CN108115532A - 复合材料部件内腔侧壁根部装配孔的加工装置及加工方法 - Google Patents

复合材料部件内腔侧壁根部装配孔的加工装置及加工方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108115532A
CN108115532A CN201711374306.3A CN201711374306A CN108115532A CN 108115532 A CN108115532 A CN 108115532A CN 201711374306 A CN201711374306 A CN 201711374306A CN 108115532 A CN108115532 A CN 108115532A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hole
adjustment component
moving linearly
axis
parts moving
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711374306.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108115532B (zh
Inventor
高航
卢守相
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenyang Dagong Advanced Technology Development Co ltd
Original Assignee
Dalian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian University of Technology filed Critical Dalian University of Technology
Priority to CN201711374306.3A priority Critical patent/CN108115532B/zh
Publication of CN108115532A publication Critical patent/CN108115532A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108115532B publication Critical patent/CN108115532B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B27/00—Other grinding machines or devices
    • B24B27/06—Grinders for cutting-off
    • B24B27/0641—Grinders for cutting-off for grinding holes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B27/00—Other grinding machines or devices
    • B24B27/0023—Other grinding machines or devices grinding machines with a plurality of working posts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B47/00—Drives or gearings; Equipment therefor
    • B24B47/20—Drives or gearings; Equipment therefor relating to feed movement

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Drilling And Boring (AREA)

Abstract

本发明公开了一种复合材料部件内腔侧壁根部装配孔的加工装置及加工方法，所述的加工装置为六自由度悬臂加工装置，包括X向直线运动部件、Y向直线运动部件、Z向直线调整部件、X’轴悬臂制孔单元、Y’轴旋转调整部件和Z轴旋转调整部件。本发明采用气动马达作为回转主轴动力源具有体积小、转速高的优点，适于狭小空间复合材料的钻孔加工。本发明的磨削制孔方式可降低X’轴向力，有助于减小悬臂结构的变形，从而提高钻孔加工精度。本发明提出的六自由度悬臂加工装置和装配孔的加工方法实现了半封闭结构形式的深腔装配孔的单个工位一次对刀一体化加工，能够保证多层壁板不同孔径的装配孔的同轴度和尺寸精度。

