[发明专利]一种复合材料板壳结构任意角度锥形孔定位打磨装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料板壳结构任意角度锥形孔定位打磨装置及方法，属于复合材料结构修理技术领域。

背景技术

随着复合材料在现代飞机结构中的大量应用，飞机复合材料结构修理成为必须解决的重要技术问题。对复合材料结构进行修理时，需要去除损伤区域，其边缘往往是具有一定角度的斜面，由于角度较小，导致打磨区域较大，高精度的打磨对修理的成败有着直接的影响。

现有的损伤去除主要依靠工人手动操纵气动打磨工具来实现，此种方法无论是在精度上还是在效率上都存在不足。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提出一种复合材料板壳结构任意角度锥形孔定位打磨装置及方法。

一种复合材料板壳结构任意角度锥形孔定位打磨装置，包括打磨刀具、激光定位装置和气动打磨工具；

打磨刀具固定在气动打磨工具的钻头位置，打磨刀具的顶端为锥形，直径为φ₁，安装杆直径为φ₂、锥度角为α、高度为l；

激光定位装置包括两套激光放射和接收装置、角度指示盘、指针、蜂鸣装置和可旋转连接件；两套激光放射和接收装置同轴设置，为一体结构，两套激光放射和接收装置通过可旋转连接件连接与气动打磨工具的钻头根部连接，指针固定连接在激光放射和接收装置上，指针和激光放射和接收装置能够一起绕铰链处转动；角度指示盘固定在气动打磨工具上，打磨刀具的轴线为l₁，两套激光放射和接收装置发出的两束激光的中心线为l₂，指针在角度指示盘中指向0刻度线的直线为l₃，l₃与l₂垂直；当两套激光放射和接收装置旋转时，指针指向角度指示盘，测量出l₁与l₂之间的夹角β。

一种复合材料板壳结构任意角度锥形孔定位打磨方法，包括以下几个步骤：

步骤一：在复合材料板上打孔；

在复合材料板上先打圆孔，圆孔的孔径要小于打磨刀具的锥孔的直径；

步骤二、粘贴环形激光反光膜；

在复合材料板已打好的圆孔周围粘贴可反射激光束的环形激光反光膜，环形激光反光膜整体为环形，其内半径比打磨圆孔半径大；

步骤三：定位打磨装置进行标定，确定角度刻度线；

标定具体操作如下：

1)当旋转激光定位装置时，带动指针旋转，当中心线为l₂与轴线l₁平行时指针所指的位置为0°刻度；

2)确定0°刻度线以后，使用角度测量工具对角度指示盘的刻度进行标定，0刻度线以上的为激光装置旋转的范围0°至90°；

步骤四：调整定位打磨装置，确定打磨角度；

给定需要的打磨角度A，通过下述公式选取打磨刀具，其锥度角为α，调整激光设备名义中线与手钻轴线的夹角β，保证打磨中的角度，进行打磨；

打磨角A为：

当复合材料板为平面时：

A=π2-(α+β)]]>

当复合材料板为小曲率曲面时：

A≈π2-(α+β+arctan(LR))]]>

其中：α为打磨刀具锥形磨头的锥度角，L打磨位置到激光射线基点的弧线距离，R为复合材料板曲率半径；

步骤五：进行打磨；