CN103949689A - 一种气动直角钻孔装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气动直角钻孔装置，包括：快装法兰；底座，与快装法兰连接固定；直线导轨，布置在底座上；气钻滑枕，滑动安装在直线导轨上；气钻安装座，固定在气钻滑枕上；直角气钻，安装在气钻安装座上；刀具，安装在直角气钻上，且刀具轴线与直线导轨的长度方向平行。本发明气动直角钻孔装置可实现飞机壁板装配过程中，空间狭小部位孔的自动化加工；直线光栅反馈控制气钻滑枕沿直线导轨来回运动，提高直角气钻进给量的控制精度，实现制孔的精确控制；通过快装法兰本装置可与工业机器人配合使用，可实现高精度、高效率的自动化制孔；直角气钻体积较小，且刀具轴线与直线导轨的长度方向平行，能很好的在空间狭小部位处进行制孔。

Description

一种气动直角钻孔装置

技术领域

本发明属于飞机数字化装配自动化制孔领域，涉及一种气动直角钻孔装置。

背景技术

飞机装配是飞机制造过程中的主要环节，飞机装配工作量约占整个飞机制造工作量的40％～50％，装配工作量主要以制孔、锪窝和铆接为主。随着航空工业的迅猛发展，对飞机装配的要求越来越高。飞机上大量使用由铝合金、钛合金、碳纤维复合材料(CFRP)等构成的叠层结构。尤其在飞机机翼中就广泛运用这种叠层结构，机翼壁板为复合材料，骨架为铝和钛合金。

针对叠层结构，通常采用螺旋铣孔技术进行制孔。螺旋铣孔技术是一种新型的孔加工技术，在加工过程中，刀具自转、轴向进给同时绕加工孔的中心公转，即刀具的运动轨迹是螺旋线，这种运动方式决定了螺旋铣孔具有以下优点：1)偏心加工能实现单一直径刀具加工一系列直径的孔，提高刀具利用率，降低成本；2)螺旋铣孔加工中轴向力小，降低了复合材料分层风险；3)刀具直径比孔小，切屑方便排出，提高了孔的表面光洁度。

如申请公布号为CN102794491A的专利文献公开了一种自动化螺旋铣孔装置及其方法，该装置包括底座、主轴滑座、外偏心套筒、内偏心套筒、力矩电机、圆光栅、电主轴、压脚、工业相机、直线光栅、4个激光距离传感器、伺服电机、滚珠丝杠副、同步带等；其中，内、外偏心套筒的内、外轮廓的轴线采用偏置设计，内偏心套筒安装在外偏心套筒内部，外偏心套筒的内轮廓轴线与内偏心套筒的外轮廓轴线重合。

除了飞机叠层结构上需要制孔，在飞机壁板装配过程中蒙皮、长桁、角片和框之间需要制大量支架孔和连接孔。因为不是钛合金、复材叠层材料，不需要采用螺旋铣孔技术进行制孔，通常采用电作为动力，电机通过减速器将力输出给制孔刀具。

除了通过电作为动力进行钻孔，还有通过气动方式进行钻孔。气动方式进行钻孔有如下特点：

一、空气易流动，阻力小，可压缩，控制反映灵敏，传递迅速，动作柔和无冲击；

二、空气不易燃，不污染环境，使用安全卫生。

如授权公告号为CN201644873U的专利文献，公开了一种气动钻孔机，包括有机座、钻头，机座上端滑动安装有齿条，齿条上转动安装有压轮，齿条的下端固定有钻头，钻头传动连接有电动机；所述机座的下端固定有气缸，气缸的活塞杆上固定有钢丝绳，钢丝绳的另一端通过复位弹簧连接在压轮上，所述气缸上连接有气管，气管的进气由开关控制。

但是上述气动钻孔机并不适合飞机装配制孔，钻孔机的钻头不能调至相应的位置对孔进行加工。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种气动直角钻孔装置。解决了现有气动钻孔装置不能适用飞机装配制孔以及普通制孔装置在空间狭小部位制孔较为困难的问题。

本发明采取的技术方案如下：

一种气动直角钻孔装置，包括：

快装法兰；

底座，与快装法兰连接固定；

直线导轨，布置在所述底座上；

气钻滑枕，滑动安装在所述直线导轨上；

气钻安装座，固定在所述气钻滑枕上；

直角气钻，安装在气钻安装座上；

刀具，安装在直角气钻上，且刀具轴线与所述直线导轨的长度方向平行。

本装置刀具能够沿直线导轨运动，实现自动化制孔，且通过快装法兰可与工业机器人配合使用，可实现高精度、高效率的自动化制孔；直角气钻体积较小，且刀具轴线与所述直线导轨的长度方向平行，能很好的在空间狭小部位处进行制孔。

作为优选，所述底座上还设有伺服电机以及由伺服电机驱动的滚珠丝杠副，所述滚珠丝杠副包括丝杆和螺母座。

滚珠丝杠副将伺服电机输出的回转运动转化为直线运动，具有精度高、无侧隙、刚度高等优点。

所述气钻滑枕与所述螺母座相互固定。当螺母座运动时，带动气钻滑枕运动。

作为优选，所述伺服电机通过同步带驱动丝杆旋转。

作为优选，所述直线导轨为相互平行的两个，直线导轨所在平面与快装法兰平行。

直线导轨所在平面与快装法兰平行，相较于不平行的情况，换算变得简洁，使得制孔时更加方便快捷。

作为优选，所述底座上安装有用于测量气钻滑枕直线位移的直线光栅。

作为优选，所述螺母座安装有与直线光栅配合的光栅读数头。

直线光栅反馈控制气钻滑枕沿直线导轨来回运动，提高直角气钻进给量的控制精度，实现制孔的精确控制；

作为优选，所述气钻滑枕通过滑块与直线导轨滑动配合。

作为优选，所述刀具轴线与所述直线导轨平行。当装置调整到设定位置时，刀具沿直线导轨运动，进行制孔，因为刀具轴线与所述直线导轨平行，制孔时不需要进行其他操作，制孔更快。