Description

复合材料部件内腔侧壁根部装配孔的加工装置及加工方法
技术领域
本发明属于无人机的装配技术领域，涉及一种碳纤维复合材料无人机机翼与机身连接段部件内腔侧壁根部装配孔的加工方法。
背景技术
无人机是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机，与载人飞机相比，无人机具有体积小、造价低、使用方便等优点，往往更适合在恶劣环境中执行危险任务，可用于军事侦察、航拍、灾难救援、测绘等诸多用途。由于无人机对于未来空战有着重要的意义，世界各主要军事国家都在加紧进行无人机的研制工作。
复合材料在无人机上的应用大大减轻了机身重量，提高了续航能力。然而复合材料制孔加工精度难以保证，尤其对于深腔结构的装配制孔难度更大。机翼连接段的对接装配过程中，左右机翼主梁的安装形式为套合插入形式，在复合材料装配孔上镶嵌衬套，利用通过衬套的机翼安装螺栓实现机翼与机身框腹板的对接。
机翼连接段复合材料装配孔加工的难点在于，(1)待加工孔的位置处于半封闭深腔之中，如图1(a)所示，制孔位置与外开敞区的距离L1大于500mm，属于悬臂深孔加工，操作空间局促，人工钻孔难以实施，普通钻孔设备也无法达到；(2)装配孔与机翼连接段部件内腔侧壁的距离L4、L5只有30-50mm，如图1(b)所示，空间非常狭小，采用传统的制孔装置，无论手动操作还是机动操作均无法使刀具准确抵达制孔部位；(3)存在两头大中间小的多层壁板阶梯孔结构，普通钻孔方法无法加工；(4)多层壁板的阶梯孔需要保证较高的同轴度要求和尺寸精度要求，必须采取装配制孔方式，而不能先制孔再装配；(5)半封闭空间内有左右、前后多个位置需要加工装配孔。
与飞机装配孔有关的专利如下：
1、中国专利CN205414917U公开了一种用于飞机机身对接装配的环形数控自动制孔系统，该系统采用真空吸盘将制孔系统固定在飞机机身上，采用环形轨道组件和四驱载运装置将自动制孔装置输送到加工位置，采用法向调姿机构调整自动制孔装置的姿态从而进行装配制孔加工。
2、中国专利CN205629447U公开了一种用于飞机翼身对接的龙门式数控制孔系统，该系统在龙门支架上装有两个垂直升降装置和一个水平滑动装置，终端制孔单元通过电动伸缩四杆调姿机构调整姿态，从而进行装配制孔加工。
3、中国专利CN103990829A公开了一种飞机装配制孔的末端执行器及其使用方法，末端执行器包括回转主轴进给模块、双偏心盘调姿模块、吸屑压紧模块、法向检测模块和视觉检测模块，该末端执行器与工业机械臂结合实现高精度装配制孔。
4、中国专利CN103894796A公开了一种飞机机翼叠层材料装配制孔的方法，该方法包括提取制孔信息、规划运动路径和加工参数、定位调姿、表面轮廓测量、修正制孔信息、在壁板上描点、进行变工艺参数钻孔和锪窝加工。
5、中国专利CN102513580A公开了一种能减小飞机装配制孔时夹层毛刺的装置及方法，该方法通过真空吸盘将装置固定在飞机被加工表面上，利用至少3个定位轴确定正确加工位置，利用至少两个驱动气缸起到夹紧作用，刀具穿过装置上的钻铆套进行装配制孔加工。
以上几种专利技术都是针对被加工孔处于开放结构的装配孔，而对于图1所示的半封闭结构形式的飞机深腔装配孔加工方法与装备没有相关的文献记载。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要提出一种既能用于半封闭结构形式的深腔进行装配孔加工，又能保证多层壁板不同孔径的装配孔同轴度和尺寸精度的复合材料部件内腔侧壁根部装配孔的加工装置及加工方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
复合材料部件内腔侧壁根部装配孔的加工装置，所述的加工装置为六自由度悬臂加工装置，包括X向直线运动部件、Y向直线运动部件、Z向直线调整部件、X’轴悬臂制孔单元、Y’轴旋转调整部件和Z轴旋转调整部件；
所述的Y向直线运动部件固定在无人机装配桁架上，X向直线运动部件连接在Y向直线运动部件的滑块上，Z轴旋转调整部件连接在X向直线运动部件的滑块上，Z向直线调整部件连接在Z轴旋转调整部件下方，Y’轴旋转调整部件连接在Z向直线调整部件末端，X’轴悬臂制孔单元连接在Y’轴旋转调整部件末端；
