[发明专利]偏心量机械正交在线调整轨迹的制孔装置

说明书

技术领域

本发明是关于自动化制孔技术，尤其涉及一种偏心量机械正交在线调整轨迹的制孔装置。

背景技术

制孔技术是航空制造领域的关键基础工艺，直接影响着飞机的装配效率和装配质量。在飞机装配中，尤其在大部件对接区，有许多直径大、夹层厚、复合叠层的孔需要加工，传统的方法是采用大功率进给钻大直径的刀具，制孔质量低，效率低。特别遇到金属加复合材料的叠层结构，极易造成分层疲裂。刀具磨损极快。

国外对“以铣代钻”的制孔工艺的研究起步较早，Eric Whinnem阐述了螺旋轨迹制孔技术的发展及其在波音飞机上的应用；Wangyang Ni研究了螺旋轨迹的加工机理，并在动力学方面取得了一定的进展；R.Iyer等人对螺旋轨迹制孔刀具的寿命进行了研究。在2000年由瑞典的Novator推出了便携式螺旋轨迹制孔装置，已经应用到空客和波音公司的飞机装配制孔中，取得了较好的效果。

国内对偏心制孔的研究起步较晚，天津大学在螺旋轨迹制孔的动力学研究方面做了一些探索，建立了偏心制孔加工过程的铣削力和力矩模型，并制造出了物理样机，但这些装置，只能实现偏心量的离线调整(即机器停止运转，手动调整刀具轴线偏心量并固定这个偏心量后再启动机器工作)，制孔主轴在运转时，是不能调整的。这样极大地限制了轨迹制孔的灵活性。

现有的螺旋轨迹制孔方式，其偏心量调整一般采用离线，即离线调整完内外偏心套的偏心量后，将内外偏心套相对位置锁死或内外偏心套等速转动，实现等直径的制孔，该方式由于无法实现主轴运转时偏心量的调整，故无法加工锥孔等异形孔；另一种方式可通过内外偏心套差速转动的方式实现偏心量的调整，但这种方式会存在以下问题：

1.调整具有复杂的非线性，调整算法复杂；

2.调整靠电气控制方式来保证，可靠性差，易失控；

3.必须有内外偏心套的位置、速度实时反馈装置，对控制系统要求高；

4.控制精度不高，调整精度差，难以实现高质量孔的加工要求。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种偏心量机械正交在线调整轨迹的制孔装置，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偏心量机械正交在线调整轨迹的制孔装置，以解决现有螺旋轨迹制孔装置中偏心量在线调整控制算法复杂、在线调整可靠性差、对控制系统要求高、调整精度差等一系列问题。

本发明的另一目的在于提供一种偏心量机械正交在线调整轨迹的制孔装置，以实现在线调整制孔孔径，进一步提高制孔效率，提高螺旋轨迹制孔的应用空间。

本发明的又一目的在于提供一种偏心量机械正交在线调整轨迹的制孔装置，实现了偏心量机械正交在线调整，具有偏心量调整高实时性、高精度、高可靠性等特点，对控制系统性能要求低，降低系统成本，且控制容易、便于数控编程。

本发明的目的是这样实现的，一种偏心量机械正交在线调整轨迹的制孔装置；所述制孔装置包括一机壳，机壳内转动地设有一外偏心套；外偏心套中转动地设有一内偏心套；一电主轴转动地设置在所述内偏心套中；所述电主轴前端固定连接一刀具；所述内偏心套的外轮廓轴线与外偏心套的内轮廓轴线重合，内偏心套的内、外轮廓轴线具有间距；

一公转伺服电机固定安装在机壳上，该公转伺服电机通过带传动机构驱动所述外偏心套转动；

所述外偏心套后部连接一外调整套筒，内偏心套后部连接一内调整套筒；所述内、外调整套筒的筒壁之间滑动地设置有一内、外壁分别设有螺旋轨道的移动套筒，所述移动套筒的内、外壁上的螺旋轨道旋向相反；所述内调整套的外壁设有与移动套筒内壁的螺旋轨道相同的螺旋轨道；所述外调整套的内壁设有与移动套筒外壁的螺旋轨道相同的螺旋轨道；所述移动套筒的外端设有环形卡槽；一U形拨叉的U形开口卡设在所述环形卡槽中，该U形拨叉的另一端固定有一螺母；所述螺母设置在一丝杠上，所述丝杠与机壳轴向平行地设置在机壳上并与一调整电机连接；

所述机壳前端轴向设有一销轴；所述电主轴的外壳固定设有一防转支架，该防转支架的一端设有一长槽孔，该长槽孔与所述销轴滑动连接。

在本发明的一较佳实施方式中，所述内调整套筒和外调整套筒均与内偏心套的外轮廓轴线同轴设置。

在本发明的一较佳实施方式中，所述带传动机构包括固定设置在公转伺服电机上的小同步齿形带轮、固定设置在外偏心套上的大同步齿形带轮和联结在大小带轮之间的同步齿形带。

在本发明的一较佳实施方式中，所述防转支架的另一端设有一套环体，所述套环体固定套设在电主轴的外壳上。