[实用新型]自动螺旋铣孔装置

说明书

技术领域

本实用新型公开了一种用于大型工件多孔系的自动螺旋铣孔装置，属于柔性切削加工技术领域。 

背景技术

随着国产支线飞机ARJ21成功投产以及大客C919研制不断推进，如何提高大型骨架件装配制孔的质量与效率成为了整机总装阶段的研究热点。机器人化自动制孔系统，是今后飞机大型、超大型工件智能化制孔的发展主流。但该类制孔系统由于多采用传统的钻孔技术，导致制孔时轴向力过大，目前仅适用于小孔径的加工场合，而且钻孔工艺往往需要采用多道组合工序，需要设置大量的换刀环节。为了满足不同航空材料的大孔径制孔要求，尤其是钛合金、碳纤增强复合材料、高强度航空铝合金等难加工材料，迫切需要开发一些面向大型工件的新型高效精密制孔装置。 

螺旋铣孔，也称为轨道式铣孔，是一项以铣削方式对实体工件直接制孔的新技术，它不是钻削与铣削两种加工方法的简单组合，而是利用刀具相对工件的三维螺旋进给完成孔的加工。制孔时，刀具相对待制孔轴线的偏置，使该项技术具有了一刀加工多种孔径的功能，同时能通过较少工序使孔在位置精度、形状精度、表面粗糙度等方面达到规定的使用要求。因此，基于螺旋铣孔技术的机器人化制孔系统在航空、航天、造船等领域的大型工件高效精密制孔中具有广阔的应用前景。至今，国内外航空领域相继出现一些基于螺旋铣孔技术的制孔装置专利报导。 

如，美国专利PCT/SE2008 /050719、US2003/0143049、PCT/SE03/00467公开了几种螺旋铣孔装置，这些装置都包括刀具公转半径调节系统、刀具自转系统、刀具公转系统、刀具轴向进给系统。四个子系统均采取独立控制，使整个装置集成度不高，导致整机质量偏重，这对与之配套的工作平台的性能要求很高，尤其是关节型机械手。 

又如，中国专利CN101633060A公开的一种自动螺旋铣孔单元，该铣孔单元主要包括由刀具自转系统、径向偏移系统、公转系统三部分，但此螺旋铣孔单元因缺少轴向进给系统，使其工程应用受到了一定限制。 

再如，中国专利CN101664821A公开的一种铣孔装置，该装置具有公转半径调节功能，但公转半径的大小因受到传动齿轮尺寸的制约，使部分小孔径的加工难以完成，而且其 轴向进给系统没有给出相关实施详案。 

另外，中国专利CN101786180A、CN102145405 A公开了两种螺旋铣孔装置，这两种螺旋铣孔装置都不具备公转半径自动调节功能，因而使孔的加工效率受到了一定影响。 

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是现有螺旋铣孔装置设计方案存在自动化程度不高、组成结构复杂、整机重量偏大。 

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种用于大型工件多孔系的自动螺旋铣孔装置，包括L型的组合支架、设置在组合支架上的螺旋进给机构，以及装于螺旋进给机构内部的公转半径调节机构、刀具自转调速机构；组合支架：包括水平方向的底板、垂直方向的背板；螺旋进给机构：包括轴向进给壳体、丝杆、支撑筒，以及位于支撑筒内的轴向滑块；轴向进给壳体的底部通过滑块与组合支架底板上导轨滑动相连；支撑筒位于背板的后部，其内壁上沿轴向设有导向条，导向条与轴向滑块的外侧面之间以滑轨副连接；轴向进给驱动输出轴上设有主动齿轮，与主动齿轮相啮合的从动齿轮套接在丝杆的输入端；丝杆从后向前依次贯穿装于轴向滑块上轴承一、背板以及过渡端盖一的组合轴承后，其输出端插入过渡端盖二内孔；与过渡端盖一相连的轴向进给壳体通过两端内孔的轴承与公转壳体相连，轴向进给壳体公转壳体小端设有一个偏心内孔；公转半径调节机构：包括与公转壳体内孔端面相连的支撑端盖、装于支撑端盖上的公转半径调节驱动，以及内啮合的小齿轮和大齿轮；公转半径调节驱动输出轴连接小齿轮，大齿轮连接刀具自转调速机构；支撑端盖也设有一个偏心内孔；刀具自转调速机构：包括自转壳体、自转壳体端盖、刀杆、刀具、设置在自转壳体内的自转驱动；自转壳体安装于公转壳体的偏心孔内，其与偏心孔内壁之间还设有连接轴承一，其输入端穿过轴承二，并套接有前述大齿轮；自转驱动装于自转壳体端盖的偏心孔内，其输出轴连接刀杆；刀杆前端装有刀具，采用螺母夹紧。 

为提高组合支架的支撑效果，支架还包括两个直角三角形的加强板，加强板的两条直角边分别贴合连接底板和背板。 

为保证丝杆的旋转运动能实现刀具的螺旋进给，上述丝杆与公转壳体的过渡端盖二采用花键连接，并用防松螺母轴向并紧，同时丝杆与轴向进给壳体的过渡端盖一的组合轴承过盈相配。