所述的X向直线运动部件的行程为LX，Y向直线运动部件的行程为LY，Z向直线调整部件和Z轴旋转调整部件的总长度为LZ，Y’轴旋转调整部件的长度为LY’，X’轴悬臂制孔单元的长度为LX’；所述的X向直线运动部件、Y向直线运动部件和Z向直线调整部件由电机或手动调节装置提供动力，用于调整X’轴悬臂制孔单元在半封闭空间内的位置；所述的Y’轴旋转调整部件和Z轴旋转调整部件用于调整X’轴悬臂制孔单元的指向，由电机或手动调节装置提供动力；所述的X’轴悬臂制孔单元采用定悬臂内置回转轴结构，由气动马达或电动马达提供动力，输出到X’轴悬臂制孔单元的内置回转主轴上；
所述的X’轴悬臂制孔单元包括轴承、回转主轴、X’轴定悬臂、前端盖、后端盖和马达；所述的回转主轴通过轴承固定在X’轴定悬臂的腔内，前端盖和后端盖分别固定在X’轴定悬臂的两端，回转主轴轴向载荷通过轴承传递到前端盖和后端盖上，马达固定在后端盖上，马达的输出轴连接在回转主轴上，马达只起到传递扭矩作用而不承受回转主轴的轴向载荷。
进一步地，所述的X’轴悬臂制孔单元的长度LX’与多层壁板总厚度D满足如下关系式，其中L不小于阶梯孔的最大孔径；
LX'-D＞L
所述的X向直线运动部件的行程LX、Y向直线运动部件的行程LY、Z向直线调整部件和Z轴旋转调整部件的总长度LZ、Y’轴旋转调整部件的长度LY’、X’轴悬臂制孔单元的长度LX’满足如下关系式，从而保证在X向直线运动部件、Y向直线运动部件、Z向直线调整部件和Y’轴旋转调整部件、Z轴旋转调整部件运动到极限位置时都不与半封闭空间的边界发生干涉，并且留有余地，其中半封闭空间的长和宽分别为L2、L3，装配孔与机翼连接段部件内腔侧壁的最短距离为L5，装配孔与外开敞区的距离为L1；
LX'＜LX＜L3
LY+2LY'＞L2-2L5
复合材料部件内腔侧壁根部装配孔的加工方法，所述的装配孔共有4处，分布在半封闭空间的前壁板和后壁板上，其中前壁板的两处装配孔为阶梯孔，所述的阶梯孔包括三段不同直径的孔，从外到内的直径依次为ΦD1、ΦD2、ΦD3，且ΦD3＞ΦD1＞ΦD2，后壁板的两处装配孔为普通孔，孔径为ΦD4；
按照装配孔的位置定义工位如下，前壁板左侧的装配孔定义为工位A，前壁板右侧的装配孔定义为工位B，后壁板左侧的装配孔定义为工位C，后壁板右侧的装配孔定义为工位D；
所述的装配孔的加工方法包括以下步骤：
A、预制孔
在装配之前完成对单一壁板的预钻孔加工，前壁板和后壁板预钻孔的孔径分别比ΦD2和ΦD4小2-4mm，预钻孔的装配位置误差不高于Φ1mm；
B、对刀
在工位A处将预制的直径为ΦDT的高精度检验棒穿过预制孔，其中ΦDT等于预钻孔的孔径，检验棒的一端具有内锥面结构，调整六自由度悬臂加工装置，使检验棒的内锥面与具有相同锥度的X’轴悬臂制孔单元的回转主轴外锥面完全配合，对刀完成；
C、正向进给磨削
将金刚石磨粒刀具安装在X’轴悬臂制孔单元的回转主轴上，使回转主轴旋转，移动X向直线运动部件使X’轴悬臂制孔单元进行ΦD2孔的磨削制孔加工，X’轴悬臂制孔单元穿过所有壁板后，退回到初始位置，更换刀具进行ΦD1孔的磨削制孔加工；
D、反向进给磨削
将X’轴悬臂制孔单元穿过最内侧壁板，在X’轴悬臂制孔单元的回转主轴上安装ΦD3孔专用金刚石磨粒刀具，所述的ΦD3孔专用金刚石磨粒刀具的磨粒位于刀具的后端面，通过反向移动X向直线运动部件实现反向进给磨削制孔加工；
E、工位调整
在完成工位A的装配制孔加工后，将Y’轴旋转调整部件绕Y’轴旋转180°，将Z轴旋转调整部件绕Z轴旋转180°，并且水平移动Y向直线运动部件从而到达工位B，重复步骤B、C和D，完成工位B的装配孔加工后，将Y’轴旋转调整部件绕Y’轴旋转180°，水平移动X向直线运动部件、Y向直线运动部件，垂直移动Z向直线调整部件从而到达工位D，重复步骤B完成对刀，在X’轴悬臂制孔单元的回转主轴上安装ΦD4孔专用金刚石磨粒刀具，移动X向直线运动部件使X’轴悬臂制孔单元进行ΦD4孔的磨削制孔加工，完成工位D的装配孔加工后，将Y’轴旋转调整部件绕Y’轴旋转180°，将Z轴旋转调整部件绕Z轴旋转180°，水平移动Y向直线运动部件从而到达工位C，重复工位D的动作完成工位C的装配孔加工。
进一步地，所述的正向进给磨削和反向进给磨削均分为粗加工阶段和精加工阶段，分别使用粗粒度和细粒度的金刚石磨粒刀具进行加工。
本发明的有益效果是：
1、本发明采用气动马达作为回转主轴动力源具有体积小，转速高的优点，适于狭小空间复合材料的钻孔加工。
2、本发明的磨削制孔方式可降低X’轴向力，有助于减小悬臂结构的变形，从而提高钻孔加工精度。
3、本发明的马达只起到传递扭矩作用而不承受回转主轴的轴向载荷；通过前端盖和后端盖对轴承施加预紧力，从而消除回转主轴轴向和径向间隙，以回转主轴轴线为基准的回转主轴端面跳动不大于0.05mm，径向跳动不大于0.01mm。
