專(zhuān)利名稱(chēng)：一種螺旋銑孔裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種銑孔加工裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種孔徑可精密調(diào)節(jié)和公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)和軸向進(jìn)給三個(gè)運(yùn)動(dòng)獨(dú)立可調(diào)的螺旋銑孔裝置，可應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域中鋁合金、鈦合金等材料的高質(zhì)量制孔以及復(fù)合材料/合金疊層結(jié)構(gòu)的一體化高效制孔。
背景技術(shù)：
飛機(jī)和飛行器制造中的制孔技術(shù)制約著航空構(gòu)件的裝配質(zhì)量和效率，如在廣泛應(yīng)用鋁合金和鈦合金這類(lèi)導(dǎo)熱性差的材料上制孔，采用傳統(tǒng)的麻花鉆制孔的過(guò)程中，鉆頭磨損嚴(yán)重，過(guò)熱的金屬切屑會(huì)損傷已加工的材料孔壁，連 接孔的質(zhì)量難以控制。對(duì)于復(fù)合材料/合金疊層結(jié)構(gòu)這類(lèi)難加工材料，由于傳統(tǒng)的麻花鉆制孔因軸向力大，易引起復(fù)合材料分層、孔口毛刺和劈裂等缺陷。在加工效率上，尤其是在大型構(gòu)件上對(duì)數(shù)百萬(wàn)個(gè)孔進(jìn)行制孔時(shí)，傳統(tǒng)的制孔工藝復(fù)雜，麻花鉆鉆孔后還需擴(kuò)孔、絞孔、锪孔和去毛刺等諸多工藝，工藝流程長(zhǎng)，制孔效率低。螺旋銑孔技術(shù)是解決傳統(tǒng)制孔工藝缺陷的有效技術(shù)之一，原理是用銑刀自轉(zhuǎn)且公轉(zhuǎn)，同時(shí)沿軸線方向進(jìn)給實(shí)現(xiàn)螺旋行星運(yùn)動(dòng)，從而加工出孔。這種加工方法的優(yōu)點(diǎn)是一把刀具可以加工不同直徑的孔，有利于縮減刀具數(shù)量；軸向力小，碳纖維材料不分層，進(jìn)出口無(wú)毛刺，一次加工就可以保證所需要孔的質(zhì)量；排屑容易，發(fā)熱量小，不會(huì)燙傷孔壁；加工復(fù)合材料/合金疊層結(jié)構(gòu)的工藝參數(shù)匹配容易。天津大學(xué)公開(kāi)了發(fā)明專(zhuān)利自動(dòng)螺旋銑孔單元，專(zhuān)利號(hào)CN200910306026，利用的是兩個(gè)偏心套筒的調(diào)節(jié)偏心距方法。在該專(zhuān)利中沒(méi)有提出兩個(gè)偏心套筒之間的如何消除間隙的解決方案；由于沒(méi)有配置軸向進(jìn)給系統(tǒng)，只能實(shí)現(xiàn)行星運(yùn)動(dòng)，如果要實(shí)現(xiàn)螺旋行星運(yùn)動(dòng)需配置其他輔助裝置；在該專(zhuān)利提出的結(jié)構(gòu)方案中，自轉(zhuǎn)電機(jī)安裝在偏心套筒內(nèi)，公轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子安裝在偏心套筒外，使得裝置徑向尺寸較大，結(jié)構(gòu)不夠緊湊。南京航空航天大學(xué)公開(kāi)了發(fā)明專(zhuān)利螺旋銑孔裝置及方法，專(zhuān)利號(hào)CN201010138419. 5，該裝置進(jìn)給速度和公轉(zhuǎn)速度的速比固定，不能單獨(dú)調(diào)節(jié)，另外，其偏心量是通過(guò)單燕尾引導(dǎo)，并由齒輪齒條調(diào)整，調(diào)整精度不高，鎖緊較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)難題是克服現(xiàn)有技術(shù)中涉及的螺旋銑孔裝置存在的不足，本發(fā)明提供了一種公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)和軸向進(jìn)給三個(gè)運(yùn)動(dòng)速度獨(dú)立可調(diào)，偏心距調(diào)整精度高，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊的螺旋銑孔裝置。