方式，是由刀具的自转和刀具绕孔中心的公转两个运动复合而成，其特点是刀具直径小于孔直径，刀具在高速旋转的同时绕孔的中心作螺旋线进给运动，刀具切削刃间歇地切削材料完成孔的加工；这种特殊的运动方式和特点决定了偏心制孔的优势：（1）刀具中心的轨迹是偏心螺旋线而非直线，即刀具中心不再与所加工孔的中心重合，且刀具的直径与孔的直径不一样，这突破了传统钻孔技术中一把刀具加工同一直径孔的限制，实现了用单一刀具加工出系列直径的孔，这不仅减少了更换刀具所需要的辅助时间，提高了加工效率，同时也大大减少了存刀数量和种类，降低了加工成本；（2）偏心制孔的铣削过程中，由于刀具直径小于孔的直径，刀具自转的同时又绕孔的中心公转，刀具与孔壁之间有一定的空间，且刀刃并不是始终与工件相接触，有利于刀具的散热、断屑及排屑，从而降低了刀具切削力、降低了因温度累积而造成刀具磨损失效，延长了刀具使用寿命；（3）与传统钻孔相比，在制孔过程中对刀具的冷却方式有了很大的改进，整个制孔过程可以采用微量润滑甚至空冷方式来实现冷却，是一个绿色环保的过程；（4）偏心加工的方式使得切屑不再是卷曲麻花状，而是粉末状，有足够的空间从孔槽由真空吸屑管排出，排屑方式不再是影响孔质量的主要因素；（5）偏心制孔具有较小的制孔轴向力，可减少金属材料毛刺形成，在加工复合材料时，可以抑制复合材料的分层现象。鉴于偏心制孔良好的制孔特性，尤其针对航空制造业大量使用的钛合金、碳纤维复合材料等轻质难加工材料以及叠层结构，偏心制孔在飞机制造行业得到了推广和应用，由此，出现了许多自动化的偏心制孔（螺旋铣孔）设备。

但是，现有的偏心制孔设备也存在缺点和不足，例如：不具备在线调整制孔孔径的能力；在加工过程中需要调整制孔孔径时必须停止加工（停车），然后调整偏心距并固定该偏心距，之后才能继续进行加工，影响生产效率。现有偏心制孔设备无法加工锥形孔。现有偏心制孔设备没有主轴线缆防缠绕措施，这使整个制孔设备和生产降低了稳定性和安全性。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种在线调整制孔孔径的制孔装置，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在线调整制孔孔径的制孔装置，以实现在线调整制孔孔径，进一步提高制孔效率。

本发明的另一目的在于提供一种在线调整制孔孔径的制孔装置，能够实现锥形孔加工。

本发明的又一目的在于提供一种在线调整制孔孔径的制孔装置，设置主轴线缆防缠绕机构，以提高整个制孔装置的稳定性和安全性。

本发明的目的是这样实现的，一种在线调整制孔孔径的制孔装置；所述制孔装置由偏心制孔机头组件、偏心头进给平台组件、孔径调整驱动组件、主轴线缆防缠绕组件、和压脚组件构成；

所述偏心头进给平台组件包括有进给滑台底座和底座上设置的进给驱动电机，进给驱动电机连接于一进给丝杠，进给丝杠通过螺母座连接一进给滑台，该进给滑台滑设于与丝杠平行设置的直线滑轨上；