4、本发明的六自由度悬臂加工装置调整灵活，可以适应深腔内多个工位的装配制孔加工。
5、本发明提出的阶梯孔加工工艺方案采用正向加工和反向加工结合的方式，可以实现特殊结构阶梯孔的加工。
6、综上所述，本发明提出的六自由度悬臂加工装置和装配孔的加工方法实现了半封闭结构形式的深腔装配孔的单个工位一次对刀一体化加工，能够保证多层壁板不同孔径的装配孔的同轴度和尺寸精度。
附图说明
图1是机翼连接段复合材料装配孔加工示意图。
图2是六自由度悬臂加工装置结构示意图。
图3是X’轴悬臂制孔单元结构示意图。
图4是对刀过程示意图。
图5是正向进给磨削制孔过程示意图。
图6是反向进给磨削制孔过程示意图。
图7是工位调整过程示意图。
图中：1、半封闭空间，2、前壁板，3、最内侧壁板，4、后壁板，5、无人机装配桁架，6、Y向直线运动部件，7、X向直线运动部件，8、Z向直线调整部件，9、X’轴悬臂制孔单元，91、轴承，92、回转主轴，93、X’轴定悬臂，94、前端盖，95、后端盖，96、马达，10、Y’轴旋转调整部件，11、Z轴旋转调整部件，12、检验棒，13、Φ40mm孔加工用刀具，14、Φ44mm孔加工用刀具，15、Φ48mm孔加工刀具。16、工位A,17、工位B,18、工位C,19、工位D。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
如图1-7所示，复合材料部件内腔侧壁根部装配孔的加工装置，所述的加工装置为六自由度悬臂加工装置，包括X向直线运动部件7、Y向直线运动部件6、Z向直线调整部件8、X’轴悬臂制孔单元9、Y’轴旋转调整部件10和Z轴旋转调整部件11；
所述的Y向直线运动部件6固定在无人机装配桁架5上，X向直线运动部件7连接在Y向直线运动部件6的滑块上，Z轴旋转调整部件11连接在X向直线运动部件7的滑块上，Z向直线调整部件8连接在Z轴旋转调整部件11下方，Y’轴旋转调整部件10连接在Z向直线调整部件8末端，X’轴悬臂制孔单元9连接在Y’轴旋转调整部件10末端；
所述的X向直线运动部件7的行程为LX，Y向直线运动部件6的行程为LY，Z向直线调整部件8和Z轴旋转调整部件11的总长度为LZ，Y’轴旋转调整部件10的长度为LY’，X’轴悬臂制孔单元9的长度为LX’；所述的X向直线运动部件7、Y向直线运动部件6和Z向直线调整部件8由电机或手动调节装置提供动力，用于调整X’轴悬臂制孔单元9在半封闭空间1内的位置；所述的Y’轴旋转调整部件10和Z轴旋转调整部件11用于调整X’轴悬臂制孔单元9的指向，由电机或手动调节装置提供动力；所述的X’轴悬臂制孔单元9采用定悬臂内置回转轴结构，由气动马达96或电动马达96提供动力，输出到X’轴悬臂制孔单元9的内置回转主轴92上；
所述的X’轴悬臂制孔单元9包括轴承91、回转主轴92、X’轴定悬臂93、前端盖94、后端盖95和马达96；所述的回转主轴92通过轴承91固定在X’轴定悬臂93的腔内，前端盖94和后端盖95分别固定在X’轴定悬臂93的两端，回转主轴92轴向载荷通过轴承91传递到前端盖94和后端盖95上，马达96固定在后端盖95上，马达96的输出轴连接在回转主轴92上，马达96只起到传递扭矩作用而不承受回转主轴92的轴向载荷。
进一步地，所述的X’轴悬臂制孔单元9的长度LX’与多层壁板总厚度D满足如下关系式，其中L不小于阶梯孔的最大孔径；
LX'-D＞L
所述的X向直线运动部件7的行程LX、Y向直线运动部件6的行程LY、Z向直线调整部件8和Z轴旋转调整部件11的总长度LZ、Y’轴旋转调整部件10的长度LY’、X’轴悬臂制孔单元9的长度LX’满足如下关系式，从而保证在X向直线运动部件7、Y向直线运动部件6、Z向直线调整部件8和Y’轴旋转调整部件10、Z轴旋转调整部件11运动到极限位置时都不与半封闭空间1的边界发生干涉，并且留有余地，其中半封闭空间1的长和宽分别为L2、L3，装配孔与机翼连接段部件内腔侧壁的最短距离为L5，装配孔与外开敞区的距离为L1；
LX'＜LX＜L3
LY+2LY'＞L2-2L5。
复合材料部件内腔侧壁根部装配孔的加工方法，所述的装配孔共有4处，分布在半封闭空间1的前壁板2和后壁板4上，其中前壁板2的两处装配孔为阶梯孔，所述的阶梯孔包括三段不同直径的孔，从外到内的直径依次为ΦD1、ΦD2和ΦD3，且ΦD3＞ΦD1＞ΦD2，后壁板4的两处装配孔为普通孔，孔径为ΦD4；
按照装配孔的位置定义工位如下，前壁板2左侧的装配孔定义为工位A16，前壁板2右侧的装配孔定义为工位B17，后壁板4左侧的装配孔定义为工位C18，后壁板4右侧的装配孔定义为工位D19；