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種螺旋銑孔裝置，其特征是，螺旋銑孔裝置由進(jìn)給裝置I、公轉(zhuǎn)裝置II、孔徑調(diào)整裝置III和自轉(zhuǎn)裝置IV組成。進(jìn)給裝置I中有一對(duì)導(dǎo)軌25，導(dǎo)軌25固定于長(zhǎng)凹槽狀結(jié)構(gòu)基座I凸臺(tái)的上表面，4個(gè)導(dǎo)引滑塊24裝在導(dǎo)軌25上，用螺釘將滑板21與導(dǎo)引滑塊24連接在一起，固定板28固定在基座I中的凹槽內(nèi)，進(jìn)給電機(jī)29安裝在固定板28上，進(jìn)給電機(jī)29與絲杠27連接并驅(qū)動(dòng)絲杠27旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)絲杠螺母3左右移動(dòng)，滑板21通過(guò)滑板螺釘2固定在絲杠螺母3上；公轉(zhuǎn)裝置II中有中空筒狀且兩端開(kāi)口的機(jī)架12，機(jī)架12通過(guò)機(jī)架螺釘38固定在滑板21的上表面，套筒10在一對(duì)軸承11的支撐下嵌套在機(jī)架12的內(nèi)部，一對(duì)軸承11分別通過(guò)前端蓋13和后端蓋9壓緊在機(jī)架12內(nèi)，前端蓋13通過(guò)前端蓋螺釘31與套筒10固連，套筒蓋8通過(guò)套筒 蓋螺釘36與套筒10固連，鑲嵌有轉(zhuǎn)子線圈6a的分裝式電機(jī)的轉(zhuǎn)子6通過(guò)轉(zhuǎn)子螺釘35固定在套筒蓋8的左側(cè)面，后端蓋9通過(guò)后端蓋螺釘33與套筒10固連，鑲嵌有定子永磁鐵7a的分裝式電機(jī)的定子7與后端蓋9通過(guò)定子螺釘34連接，轉(zhuǎn)子6驅(qū)動(dòng)套筒10繞公轉(zhuǎn)中心軸線0-0公轉(zhuǎn)；孔徑調(diào)整裝置III中，方形板狀的底板14有燕尾狀的凹槽，底板14通過(guò)底板螺釘32與套筒10的左端面連接，燕尾鑲條22通過(guò)燕尾鑲條螺釘30連接在底板14上，燕尾鑲條22帶有燕尾鑲條槽22a，兩根緊定螺釘23通過(guò)螺紋連接在燕尾鑲條22上，沿燕尾槽的方向移動(dòng)的滑塊19鑲嵌入底板14和燕尾鑲條22形成的燕尾槽內(nèi)，螺母塊16通過(guò)螺母塊螺釘37安裝在底板14上，差動(dòng)螺釘15具有兩段螺距不同的螺紋，差動(dòng)螺釘15的上段螺紋與螺母塊16螺紋配合，差動(dòng)螺釘15下段螺紋與滑塊19螺紋配合，彈簧20嵌入底板14和滑塊19之間；自轉(zhuǎn)裝置IV中有驅(qū)動(dòng)刀具高速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)26，電機(jī)26通過(guò)電機(jī)螺釘17安裝在底板14上,刀具夾頭5安裝在電機(jī)26的輸出軸端,刀具18由刀具夾頭5固定于電機(jī)26的輸出軸上，刀具18在電機(jī)26的驅(qū)動(dòng)下繞自轉(zhuǎn)中心軸線0’ -0’高速旋轉(zhuǎn)，電機(jī)26的電纜線通過(guò)固定在轉(zhuǎn)子6上的導(dǎo)電滑環(huán)4引出。本發(fā)明的顯著效果是提供了一種可進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)被加工孔直徑大小的螺旋銑削加工的螺旋銑孔裝置，用于鈦或鋁合金/碳纖維復(fù)合材料等難加工材料，尤其是在大型飛機(jī)構(gòu)件的大量的碳纖維、合金疊層結(jié)構(gòu)的孔加工。本發(fā)明的螺旋銑孔裝置采用一把刀具可加工多個(gè)直徑的孔，顯著減少換刀次數(shù)和庫(kù)存道具數(shù)量，提高了加工效率，一道工序完整加工出高質(zhì)量的孔。此外，采用可分裝式電機(jī)，使得本發(fā)明的螺旋銑孔裝置的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，節(jié)省了螺旋銑孔裝置的空間。


