CN106312123A - 一种飞机机身框打孔装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种飞机机身框打孔装置，包括钻头、电主轴、安装板组件、连接座、支撑组件和驱动组件，所述钻头安装在电主轴上，所述电主轴安装在连接座上，所述连接座安装在支撑组件上，驱动组件驱动连接座在安装板组件上滑动，所述支撑组件和驱动组件均安装在安装板组件上。本发明对小型飞机机身框类的大曲度、双曲面、开敞性差的零件进行自动打孔，提高了产品质量和工作效率，降低了的工人劳动强度。

Description

一种飞机机身框打孔装置
技术领域
本发明属于飞机制造行业，尤其涉及一种在飞机机身框上进行打孔作业的装置。
背景技术
据统计，70％的飞机机体疲劳失效事故起因于结构连接部位，其中80％的疲劳裂纹发生于连接孔处，可见连接质量极大地影响着飞机的寿命。国外在精密制孔方面，开发了许多先进的钻型刀具，并采用自动化制孔工具和设备制孔，如自动进给钻、自动钻铆机、机器人、激光导引的钻床、精密加工中心制孔，保证了制孔精度和实现了光洁制孔。国内近年来，也引进了一些自动钻铆机，其主要用于大型民用转包飞机的蒙皮零件与加强桁条装配连接。对于小型飞机来说，如果采用引进的制孔设备来制孔，生产成本太高。小型飞机的机构特点：机身类部件为筒形结构，机身框曲度很大，呈双曲面结构；进风道空间尺寸狭小；飞机外蒙皮和进风道内蒙皮作为一个覆盖件，通过大量连接件装配到由机身框、梁等构成的机身部件上；要求覆盖件连接孔中心线与装配曲面垂直，即法向制孔装配。一架飞机上约有六七个框，每个机身框上进风道曲面和外缘曲面上加起来约有几百个孔需经过人工划线、钻、扩、铰等多步工序。若采用常规的五轴数控机床在双曲面上制孔必须通过多轴联动完成，孔的加工精度不仅受到加工工艺参数的影响，而且也受到机床多轴联动精度影响，极易出现椭圆孔等现象；且五轴数控机床只能加工完全开敞的外边缘曲面上的孔；从加工精度、生产效率和经济性方面考虑，航空各制造企业都没有采用五轴数控机床加工机身框上的连接孔。而是采用传统的人工作业方式，但是人工作业由于受工人熟练程度和体力等因素的限制，难以保证稳定的高质量连接。
发明内容
为了克服国内在小型飞机生产时采用人工装作业存在的质量不能保证的缺陷，本发明提供了一种飞机机身框打孔装置，该打孔装置对小型飞机机身框类的大曲度、双曲面、开敞性差的零件进行自动打孔，提高了产品质量和工作效率，降低了的工人劳动强度。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种飞机机身框打孔装置，其特征在于：包括钻头、电主轴、安装板组件、连接座、支撑组件和驱动组件，所述钻头安装在电主轴上，所述电主轴安装在连接座上，所述连接座安装在支撑组件上，驱动组件驱动连接座在安装板组件上滑动，所述支撑组件和驱动组件均安装在安装板组件上。
所述支撑组件包括支撑导轨和滑块，支撑导轨设置在安装板组件上，滑块安装在支撑导轨上。
所述驱动组件包括伺服电机、同步带组件和滚珠丝杠螺母副，该滚珠丝杆螺母副包括螺杆和螺母，螺杆通过轴承安装在安装板组件上，螺母旋接在螺杆上，伺服电机的输出轴通过同步带组件与螺杆相连，所述螺母与连接座相连，所述连接座安装在支撑组件的滑块上。