所述的装配孔的加工方法包括以下步骤：
C、预制孔
在装配之前完成对单一壁板的预钻孔加工，前壁板2和后壁板4预钻孔的孔径分别比ΦD2和ΦD4小2-4mm，预钻孔的装配位置误差不高于Φ1mm；
D、对刀
在工位A16处将预制的直径为ΦDT的高精度检验棒12穿过预制孔，其中ΦDT等于预钻孔的孔径，检验棒12的一端具有内锥面结构，调整六自由度悬臂加工装置，使检验棒12的内锥面与具有相同锥度的X’轴悬臂制孔单元9的主轴外锥面完全配合，对刀完成；
C、正向进给磨削
将金刚石磨粒刀具安装在X’轴悬臂制孔单元9的主轴上，使主轴旋转，移动X向直线运动部件7使X’轴悬臂制孔单元9进行ΦD2孔的磨削制孔加工，X’轴悬臂制孔单元9穿过所有壁板后，退回到初始位置，更换刀具进行ΦD1孔的磨削制孔加工；
D、反向进给磨削
将X’轴悬臂制孔单元9穿过最内侧壁板3，在X’轴悬臂制孔单元9的主轴上安装ΦD3孔专用金刚石磨粒刀具，所述的ΦD3孔专用金刚石磨粒刀具的磨粒位于刀具的后端面，通过反向移动X向直线运动部件7实现反向进给磨削制孔加工；
E、工位调整
在完成工位A16的装配制孔加工后，将Y’轴旋转调整部件10绕Y’轴旋转180°，将Z轴旋转调整部件11绕Z轴旋转180°，并且水平移动Y向直线运动部件6从而到达工位B17，重复步骤B、C和D，完成工位B17的装配孔加工后，将Y’轴旋转调整部件10绕Y’轴旋转180°，水平移动X向直线运动部件7、Y向直线运动部件6，垂直移动Z向直线调整部件8从而到达工位D19，重复步骤B完成对刀，在X’轴悬臂制孔单元9的主轴上安装ΦD4孔专用金刚石磨粒刀具，移动X向直线运动部件7使X’轴悬臂制孔单元9进行ΦD4孔的磨削制孔加工，完成工位D19的装配孔加工后，将Y’轴旋转调整部件10绕Y’轴旋转180°，将Z轴旋转调整部件11绕Z轴旋转180°，水平移动Y向直线运动部件6从而到达工位C18，重复工位D19的动作完成工位C18的装配孔加工。
进一步地，所述的正向进给磨削和反向进给磨削均分为粗加工阶段和精加工阶段，分别使用粗粒度和细粒度的金刚石磨粒刀具进行加工。
本发明的实施例如下：
对碳纤维复合材料的无人机机翼连接段进行装配制孔，如图1所示，其中前壁板2与最内层壁板3的距离为D＝147mm，阶梯孔孔径为D1＝Φ44mm，D2＝Φ40mm，D3＝Φ48mm，后壁板4上的孔径为D4＝Φ16mm，要求孔加工精度等级达到H8级。
(1)设计图2所示的六自由度悬臂加工装置，其中Y向直线运动部件6固定在无人机装配桁架5上，X向直线运动部件7连接在Y向直线运动部件6的滑块上，Z轴旋转调整部件11连接在X向直线运动部件7的滑块上，Z向直线调整部件8连接在Z轴旋转调整部件11下方，Y’轴旋转调整部件10连接在Z向直线调整部件8末端，X’轴悬臂制孔单元9连接在Y’轴旋转调整部件10末端，根据半封闭空间1的尺寸L1＝437.5mm，L2＝802.4mm，L3＝442.4mm限制，确定Z向直线调整部件和Z轴旋转调整部件的总长度、Y’轴旋转调整部件的长度和X’轴悬臂制孔单元长度分别为LZ＝460mm，LY’＝125mm和LX’＝216mm，X’轴悬臂制孔单元9由气动马达96提供动力，Y’轴旋转调整部件10和Z轴旋转调整部件11由手动调节，X向直线运动部件7、Y向直线运动部件6由电机提供动力，Z向直线调整部件8由手动调节。X’轴悬臂制孔单元9如图3所示，测得回转主轴端面跳动不大于0.05mm，径向跳动不大于0.01mm。
(2)装配前在复合材料前后壁板上对应位置分别预加工Φ38mm和Φ14mm的孔。
(3)装配钻孔前，如图4所示，用DT＝Φ38mm检验棒12过预制孔，调整六自由度悬臂加工装置，使检验棒12的内锥面与具有相同锥度的X’轴悬臂制孔单元9的回转主轴92外锥面正确配合，对刀完成。
(4)如图5所示，采用Φ40mm孔加工用刀具13完成对所有壁板的Φ40mm孔正向进给磨削制孔加工；再采用Φ44mm孔加工用刀具14完成Φ44mm孔加工，分别采用70#粒度和140#粒度的金刚石刀具进行粗、精加工。
(5)如图6所示，将X’轴悬臂制孔单元9穿过最内侧壁板3，在图示位置安装Φ48mm孔加工刀具15完成Φ48mm孔的反向进给磨削加工，分别采用70#粒度和140#粒度的金刚石刀具进行粗、精加工。
(6)如图7所示，将Y’轴旋转调整部件10绕Y’轴旋转180°，将Z轴旋转调整部件11绕Z轴旋转180°，并且水平移动Y向直线运动部件6从而到达工位B17，重复工位A16的动作进行工位B17的阶梯孔的加工。
