[发明专利]一种激光螺旋铣磨制孔复合装置及制孔方法

说明书

一种激光螺旋铣磨制孔复合装置及制孔方法，制孔复合装置包括分别安装在调整轴两个偏心孔内的激光发生器和高速电主轴；调整轴通过设置在其两端的滚针轴承和角接触轴承支撑安装在公转主轴的偏心孔内；公转主轴安装在主轴套筒内，并通过带轮连接公转电机，主轴套筒带动整个主轴系统在进给滑套内完成轴向进给，进给滑套安装在进给基座中；调整轴与公转主轴端部设置有电磁抱闸以及力矩电机。电磁抱闸先将调整轴和公转主轴锁死，公转电机通过带轮驱动公转主轴公转，高速电主轴带动磨头高速旋转对孔壁进行磨削加工，进给电机通过丝杠驱动主轴套筒轴向进给，完成已加工孔的螺旋铣磨修正。本发明制孔精度高，能够提高制孔效率，降低加工成本。

技术领域

本发明属于复合材料加工领域，具体涉及一种激光螺旋铣磨制孔复合装置及制孔方法。

背景技术

为满足我国航空、航天事业的实际需求，目前大量的新型复合材料在航空、航天器中所占的比例越来越高，典型的有碳纤维复合材料、玻璃纤维增强复合材料、石英陶瓷基增强型复合材料。以上材料的优点是硬度高、耐腐蚀、耐高温、强度高、质量小，但与此同时带来的是问题是使用以上材料的装备可加工性差。尤其是在难加工材料的制孔过程中极易出现分层、毛刺、分解和纤维拔出等问题，采用传统的钻孔技术难以解决以上问题。

各种飞行器在装配过程中需要加工各种不同规格的高质量装配孔，装配孔加工质量的高低，直接影响航空、航天器的使用寿命。目前激光制孔和螺旋铣磨制孔是针对难加工材料提出的新型制孔工艺，通过可调整半径的激光切割可以实现不同孔径的加工，但是加工的孔易出现锥孔、孔壁灼伤等缺陷，但是复合材料孔的进口、出口位置的毛刺控制效果好，螺旋铣磨制孔的精度高，但是出口、入口易形成毛刺，中间易出现纤维断层。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种激光螺旋铣磨制孔复合装置及制孔方法，结合激光制孔和螺旋铣磨制孔的优点，避开两者的缺点，利用高速旋转的磨头对激光切割后的孔壁进行进一步的修正和切割，共同完成难加工复合材料孔的加工。

为了实现上述目的，本发明的激光螺旋铣磨制孔复合装置包括分别安装在调整轴两个偏心孔内的激光发生器和高速电主轴；所述的调整轴通过设置在其两端的滚针轴承和角接触轴承支撑安装在公转主轴的偏心孔内；所述的公转主轴安装在主轴套筒内，并通过带轮连接公转电机，主轴套筒带动整个主轴系统在进给滑套内完成轴向进给，进给滑套安装在进给基座中；所述的调整轴与公转主轴端部设置有能够锁定二者相对位置的电磁抱闸以及用于调整高速电主轴与公转主轴之间轴线间距的力矩电机；所述的电磁抱闸先将调整轴和公转主轴锁死，公转电机通过带轮驱动公转主轴公转，所述的高速电主轴带动磨头高速旋转对孔壁进行磨削加工，并与公转主轴一起进行偏心转动，保证制孔的圆度，进给电机通过丝杠驱动主轴套筒进行轴向进给，通过三个电机的复合运动，完成已加工孔的螺旋铣磨修正。

激光发生器和高速电主轴对称安装，高速电主轴轴线与调整轴轴线的偏心距为e；激光发生器轴线与公转主轴轴线重合，且与调整轴轴线的偏心距为e。

所述的磨头通过夹套固定的可拆卸式刀柄安装在高速电主轴的端部。

力矩电机与调整轴的中心线重合位置安装角度编码器，公转主轴端部设有编码器读数头。

所述的激光发生器、高速电主轴、力矩电机及角度编码器的线缆全部通过导电滑环转换为滑环引出线，所述的导电滑环通过滑环固定套与主轴连接盖连接。

所述进给电机通过减速机连接丝杠，进给基座上安装有导向杆与直线轴承。

所述的进给基座通过固定螺钉可拆卸式安装在固定基座上，所述的固定基座包括固定底板、真空排屑孔以及能够贴紧工件表面的压盖。

本发明激光螺旋铣磨制孔复合装置的制孔方法，包括以下步骤：

a.将电磁抱闸断电松开，力矩电机驱动调整轴转动，使激光发生器轴线与公转主轴轴线偏离，激光发生器轴线的偏移量与制孔半径相同；