圖I本發(fā)明螺旋銑孔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2本發(fā)明螺旋銑孔裝置的剖視圖，圖3圖I的A-A剖視圖，圖4為圖I的B-B旋轉(zhuǎn)剖視圖。圖中I基座，2滑板螺釘，3絲杠螺母，4導(dǎo)電滑環(huán)，5刀具夾頭，6轉(zhuǎn)子，7定子，8套筒蓋，9后端蓋，10套筒，11軸承，12機(jī)架，13前端蓋，14底板，15差動(dòng)螺釘，16螺母塊，17電機(jī)螺釘，18刀具，19滑塊，20彈簧，21滑板，22燕尾鑲條，23緊定螺釘，24導(dǎo)引滑塊，25導(dǎo)軌，26電機(jī)，27絲杠，28固定板，29進(jìn)給電機(jī)，30燕尾鑲條螺釘，31前端蓋螺釘，32底板螺釘，33后端蓋螺釘，34定子螺釘，35轉(zhuǎn)子螺釘，36套筒蓋螺釘，37螺母塊螺釘，38機(jī)架螺釘，6a轉(zhuǎn)子線圈，7a定子永磁鐵，22a燕尾鑲條槽，e偏移量，I進(jìn)給裝置，II公轉(zhuǎn)裝置，III孔徑調(diào)整裝置，IV自轉(zhuǎn)裝置，XYZ為笛卡爾直角坐標(biāo)系。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合技術(shù)方案和附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。結(jié)合圖I和圖2說(shuō)明本發(fā)明的工作原理。本實(shí)施方式的螺旋銑孔裝置是將驅(qū)動(dòng)刀具18高速旋轉(zhuǎn)的自轉(zhuǎn)裝置IV、調(diào)整待加工孔直徑的孔徑調(diào)整裝置III、驅(qū)動(dòng)刀具18繞待加工孔中心軸線低速轉(zhuǎn)動(dòng)的公轉(zhuǎn)裝置II和驅(qū)動(dòng)刀具18達(dá)到待加工孔加工深度的進(jìn)給裝置I有機(jī)地結(jié)合成一體而構(gòu)成的。根據(jù)刀具18的直徑d和待加工孔的直徑D，按公式e= (D-d)/2計(jì)算出偏移量e，利用孔徑調(diào)整裝置III調(diào)整出偏移量e，并利用緊定螺釘23緊固滑塊19位置，電機(jī)26驅(qū)動(dòng)刀具18高速自轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子6驅(qū)動(dòng)與孔徑調(diào)整裝置18相連的自轉(zhuǎn)裝置IV低速公轉(zhuǎn)，同時(shí)進(jìn)給電機(jī)29驅(qū)動(dòng)刀具18沿Z正方向進(jìn)給，直至加工出的孔深度達(dá)到預(yù)設(shè)深度，進(jìn)給電機(jī)29驅(qū)動(dòng)刀具18沿Z負(fù)方向退出，完成螺旋銑削加工。圖I為本發(fā)明螺旋銑孔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明螺旋銑孔裝置的剖視圖，兩組導(dǎo)引滑塊24可沿導(dǎo)軌25自由滑動(dòng)，滑板21固定在兩組導(dǎo)引滑塊24上表面，同時(shí)滑板21與絲杠螺母3連接，在進(jìn)給電機(jī)29的驅(qū)動(dòng)下，滑板21可沿進(jìn)給方向Z向左右移動(dòng)。前端蓋13和后端蓋9分別壓住一對(duì)軸承11的外圈，套筒蓋8和底板14分別壓住一對(duì)軸承11的內(nèi)圈，從而將套筒10固定在機(jī)架12中，在分裝式電機(jī)的轉(zhuǎn)子6的帶動(dòng)下可沿軸線QzQ自由轉(zhuǎn)動(dòng)，為防止電機(jī)26的電纜線路因公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而繞線，電機(jī)26的電纜線路是通過(guò)安裝在轉(zhuǎn)子6上的導(dǎo)電滑環(huán)4引導(dǎo)出。結(jié)合圖3和圖4，孔徑調(diào)整裝置部分中沿圖I的A-A剖視圖如圖3所示，孔徑調(diào)整裝置部分中沿圖I的B-B旋轉(zhuǎn)剖視圖入圖4所示，螺旋銑孔用的刀具18裝夾在電機(jī)26的輸出軸端上的刀具夾頭5上，電機(jī)26前端嵌入燕尾形的滑塊19上端的槽內(nèi)進(jìn)行徑向定位。燕尾鑲條22通過(guò)燕尾鑲條螺釘30連接于底板14上，并與燕尾鑲條22之間形成燕尾槽結(jié)構(gòu)，滑塊19與燕尾槽結(jié)構(gòu)相同大小，滑塊19可鑲嵌在底板14與燕尾鑲條22之間。