(7)完成工位B17的装配孔加工后，将Y’轴旋转调整部件10绕Y’轴旋转180°，水平移动X向直线运动部件7、Y向直线运动部件6，垂直移动Z向直线调整部件8从而到达工位D19，在X’轴悬臂制孔单元9的回转主轴92上安装后壁板4的Φ16mm孔加工专用金刚石磨粒刀具，进行Φ16mm孔的磨削制孔加工，完成工位D19的装配孔加工后，将Y’轴旋转调整部件10绕Y’轴旋转180°，将Z轴旋转调整部件11绕Z轴旋转180°，水平移动Y向直线运动部件6从而到达工位C18，重复工位D19的动作完成工位C18的装配孔加工。
本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.复合材料部件内腔侧壁根部装配孔的加工装置，其特征在于：所述的加工装置为六自由度悬臂加工装置，包括X向直线运动部件(7)、Y向直线运动部件(6)、Z向直线调整部件(8)、X’轴悬臂制孔单元(9)、Y’轴旋转调整部件(10)和Z轴旋转调整部件(11)；
所述的Y向直线运动部件(6)固定在无人机装配桁架(5)上，X向直线运动部件(7)连接在Y向直线运动部件(6)的滑块上，Z轴旋转调整部件(11)连接在X向直线运动部件(7)的滑块上，Z向直线调整部件(8)连接在Z轴旋转调整部件(11)下方，Y’轴旋转调整部件(10)连接在Z向直线调整部件(8)末端，X’轴悬臂制孔单元(9)连接在Y’轴旋转调整部件(10)末端；
所述的X向直线运动部件(7)的行程为LX，Y向直线运动部件(6)的行程为LY，Z向直线调整部件(8)和Z轴旋转调整部件(11)的总长度为LZ，Y’轴旋转调整部件(10)的长度为LY’，X’轴悬臂制孔单元(9)的长度为LX’；所述的X向直线运动部件(7)、Y向直线运动部件(6)和Z向直线调整部件(8)由电机或手动调节装置提供动力，用于调整X’轴悬臂制孔单元(9)在半封闭空间(1)内的位置；所述的Y’轴旋转调整部件(10)和Z轴旋转调整部件(11)用于调整X’轴悬臂制孔单元(9)的指向，由电机或手动调节装置提供动力；所述的X’轴悬臂制孔单元(9)采用定悬臂内置回转轴结构，由气动马达(96)或电动马达(96)提供动力，输出到X’轴悬臂制孔单元(9)的内置回转主轴(92)上；
所述的X’轴悬臂制孔单元(9)包括轴承(91)、回转主轴(92)、X’轴定悬臂(93)、前端盖(94)、后端盖(95)和马达(96)；所述的回转主轴(92)通过轴承(91)固定在X’轴定悬臂(93)的腔内，前端盖(94)和后端盖(95)分别固定在X’轴定悬臂(93)的两端，回转主轴(92)轴向载荷通过轴承(91)传递到前端盖(94)和后端盖(95)上，马达(96)固定在后端盖(95)上，马达(96)的输出轴连接在回转主轴(92)上，马达(96)只起到传递扭矩作用而不承受回转主轴(92)的轴向载荷。
2.根据权利要求1所述的复合材料部件内腔侧壁根部装配孔的加工装置，其特征在于：所述的X’轴悬臂制孔单元(9)的长度LX’与多层壁板总厚度D满足如下关系式，其中L不小于阶梯孔的最大孔径；
LX'-D＞L
所述的X向直线运动部件(7)的行程LX、Y向直线运动部件(6)的行程LY、Z向直线调整部件(8)和Z轴旋转调整部件(11)的总长度LZ、Y’轴旋转调整部件(10)的长度LY’、X’轴悬臂制孔单元(9)的长度LX’满足如下关系式，从而保证在X向直线运动部件(7)、Y向直线运动部件(6)、Z向直线调整部件(8)和Y’轴旋转调整部件(10)、Z轴旋转调整部件(11)运动到极限位置时都不与半封闭空间(1)的边界发生干涉，并且留有余地，其中半封闭空间(1)的长和宽分别为L2、L3，装配孔与机翼连接段部件内腔侧壁的最短距离为L5，装配孔与外开敞区的距离为L1；
<mrow> <msub> <mi>L</mi> <mi>Z</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> <mo>&amp;GreaterEqual;</mo> <mfrac> <mn>1</mn> <mn>6</mn> </mfrac> <msub> <mi>L</mi> <mn>1</mn> </msub> </mrow>
<mrow> <msqrt> <mrow> <msubsup> <mi>L</mi> <msup> <mi>X</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mn>2</mn> </msubsup> <mo>+</mo> <msubsup> <mi>L</mi> <msup> <mi>Y</mi> <mo>&amp;prime;</mo> </msup> <mn>2</mn> </msubsup> </mrow> </msqrt> <mo>&lt;</mo> <mfrac> <msub> <mi>L</mi> <mn>3</mn> </msub> <mn>2</mn> </mfrac> </mrow>
