[发明专利]一种双向断续铣削式机器人制孔装置及其制孔方法

说明书

本发明公开了一种双向断续铣削式机器人制孔装置及其制孔方法，其中制孔装置包括轴向进给机构、公转机构、自转机构、偏心调节机构、轴向振动机构以及铣削刀具；由轴向进给机构驱动公转机构轴向移动；由公转机构驱动自转机构整体旋转；由偏心调节机构对自转机构相对公转机构的偏心大小进行调节；由自转机构驱动轴向振动机构旋转；由轴向振动机构驱动铣削刀具轴向振动。该双向断续铣削式机器人制孔装置及其制孔方法采用轴向振动机构实现铣削刀具底刃的断续铣削，可有效降低机器人螺旋制孔的切削力，可使铣削刀具底刃不易残留切屑，从而更好抑制机器人螺旋制孔时的刀具磨损，还能使得铣削刀具底刃切出短型切屑，可避免长型切屑划伤孔壁的危险。

技术领域

本发明涉及一种机器人制孔装置及其制孔方法，尤其是一种双向断续铣削式机器人制孔装置及其制孔方法。

背景技术

机器人自动制孔以其柔性好、效率高、成本低等优势，成为未来航空工业发展智能制造装备的一个重点方向，但与生俱来的弱刚性，以及复杂的加工环境，使其工程应用面临许多工艺要素有待进一步优化。

为了降低机器人钻孔切削力，螺旋铣孔以其效率高、精度好、刀具磨损小等优点，近期备受世界航空工业的青睐。我国航空制造厂、科研院所和高校纷纷研制了多款螺旋铣孔装置，并针对飞机部件的装配工位提出了轨道式、工业机器人式、爬行式的机器人化螺旋铣孔系统，可显著提高航空构件制孔品质。然而，基于现役的上述螺旋铣孔系统加工时，刀具侧刃为断续铣削，底刃为连续铣削，被切除的材料主要是由底刃完成。可见，底刃的连续铣削依然螺旋铣孔切削力的主要贡献者；当采用此类系统加工高强韧材料，底刃的连续切削依然会带来大量的长型切屑；尤其加工高强韧材料与高脆性复合材料的叠层构件时，底刃连续铣削产生的长型切屑，既有划伤复合材料孔壁的可能，又有加剧制孔刀具磨损的风险。因此，采取适当的工艺措施改善底刃切削环境，将是提升机器人自动制孔品质的一种理想选择。

发明内容

发明目的：提供一种双向断续铣削式机器人制孔装置及其制孔方法，通过将铣削刀具底刃的连续铣削转变为断续铣削，减小机器人螺旋制孔切削力，抑制铣削刀具急剧磨损，增强自动排屑能力。

技术方案：本发明所述的双向断续铣削式机器人制孔装置，包括轴向进给机构、公转机构、自转机构、偏心调节机构、轴向振动机构以及铣削刀具；

公转机构旋转式安装在轴向进给机构上，由轴向进给机构驱动公转机构轴向移动；自转机构旋转式安装在公转机构上，由公转机构驱动自转机构整体旋转；偏心调节机构安装在公转机构与自转机构之间，由偏心调节机构对自转机构相对公转机构的偏心大小进行调节；轴向振动机构安装在自转机构上，由自转机构驱动轴向振动机构旋转；铣削刀具安装在轴向振动机构的端部，由轴向振动机构驱动铣削刀具轴向振动。

进一步的，轴向振动机构包括振子壳体、变幅杆、固定环片、压电陶瓷环片以及电极环片；铣削刀具安装在变幅杆的一端端部上，变幅杆的另一端端部上同轴向设置有一根推拉杆；各个压电陶瓷环片与各个电极环片间隔设置构成高频超声振子，由各个电极环片为各个压电陶瓷环片同步供电；高频超声振子的一端固定在固定环片上，推拉杆的端部依次贯穿固定环片和高频超声振子后固定在高频超声振子的另一端上；振子壳体的一端固定安装在自转机构上，固定环片固定在振子壳体的另一端内，且高频超声振子位于振子壳体内。

进一步的，在振子壳体的端部设置有导向凹槽；在变幅杆上设置有压紧法兰；压紧法兰滑动式安装在导向凹槽内；在固定环片上且靠近变幅杆一侧设置有绝缘环片。