[发明专利]一种用于飞机机身叠层结构机器人化螺旋制孔方法

摘要

本发明公开了一种用于飞机机身叠层结构机器人化螺旋制孔方法与系统，首先利用压紧机构，压紧机身叠层制孔区域；其次，以匹配顶层构件材料的刀具的高自转转速ns1、低公转转速nω1、大进给螺距P1，对顶层构件进行螺旋制孔；接着，在叠层分界面处将刀具的高自转转速、低公转转速、大进给螺距由ns1、nω1、P1调至匹配底层构件材料的ns2、nω2、P2；最后，以ns2、nω2、P2对底层构件进行螺旋制孔。该系统主要包括具有第七轴的工业机器人和螺旋制孔执行器。本发明利于螺旋制孔执行器与机器人平台的可靠装接，能显著提高叠层结构螺旋制孔的效率与质量。

主权项

一种用于飞机机身叠层结构机器人化螺旋制孔方法，其应用于机器人化螺旋制孔系统，其特征在于，包括以下步骤：(1)利用压紧排屑机构，压紧机身叠层结构的制孔区域，所述压紧排屑机构固定在螺旋制孔执行器上，根据刀具直径和机身叠层结构上的待制孔直径，将刀具公转半径e调至所需的设定值；(2)刀具以匹配顶层构件材料的高自转转速ns1、低公转转速nω1和大进给螺距P1，对顶层构件进行螺旋制孔；(3)在机身叠层结构分界面处，将刀具的高自转转速、低公转转速、大进给螺距由匹配顶层构件材料的ns1、nω1、P1调至匹配底层构件材料的ns2、nω2、P2；(4)刀具以匹配底层构件材料的高自转转速ns2、低公转转速nω2和大进给螺距P2，对底层构件进行螺旋制孔；其中，所述机身叠层结构由顶层构件和底层构件叠层而成，所述顶层构件材料为碳纤维复合材料，所述底层构件材料为钛合金或铝合金，所述大进给螺距P1和大进给螺距P2为刀具公转一圈时的轴向进给量；对底层构件进行螺旋制孔时，所述大进给螺距P2不小于1mm；对顶层构件进行螺旋制孔时，所述大进给螺距P1不小于0.5mm；所述高自转转速ns1、ns2和低公转转速nω1、nω2需满足以下条件：T=min(δ1/(nω1p1)+δ2/(nω2p2))10rpm≤ns1≤25rpm5rpm≤ns2≤15rpmMenω12≤FMenω22≤F]]>其中，T为机身叠层结构制孔的最佳时间，δ1为顶层构件的厚度，δ2为底层构件的厚度，M为螺旋制孔执行器工作偏心质量，F为引起机器人化螺旋制孔系统发生切削颤振的临界力，所述螺旋制孔执行器为机器人化螺旋制孔系统的执行机构。