LX'＜LX＜L3
LY+2LY'＞L2-2L5。
3.复合材料部件内腔侧壁根部装配孔的加工方法，所述的装配孔共有4处，分布在半封闭空间(1)的前壁板(2)和后壁板(4)上，其中前壁板(2)的两处装配孔为阶梯孔，所述的阶梯孔包括三段不同直径的孔，从外到内的直径依次为ΦD1、ΦD2和ΦD3，且ΦD3＞ΦD1＞ΦD2，后壁板(4)的两处装配孔为普通孔，孔径为ΦD4；
按照装配孔的位置定义工位如下，前壁板(2)左侧的装配孔定义为工位A(16)，前壁板(2)右侧的装配孔定义为工位B(17)，后壁板(4)左侧的装配孔定义为工位C(18)，后壁板(4)右侧的装配孔定义为工位D(19)；
其特征在于：所述的装配孔的加工方法包括以下步骤：
A、预制孔
在装配之前完成对单一壁板的预钻孔加工，前壁板(2)和后壁板(4)预钻孔的孔径分别比ΦD2和ΦD4小2-4mm，预钻孔的装配位置误差不高于Φ1mm；
B、对刀
在工位A(16)处将预制的直径为ΦDT的高精度检验棒(12)穿过预制孔，其中ΦDT等于预钻孔的孔径，检验棒(12)的一端具有内锥面结构，调整六自由度悬臂加工装置，使检验棒(12)的内锥面与具有相同锥度的X’轴悬臂制孔单元(9)的主轴外锥面完全配合，对刀完成；
C、正向进给磨削
将金刚石磨粒刀具安装在X’轴悬臂制孔单元(9)的主轴上，使主轴旋转，移动X向直线运动部件(7)使X’轴悬臂制孔单元(9)进行ΦD2孔的磨削制孔加工，X’轴悬臂制孔单元(9)穿过所有壁板后，退回到初始位置，更换刀具进行ΦD1孔的磨削制孔加工；
D、反向进给磨削
将X’轴悬臂制孔单元(9)穿过最内侧壁板(3)，在X’轴悬臂制孔单元(9)的主轴上安装ΦD3孔专用金刚石磨粒刀具，所述的ΦD3孔专用金刚石磨粒刀具的磨粒位于刀具的后端面，通过反向移动X向直线运动部件(7)实现反向进给磨削制孔加工；
E、工位调整
在完成工位A(16)的装配制孔加工后，将Y’轴旋转调整部件(10)绕Y’轴旋转180°，将Z轴旋转调整部件(11)绕Z轴旋转180°，并且水平移动Y向直线运动部件(6)从而到达工位B(17)，重复步骤B、C和D，完成工位B(17)的装配孔加工后，将Y’轴旋转调整部件(10)绕Y’轴旋转180°，水平移动X向直线运动部件(7)、Y向直线运动部件(6)，垂直移动Z向直线调整部件(8)从而到达工位D(19)，重复步骤B完成对刀，在X’轴悬臂制孔单元(9)的主轴上安装ΦD4孔专用金刚石磨粒刀具，移动X向直线运动部件(7)使X’轴悬臂制孔单元(9)进行ΦD4孔的磨削制孔加工，完成工位D(19)的装配孔加工后，将Y’轴旋转调整部件(10)绕Y’轴旋转180°，将Z轴旋转调整部件(11)绕Z轴旋转180°，水平移动Y向直线运动部件(6)从而到达工位C(18)，重复工位D(19)的动作完成工位C(18)的装配孔加工。
4.根据权利要求3所述的复合材料部件内腔侧壁根部装配孔的加工方法，其特征在于：所述的正向进给磨削和反向进给磨削均分为粗加工阶段和精加工阶段，分别使用粗粒度和细粒度的金刚石磨粒刀具进行加工。
CN201711374306.3A 2017-12-19 2017-12-19 复合材料部件内腔侧壁根部装配孔的加工装置及加工方法 Active CN108115532B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711374306.3A CN108115532B (zh) 2017-12-19 2017-12-19 复合材料部件内腔侧壁根部装配孔的加工装置及加工方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711374306.3A CN108115532B (zh) 2017-12-19 2017-12-19 复合材料部件内腔侧壁根部装配孔的加工装置及加工方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108115532A true CN108115532A (zh) 2018-06-05
CN108115532B CN108115532B (zh) 2019-06-25

