[发明专利]用于薄壁结构的钻孔系统

说明书

一种用于薄壁结构的钻孔系统，其可以批量地加工诸如航空发动机短舱的声衬的碳纤维复合材料蜂窝夹层结构上的消声孔。其中转轴在所述壳体内由轴承可转动支撑，用于连接钻头；叶盘设置在壳体内，固定在所述转轴上；其还包括在所述壳体上设置在所述叶盘上游侧的气压接入口，用于接入气压以驱动所述叶盘；以及还包括在所述壳体上设置在所述叶盘下游侧的气体出口；所述钻模包括模体，所述模体具有面对工件被加工表面的表面以及多个安装孔，多个所述钻孔装置对应所述多个安装孔分别安装，所述表面用于露出所述钻头，所述多个安装孔的位置根据工件的被加工小孔的行距和排距设定。

技术领域

本发明涉及钻孔系统，尤其涉及用于薄壁结构上进行批量打孔的钻孔系统。

背景技术

目前，钻孔工艺主要有机械切削加工和特种加工。传统的机械切削加工方法简单，工艺成熟，钻孔设备和工具种类繁杂，但同时也存在刀具磨损快，加工效率低的问题。特种加工方法包括激光加工、水射流切割、电火花加工等，特种加工在复合材料薄壁结构钻孔上的应用存在一些局限性，如激光钻孔工艺，容易引起孔边材料的烧蚀，水射流切割非常适合在薄壁结构上切削，但在加工过程中，树脂基体容易吸收水分，导致纤维拔出、内部脱粘、分层等缺陷。

对于金属薄壁结构，如消声金属管，薄壁的金属管上布满了小孔，这些小孔的加工极其耗时，采用传统的钻孔设备加工精度相对较低，且孔边容易因进给力过大而导致变形；如果采用数控加工，制造成本非常高。

对于复合材料薄壁结构，如航空发动机短舱的声衬，通常为碳纤维复合材料蜂窝夹层结构，高速气流通过的涵道表面会产生很大的噪声，需要在声衬的面板上制备很多直径约为0.75mm～1.6mm的小孔，孔间距一般在1.5mm～3mm，达到降低进排气噪声的目的。利用电驱动的传统钻孔工艺能够满足声衬面板的钻孔要求，但每次只能钻一个孔，由于消声孔的尺寸小、数量大，所以效率低，加工周期长。其他的钻孔工艺，如激光钻孔、电火花等，不适合应用于碳纤维复合材料结构的小孔加工。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于薄壁结构的钻孔系统，其可以批量地加工诸如航空发动机短舱的声衬的碳纤维复合材料蜂窝夹层结构上的消声孔。

根据本发明的用于薄壁结构的钻孔系统，包括钻模和钻孔装置，所述钻孔装置包括壳体、转轴、叶盘，转轴在所述壳体内由轴承可转动支撑，用于连接钻头；叶盘设置在壳体内，固定在所述转轴上；其还包括在所述壳体上设置在所述叶盘上游侧的气压接入口，用于接入气压以驱动所述叶盘；以及还包括在所述壳体上设置在所述叶盘下游侧的气体出口；所述钻模包括模体，所述模体具有面对工件被加工表面的表面以及多个安装孔，多个所述钻孔装置对应所述多个安装孔分别安装，所述表面用于露出所述钻头，所述多个安装孔的位置根据工件的被加工小孔的行距和排距设定。

在一实施例中，所述轴承安装在可轴向滑动的轴承座上，所述轴承座由弹簧支撑在所述壳体中。

在一实施例中，所述转轴的相反于所述钻头的一端由顶杆抵顶，所述顶杆可滑动地插在所述壳体的导向孔中并由弹簧朝所述转轴的所述一端施加弹性压力。

在一实施例中，所述转轴的所述一端为尖端，所述顶杆具有接收所述尖端的对中孔。

在一实施例中，所述壳体沿整个周向设置有多个气压接入口以及多个气体出口，所述壳体在所述叶盘的上游侧具有与所述气压接入口相通的腔体，并且在所述叶盘的下游侧具有与所述气体出口相通的另一个腔体；所述模体提供有气压接入通道、在各个所述安装孔的孔壁上开设的连通该气压接入通道的分流孔以及在各个所述安装孔的孔壁上开设的排气孔，各所述分流孔对接至少一个所述气压接入口，所述排气孔对接至少一个所述气体出口。

在一实施例中，该钻孔系统还包括气压控制系统，所述气压控制系统用于向所述气压接入口输出设定的气压。

在一实施例中，所述气压控制系统包括用于调节空气流量的节流阀以及设置在所述节流阀下游侧的用于调节空气压力的溢流阀。