螺母塊16固定安裝于底板14上，差動(dòng)螺釘15同時(shí)與螺母塊16和滑塊19的螺紋連接，滑塊19的螺紋孔是沿著滑動(dòng)方向加工出的，它的軸線與安裝在滑塊19上的自轉(zhuǎn)裝置IV的軸線正對(duì)并且相垂直。差動(dòng)螺釘15分為兩段，兩段螺紋的旋向是相同的，其中與螺母塊16相配合的一段的螺距h比較大，與所述滑塊19配合的那段螺距h2比較小，當(dāng)擰動(dòng)差動(dòng)螺釘15 —周時(shí)，滑塊19相對(duì)于底板14的位移量是所述兩段不同螺距的差，即Ii1-Ii2，可減小兩段螺紋的螺距差，從而達(dá)到提高孔徑調(diào)整精度的目的。通過(guò)調(diào)整與螺母塊16和滑塊19同時(shí)配合的差動(dòng)螺釘15的旋入量,來(lái)控制公轉(zhuǎn)中心軸線0-0與自轉(zhuǎn)中心軸線0’ -0’之間的偏移量e。待移動(dòng)調(diào)整完畢后，利用緊定螺釘23的頂緊滑塊19進(jìn)行定位。彈簧20嵌入底板14和滑塊19之間，用于推動(dòng)滑塊19回程，且消除差動(dòng)螺釘15與螺母塊16間隙以及差動(dòng)螺釘15與滑塊19螺紋間隙的作用，調(diào)整結(jié)束后，利用緊定螺釘23的頂緊滑塊19。在本發(fā)明的實(shí)施例中，根據(jù)刀具18的直徑d和待加工孔的直徑D，按公式e=(D-d)/2計(jì)算出偏移量e。松開(kāi)緊定螺釘23，旋轉(zhuǎn)差動(dòng)螺釘15調(diào)整出偏移量e，并利用緊定螺釘23緊固滑塊19位置。螺旋銑孔時(shí)，電機(jī)26驅(qū)動(dòng)刀具18高速自轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)子6驅(qū)動(dòng)自轉(zhuǎn)裝置IV低速公轉(zhuǎn)，同時(shí)進(jìn)給電機(jī)29驅(qū)動(dòng)刀具18沿Z+方向進(jìn)給，直至加工出的孔，孔的深度達(dá)到預(yù)設(shè)深度。最后進(jìn)給電機(jī)29驅(qū)動(dòng)刀具18沿Z-方向退出，完成螺旋銑削加工。本發(fā)明的顯著效果是提供了一種可進(jìn)行精細(xì)調(diào)節(jié)被加工孔直徑大小且公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)和軸向進(jìn)給三個(gè)運(yùn)動(dòng)速度獨(dú)立可調(diào)的螺旋銑孔裝置，用于鈦或鋁合金/碳纖維復(fù)合材料等難加工材料孔加工領(lǐng)域。本發(fā)明采用一把刀具可加工多個(gè)直徑的孔，顯著減少換刀次數(shù)和庫(kù)存道具數(shù)量，提高了加工效率，一道工序完整加工出高質(zhì)量的孔。
權(quán)利要求
1. ー種螺旋銑孔裝置，其特征在于，螺旋銑孔裝置由進(jìn)給裝置(I)、公轉(zhuǎn)裝置(II)、孔徑調(diào)整裝置(I II)和自轉(zhuǎn)裝置(I V )組成； 進(jìn)給裝置(I)中有一對(duì)導(dǎo)軌(25)，導(dǎo)軌(25)固定于長(zhǎng)凹槽狀結(jié)構(gòu)基座(I)凸臺(tái)的上表面，4個(gè)導(dǎo)引滑塊(24)裝在導(dǎo)軌(25)上，用螺釘將滑板(21)與導(dǎo)引滑塊(24)連接在一起，固定板(28)固定在基座(I)中的凹槽內(nèi)，進(jìn)給電機(jī)(29)安裝在固定板(28)上，進(jìn)給電機(jī)(29 )與絲杠(27 )連接并驅(qū)動(dòng)絲杠(27 )旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)絲杠螺母(3 )左右移動(dòng)，滑板(21)通過(guò)滑板螺釘(2)固定在絲杠螺母(3)上； 