所述驱动组件包括伺服电机、同步带组件和齿轮齿条副，该齿轮齿条副包括转动轴、齿轮和齿条，转动轴通过轴承安装在安装板组件上，齿轮套接在转动轴上，齿条与齿轮相啮合，所述齿条安装在连接座上，所述连接座安装在支撑组件的滑块上。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明包括钻头、电主轴、安装板组件、连接座、支撑组件和驱动组件，所述钻头安装在电主轴上，所述电主轴安装在连接座上，所述连接座安装在支撑组件上，驱动组件驱动连接座在安装板组件上滑动，所述支撑组件和驱动组件均安装在安装板组件上。本发明通过转动轴与三坐标机床的AC摆头连接，装置打孔时，伺服电机驱动同步带组件转动，同步带组件带动滚珠丝杠螺母副或者齿轮齿条副转动，滚珠丝杠螺母副或者齿轮齿条副带动连接座在支承导轨上沿W向作直线进给运动，同时主轴转动驱动钻头实施切削旋转运动完成打孔。安装在AC双摆头上，并与三坐标机床构成一台专用制孔机床。打孔时，A、C旋转轴和X、Y、Z坐标轴完成机身框曲面上孔位的法向找正后各坐标轴锁定，本发明沿机身框外缘面孔的法失线进行W向直线进给和电主轴旋转切削，制孔过程中仅有一个W向直线进给沿孔的法失线方向，孔的加工精度仅与进给工艺参数有关。使孔的制造精度得到了有效地控制，自动化控制提高了产品质量和生产效率。通过本发明的作用可利用机床进行打孔，不再采用人工打孔，打孔效率提高的同时，也不再依赖工人经验，保证了打孔质量，从而保证了稳定的高质量连接。由于本发明安装在普通的三坐标机床上即可，相对于国外的精密制孔设备来说，制孔成本大大降低，非常适合在小型飞机上打孔应用。
附图说明
图1是本发明实施例1结构主视图；
图2是图1的侧视图；
图3是图1的剖面图；
图4是图2的剖面图；
图5是本发明实施例2的结构主视图的剖面图；
图6是本发明安装在三坐标机床上的结构示意图。
图中标记：1、安装板组件，2、伺服电机，3、同步带组件，4、同步带调整组件，5、滚珠丝杠螺母副，6、轴承，7、连接座，8、支承导轨，9、电主轴，10、钻头，11、转动轴，12、防护罩，13、齿轮，14、齿条，15、滑块，16、螺杆，17、螺母，18、转动轴。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例提供的是一种飞机机身框打孔装置，该打孔装置的作用在于替代人工给飞机机身框进行打孔。该装置需要安装在三坐标机床上，如图6所示，该三坐标机床的三坐标为x、y、z三个坐标，本实施例连接在该三坐标机床的AC双摆头上，AC指的是双摆头摆动的两个方向分别为A向和C向，本实施例在打孔时，其沿着图中的W向进行直线进给以完成打孔动作。如图1-图4所示，本实施例的具体结构为：包括钻头10、电主轴9、安装板组件1、连接座7、支撑组件和驱动组件，支撑组件包括支撑导轨8和滑块15，支撑导轨8铺设在安装板组件1上，滑块15放在支撑导轨8上，滑块15能够在支撑导轨8上滑动，驱动组件包括伺服电机2、同步带组件3、同步带调整组件4和滚珠丝杠螺母副5，滚珠丝杠螺母副5包括螺杆16和螺母17，螺杆16通过轴承6安装在安装板组件1上，螺杆16能够在安装板组件1上转动，螺杆16的一端安装有皮带轮，伺服电机2的输出轴上安装有皮带轮，同步带组件3装在两个皮带轮上，同步带组件3用防护罩12进行防护。伺服电机2通过同步带组件3对螺杆16进行驱动，同步带组件3可以通过同步带调整组件4进行调整；钻头10安装在电主轴9上，电主轴9安装在连接座7上，连接座7安装在滑块15上，同时还与螺母17相连，螺杆16转动，螺母17被限制转动，螺母17就会在螺杆16上前进或者后退，也就是沿着W向移动，螺母17的移动带动连接座7沿W向滑动，滑块15跟着连接座7一起在支撑导轨8上滑动，连接座7带动电主轴9沿W向滑动，这样就实现了钻头10的W向直线进给同时电主轴9转动驱动钻头10实施切削旋转运动完成打孔动作。
