[发明专利]螺旋铣孔装置的刀具公转半径调节测控装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种螺旋铣孔装置的刀具公转半径调节测控装置及其控制方法，测控装置用于安装在螺旋铣孔装置上，包括端面凸轮、伸缩杆、位移检测模块和控制器，采用端面凸轮和伸缩杆，自转机构带动端面凸轮转动时与其抵接的伸缩杆沿螺旋铣孔装置的轴向发生移动，利用位移检测装置检测伸缩杆的位移量从而得到刀具公转半径，将刀具公转半径的测量由径向的测量转变为轴向的测量，有利于缩小螺旋铣孔装置的径向尺寸；形成一个闭环测控系统，能够有效保证刀具公转半径调节精度，保证螺旋铣孔装置的制孔质量。

技术领域

本发明涉及一种刀具公转半径的调节测控装置及方法，尤其是一种螺旋铣孔装置的刀具公转半径调节测控装置及控制方法，属于航空智能装配制孔技术领域。

背景技术

随着钛合金、铝合金、碳纤维复合材料等难加工材料在现代飞机结构件中的应用比例日益提高，螺旋铣孔工艺与装备得到了国内外航空制造业的高度重视。螺旋铣孔装置均包括刀具、公转机构、自转机构、偏心调节机构和偏心调节机构驱动器，螺旋铣孔时，孔径是由刀具直径和刀具公转半径共同决定的。现有的螺旋铣孔装置，刀具公转半径调节主要采用开环控制。如专利号为201210196101.1、名称为“自动螺旋铣孔装置及方法”的中国发明专利，公开了一种自动螺旋铣孔装置及方法，根据待制孔径和刀具直径，调节驱动装置(即偏心调节机构驱动器)通过内啮合的小齿轮和大齿轮(即偏心调节机构)带动自转壳体绕着进给公转壳体偏心孔的轴心线进行旋转，实现刀具公转半径的调整。然而，对于飞机结构件的高精度连接孔而言，对螺旋铣孔装置的刀具公转半径调节精度要求特别的高，更需要具备高精度的刀具公转半径调节测装置和方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的螺旋铣孔装置的刀具公转半径调节精度不高、刀具工公转半径调控方式导致螺旋铣孔装置径向尺寸过大等问题。

为了解决上述技术问题，一方面，本发明提供了一种螺旋铣孔装置的刀具公转半径调节测控装置，用于安装在螺旋铣孔装置上，包括端面凸轮、伸缩杆、位移检测模块和控制器，端面凸轮的一端连接螺旋铣孔装置的自转机构的尾部，另一端设有凸轮槽，伸缩杆的杆头与凸轮槽抵接，端面凸轮在自转机构的带动下旋转，从而带动伸缩杆杆头沿螺旋铣孔装置的轴向移动，将伸缩杆杆头移动的两个极限位置称为第一位置和第二位置；当伸缩杆杆头位于第一位置时，螺旋铣孔装置的刀具公转半径为两倍的偏心量，该偏心量为公转机构的中心轴线与自转机构的中心轴线之间的距离；当伸缩杆杆头位于第二位置时，螺旋铣孔装置的刀具公转半径为零；所述位移检测模块与伸缩杆杆头连接，用于测量伸缩杆杆头的移动位移量；位移检测模块连接控制器的输入端，控制器的输出端连接螺旋铣孔装置的偏心调节机构驱动器。

进一步，螺旋铣孔装置的刀具公转半径调节测控装置还包括显示模块，显示模块与控制器连接，用于显示控制器采集的位移检测模块测得的伸缩杆杆头的位移量。

另一方面，本发明还提出了一种螺旋铣孔装置的刀具公转半径调节测控装置的控制方法，包括以下步骤：

S1、根据待制孔直径D_H和螺旋铣孔装置的刀具直径d_T，计算刀具公转半径的理论值e_理，e_理＝(D_H-d_T)/2，结合制孔加工精度，确定刀具公转半径所允许的调节范围为[e_理+δ_下，e_理+δ_上]，其中δ_下为孔径的下偏差，δ_上为孔径的上偏差；

S2、控制偏心调节机构的驱动装置，驱动偏心调节机构带动端面凸轮相对公转机构产生旋转，采集由位移检测模块测出的伸缩杆杆头沿螺旋铣孔装置轴向的位移量S，计算出刀具公转半径的实际值e_实，具体步骤为：

2.1、根据位移检测模块测得的位移量S，计算出自转机构相对公转机构转过的角度θ，θ＝Pi*S/λ，其中Pi为圆周率，λ为凸轮槽的导程；