公轉(zhuǎn)裝置(II)中有中空筒狀且兩端開(kāi)ロ的機(jī)架(12)，機(jī)架(12)通過(guò)機(jī)架螺釘(38)固定在滑板(21)的上表面，套筒(10)在一對(duì)軸承(11)的支撐下嵌套在機(jī)架(12)的內(nèi)部，一對(duì)軸承(11)分別通過(guò)前端蓋(13)和后端蓋(9)壓緊在機(jī)架(12)內(nèi)，前端蓋(13)通過(guò)前端蓋螺釘(31)與套筒(10)固連，套筒蓋(8)通過(guò)套筒蓋螺釘(36)與套筒(10)固連，鑲嵌有轉(zhuǎn)子線圈(6a)的分裝式電機(jī)的轉(zhuǎn)子(6)通過(guò)轉(zhuǎn)子螺釘(35)固定在套筒蓋(8)的左側(cè)面，后端蓋(9)通過(guò)后端蓋螺釘(33)與套筒(10)固連，鑲嵌有定子永磁鐵(7a)的分裝式電機(jī)的定子(7)與后端蓋(9)通過(guò)定子螺釘(34)連接，轉(zhuǎn)子(6)驅(qū)動(dòng)套筒(10)繞公轉(zhuǎn)中心軸線OzQ公轉(zhuǎn)； 孔徑調(diào)整裝置(III)中，方形板狀的底板(14)有燕尾狀的凹槽，底板(14)通過(guò)底板螺釘(32)與套筒(10)的左端面連接，燕尾鑲條(22)通過(guò)燕尾鑲條螺釘(30)連接在底板(14)上，燕尾鑲條(22)帶有燕尾鑲條槽(22a)，兩根緊定螺釘(23)通過(guò)螺紋連接在燕尾鑲條(22)上，沿燕尾槽的方向移動(dòng)的滑塊(19)鑲嵌入底板(14)和燕尾鑲條(22)形成的燕尾槽內(nèi)，螺母塊(16)通過(guò)螺母塊螺釘(37)安裝在底板(14)上，差動(dòng)螺釘(15)具有兩段螺距不同的螺紋，差動(dòng)螺釘(15)的上段螺紋與螺母塊(16)螺紋配合，差動(dòng)螺釘(15)下段螺紋與滑塊(19)螺紋配合，彈簧(20)嵌入底板(14)和滑塊(19)之間; 自轉(zhuǎn)裝置(IV)中有驅(qū)動(dòng)刀具高速旋轉(zhuǎn)的電機(jī)(26)，電機(jī)(26)通過(guò)電機(jī)螺釘(17)安裝在底板(14)上，刀具夾頭(5)安裝在電機(jī)(26)的輸出軸端，刀具(18)由刀具夾頭(5)固定于電機(jī)(26)的輸出軸上，刀具(18)在電機(jī)(26)的驅(qū)動(dòng)下繞自轉(zhuǎn)中心軸線O’-O’高速旋轉(zhuǎn)，電機(jī)(26)的電纜線通過(guò)固定在轉(zhuǎn)子(6)上的導(dǎo)電滑環(huán)(4)引出。
全文摘要
本發(fā)明一種螺旋銑孔裝置涉及一種銑孔加工裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種孔徑可精密調(diào)節(jié)和三個(gè)運(yùn)動(dòng)獨(dú)立可調(diào)的螺旋銑孔裝置，可應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域中鋁合金、鈦合金等材料的高質(zhì)量制孔以及復(fù)合材料/合金疊層結(jié)構(gòu)的一體化高效制孔。本發(fā)明的螺旋銑孔裝置由進(jìn)給裝置、公轉(zhuǎn)裝置、孔徑調(diào)整裝置和自轉(zhuǎn)裝置組成，進(jìn)給裝置中，進(jìn)給電機(jī)與絲杠連接并驅(qū)動(dòng)絲杠旋轉(zhuǎn)進(jìn)給。公轉(zhuǎn)裝置中，轉(zhuǎn)子驅(qū)動(dòng)套筒繞公轉(zhuǎn)中心軸線公轉(zhuǎn)。自轉(zhuǎn)裝置中，刀具在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下繞自轉(zhuǎn)中心軸線高速旋轉(zhuǎn)；孔徑調(diào)整裝置中的滑塊沿燕尾槽的方向移動(dòng)。本發(fā)明提供了一種公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)和軸向進(jìn)給三個(gè)運(yùn)動(dòng)速度獨(dú)立可調(diào)，偏心距調(diào)整精度高，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊的螺旋銑孔裝置。
文檔編號(hào)B23C3/00GK102658391SQ20121015718
公開(kāi)日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月18日
發(fā)明者康仁科, 朱祥龍, 王紅嵩, 董志剛, 郭東明 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)