本实施例通过转动轴11与三坐标机床的AC摆头连接，并与三坐标机床构成一台专用制孔机床。制孔时，A、C旋转轴和X、Y、Z坐标轴完成机身框曲面上孔位的法向找正后各坐标轴锁定，本发明沿机身框外缘面孔的法失线进行W向直线进给和电主轴9旋转切削，制孔过程中仅有一个W向直线进给沿孔的法失线方向，孔的加工精度仅与进给工艺参数有关。使孔的制造精度得到了有效地控制，自动化控制提高了产品质量和生产效率。通过本实施例的作用可利用机床进行打孔，不再采用人工打孔，打孔效率提高的同时，也不再依赖工人经验，保证了打孔质量，从而保证了稳定的高质量连接。由于实施例设计结构小巧、紧凑，能在狭小的空间内完成双曲面上孔的法失加工，非常适合在小型飞机上打孔应用。
实施例2
本实施例提供的是一种飞机机身框打孔装置，该打孔装置的作用在于替代人工给飞机机身框进行打孔。该装置需要安装在三坐标机床上，如图6所示，该三坐标机床的三坐标为x、y、z三个坐标，本实施例连接在该三坐标机床的AC双摆头上，AC指的是双摆头摆动的两个方向分别为A向和C向，本实施例在打孔时，其沿着图中的W向进行直线进给以完成打孔动作。如图1-图4所示，本实施例的具体结构为：包括钻头10、电主轴9、安装板组件1、连接座7、支撑组件和驱动组件，支撑组件包括支撑导轨8和滑块15，支撑导轨8铺设在安装板组件1上，滑块15放在支撑导轨8上，滑块15能够在支撑导轨8上滑动，驱动组件包括伺服电机2、同步带组件3、同步带调整组件4和齿轮齿条副，齿轮齿条副包括转动轴18、齿轮13和齿条14，转动轴18通过轴承6安装在安装板组件1上，齿轮13套接在转动轴18上，齿条14与齿轮13相啮合，所述齿条14安装在连接座7上，所述连接座7安装在支撑组件的滑块15上。转动轴18的一端安装有皮带轮，伺服电机2的输出轴上安装有皮带轮，同步带组件3装在两个皮带轮上，同步带组件3用防护罩12进行防护。伺服电机2通过同步带组件3对转动轴18进行驱动，使其转动，同步带组件3可以通过同步带调整组件4进行调整；钻头10安装在电主轴9上，电主轴9安装在连接座7上，齿轮转动，带动齿条前进后退，齿条带动连接座7沿W向滑动，滑块15跟着连接座7一起在支撑导轨8上滑动，连接座7带动电主轴9沿W向滑动，这样就实现了钻头10的W向直线进给同时电主轴9转动驱动钻头10实施切削旋转运动完成打孔动作。

Claims (4)

1.一种飞机机身框打孔装置，其特征在于：包括钻头、电主轴、安装板组件、连接座、支撑组件和驱动组件，所述钻头安装在电主轴上，所述电主轴安装在连接座上，所述连接座安装在支撑组件上，驱动组件驱动连接座在安装板组件上滑动，所述支撑组件和驱动组件均安装在安装板组件上。
2.根据权利要求1所述的一种飞机机身框打孔装置，其特征在于：所述支撑组件包括支撑导轨和滑块，支撑导轨设置在安装板组件上，滑块安装在支撑导轨上。
3.根据权利要求2所述的一种飞机机身框打孔装置，其特征在于：所述驱动组件包括伺服电机、同步带组件和滚珠丝杠螺母副，该滚珠丝杆螺母副包括螺杆和螺母，螺杆通过轴承安装在安装板组件上，螺母旋接在螺杆上，伺服电机的输出轴通过同步带组件与螺杆相连，所述螺母与连接座相连，所述连接座安装在支撑组件的滑块上。
4.根据权利要求2所述的一种飞机机身框打孔装置，其特征在于：所述驱动组件包括伺服电机、同步带组件和齿轮齿条副，该齿轮齿条副包括转动轴、齿轮和齿条，转动轴通过轴承安装在安装板组件上，齿轮套接在转动轴上，齿条与齿轮相啮合，所述齿条安装在连接座上，所述连接座安装在支撑组件的滑块上。
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