Family

ID=62229378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711374306.3A Active CN108115532B (zh) 2017-12-19 2017-12-19 复合材料部件内腔侧壁根部装配孔的加工装置及加工方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108115532B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109927106A (zh) * 2019-03-28 2019-06-25 哈尔滨理工大学 一种用于碳纤维复合材料钻孔的机器人末端制孔执行器
CN110202084A (zh) * 2019-04-28 2019-09-06 常州市三利精机有限公司 一种用于飞机机身铆接的末端执行器
CN111002483A (zh) * 2019-12-25 2020-04-14 西安鑫垚陶瓷复合材料有限公司 一种在陶瓷基复合材料构件上加工孔的方法及打孔机构
CN111251282A (zh) * 2020-05-06 2020-06-09 浙江谱麦科技有限公司 一种scara高速并联机械手

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03117557A (ja) * 1989-08-17 1991-05-20 Silicon Technol Corp 内径鋸刃のスピンドル取付用ハウジング
CN101386053A (zh) * 2008-09-19 2009-03-18 浙江大学 一种回转式自动铆接机械手及其使用方法
CN204716131U (zh) * 2015-04-14 2015-10-21 成都西南交大驱动技术有限责任公司 一种地铁隧道多方位高精度钻孔设备
CN105436899A (zh) * 2016-01-18 2016-03-30 李亦琴 具有钻孔车削复合功能的数控机床
JP2016074079A (ja) * 2014-10-06 2016-05-12 シーメンス アクティエンゲゼルシャフト 加工装置
CN105728811A (zh) * 2016-04-20 2016-07-06 南京信息职业技术学院 一种用于飞机机身叠层结构机器人化螺旋制孔方法与系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03117557A (ja) * 1989-08-17 1991-05-20 Silicon Technol Corp 内径鋸刃のスピンドル取付用ハウジング
CN101386053A (zh) * 2008-09-19 2009-03-18 浙江大学 一种回转式自动铆接机械手及其使用方法
JP2016074079A (ja) * 2014-10-06 2016-05-12 シーメンス アクティエンゲゼルシャフト 加工装置
CN204716131U (zh) * 2015-04-14 2015-10-21 成都西南交大驱动技术有限责任公司 一种地铁隧道多方位高精度钻孔设备
CN105436899A (zh) * 2016-01-18 2016-03-30 李亦琴 具有钻孔车削复合功能的数控机床
CN105728811A (zh) * 2016-04-20 2016-07-06 南京信息职业技术学院 一种用于飞机机身叠层结构机器人化螺旋制孔方法与系统

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109927106A (zh) * 2019-03-28 2019-06-25 哈尔滨理工大学 一种用于碳纤维复合材料钻孔的机器人末端制孔执行器
CN110202084A (zh) * 2019-04-28 2019-09-06 常州市三利精机有限公司 一种用于飞机机身铆接的末端执行器
CN110202084B (zh) * 2019-04-28 2024-02-23 常州市三利精机有限公司 一种用于飞机机身铆接的末端执行器
CN111002483A (zh) * 2019-12-25 2020-04-14 西安鑫垚陶瓷复合材料有限公司 一种在陶瓷基复合材料构件上加工孔的方法及打孔机构
CN111251282A (zh) * 2020-05-06 2020-06-09 浙江谱麦科技有限公司 一种scara高速并联机械手

Also Published As

Publication number Publication date
CN108115532B (zh) 2019-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108115532B (zh) 复合材料部件内腔侧壁根部装配孔的加工装置及加工方法
CN102699377B (zh) 一种可换装的精益自动进给钻
CN201102093Y (zh) 一种三轴数控回转台铣床
CN103100734B (zh) 制孔末端执行器
CN102091799A (zh) 一种曲面自动制孔末端执行器
CN104384585B (zh) 一种用于加工螺旋桨的机床
CN105033688B (zh) 制孔末端执行器及制孔系统
US20150043984A1 (en) Machine tool and method for the machining of workpieces having at least two separate machining units
CN108581078A (zh) 基于虚拟回转中心的平面包络环面蜗杆齿面双面磨削机床
CN104552278B (zh) 一种机器人化螺旋制孔系统
CN109513957A (zh) 一种一体式伺服动力刀塔装置
CN206241291U (zh) 一种多角度、多方向钻孔、攻丝工装
CN104625884B (zh) 薄壁筒状零部件自动化制孔装置
CN105269048A (zh) 一种碳纤维复合材料陀螺式铣削钻孔工艺
CN113400197B (zh) 一种面齿轮磨削用鼓形蜗杆砂轮成形修整方法
CN103878626A (zh) 六轴复合加工排刀式数控车床
CN206732575U (zh) 双轴直驱式旋转工作台
CN101518879A (zh) 机床径向进给系统
CN105773156A (zh) 一种用于飞机机身对接装配的环形数控自动制孔系统
CN108581077A (zh) 基于固定回转中心的平面包络环面蜗杆齿面双面磨削机床
CN205629447U (zh) 一种用于飞机翼身对接的龙门式数控制孔系统
CN109909746B (zh) 一种立轨式车铣复合机床
CN211028939U (zh) 一种数控九轴回转钻攻铣装置
CN205414917U (zh) 一种用于飞机机身对接装配的环形数控自动制孔系统
CN104139301B (zh) 一种车铣钻复合一体机床

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220819

Address after: No.6-4, No.16 street, Shenyang Economic and Technological Development Zone, Liaoning Province

Patentee after: Shenyang Dagong advanced technology development Co.,Ltd.

Address before: 116024 No. 2, Ling Gong Road, hi tech park, Liaoning, Dalian

Patentee before: DALIAN University OF TECHNOLOGY

TR01 Transfer of patent right