本发明的有益效果是：1)装置可实现飞机壁板装配过程中，空间狭小部位孔的自动化加工；2)直线光栅反馈控制气钻滑枕沿直线导轨来回运动，提高直角气钻进给量的控制精度，实现制孔的精确控制；3)通过快装法兰本装置可与工业机器人配合使用，可实现高精度、高效率的自动化制孔。

附图说明

图1是本发明气动直角钻孔装置的结构示意图；

图2是本发明气动直角钻孔装置底座的内部结构示意图。

图中各附图标记为：

1.快换法兰，2.法兰连接座，3.伺服电机，4.底座，5.直线导轨，6.滑块，7.气钻滑枕，8.气钻安装座，9.直角气钻，10.直线光栅，11.光栅读数头，12.滚珠丝杠副，13.螺母座，14.电机安装支架，15.同步带，16.同步带轮。

具体实施方式

下面结合各附图，对本发明气动直角钻孔装置做详细描述。

如图1、2所示，一种气动直角钻孔装置，包括：

快装法兰1；

底座4，通过法兰连接座2与快装法兰1连接固定；

直线导轨5，布置在底座4上；

气钻滑枕7，通过滑块6滑动安装在直线导轨5上；

气钻安装座8，固定在气钻滑枕7上；

直角气钻9，安装在气钻安装座8上；

刀具，安装在直角气钻上，且刀具轴线与直线导轨的长度方向平行。

底座上还设有伺服电机3以及由伺服电机驱动的滚珠丝杠副12，伺服电机通过电机安装支架14固定在底座上，滚珠丝杠副包括丝杆和螺母座13，丝杆通过轴承转接在底座4上，气钻滑枕与螺母座相互固定，伺服电机3的输出轴和丝杆均设有同步带轮16，两个同步带轮之间设有同步带15，伺服电机工作时能带动丝杆旋转。

直线导轨5为相互平行的两个，直线导轨所在平面与快装法兰1平行。

如图2所示，底座4上安装有用于测量气钻滑枕直线位移的直线光栅10，螺母座13安装有与直线光栅10配合的光栅读数头11。

本装置刀具能够沿直线导轨运动，实现自动化制孔，且通过快装法兰可与工业机器人配合使用，可实现高精度、高效率的自动化制孔。

本发明的工作过程如下：

1、将本发明装置安装在工业机器人上；

2、操控工业机器人，将本发明装置移动到工件上预制孔的实际位置；

3、本发明装置移动到实际制孔位置后，开启直角气钻；开启伺服电机，通过同步带驱动滚珠丝杠副转动，推动与螺母座相连的气钻滑枕沿直线导轨做进给运动，直至完成制孔加工；

4、气钻滑枕退回，关闭伺服电机，关闭直角气钻，操控工业机器人将本发明装置移动到下一位置制孔或者停止。

1)装置可实现飞机壁板装配过程中，空间狭小部位孔的自动化加工；2)光栅反馈控制气钻滑枕沿直线导轨来回运动，提高直角气钻进给量的控制精度，实现制孔的精确控制；3)通过快装法兰本装置可与工业机器人配合使用，可实现高精度、高效率的自动化制孔。

本发明的气动直角钻孔装置可实现飞机壁板装配过程中，空间狭小部位孔的自动化加工；直线光栅反馈控制气钻滑枕沿直线导轨来回运动，提高直角气钻进给量的控制精度，实现制孔的精确控制；通过快装法兰可与工业机器人配合使用，可实现高精度、高效率的自动化制孔。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种气动直角钻孔装置，其特征在于，包括：

快装法兰；

底座，与快装法兰连接固定；

直线导轨，布置在所述底座上；

气钻滑枕，滑动安装在所述直线导轨上；

气钻安装座，固定在所述气钻滑枕上；

直角气钻，安装在气钻安装座上；

刀具，安装在直角气钻上，且刀具轴线与所述直线导轨的长度方向平行。

2.根据权利要求1所述的气动直角钻孔装置，其特征在于，所述底座上还设有伺服电机以及由伺服电机驱动的滚珠丝杠副，所述滚珠丝杠副包括丝杆和螺母座。

3.根据权利要求2所述的气动直角钻孔装置，其特征在于，所述气钻滑枕与所述螺母座相互固定。

4.根据权利要求2所述的气动直角钻孔装置，其特征在于，所述伺服电机通过同步带驱动丝杆旋转。

5.根据权利要求1所述的气动直角钻孔装置，其特征在于，所述直线导轨为相互平行的两个，直线导轨所在平面与快装法兰平行。

6.根据权利要求1所述的气动直角钻孔装置，其特征在于，所述底座上安装有用于测量气钻滑枕直线位移的直线光栅。

7.根据权利要求6所述的气动直角钻孔装置，其特征在于，所述螺母座安装有与直线光栅配合的光栅读数头。

8.根据权利要求1所述的气动直角钻孔装置，其特征在于，所述气钻滑枕通过滑块与直线导轨滑动配合。

9.根据权利要求1所述的气动直角钻孔装置，其特征在于，所述刀具轴线与所述直线导轨平行。