一种用于飞机机身构件叠层装配的终端制孔执行器制造技术

本发明专利技术公开了一种用于飞机机身构件叠层装配的终端制孔执行器，包括进给机构、公转机构、调偏机构、自转机构、压紧排屑机构，以及系统控制器；由系统控制器控制进给机构、公转机构、调偏机构、自转机构、压紧排屑机构进行相应的制孔操作。本发明专利技术通过平面螺纹传动实现刀具在较大范围内的偏心调节，可执行钻孔、螺旋铣孔、镗孔等多种操作，能显著提高机身叠层制孔的效率与质量，尤其适合装备机身自动制孔系统。

【技术实现步骤摘要】
一种用于飞机机身构件叠层装配的终端制孔执行器
本专利技术公开了一种终端制孔执行器，具体涉及一种用于飞机机身叠层构件装配的终端制孔执行器，属于飞机数字化装配自动制孔领域。
技术介绍
机身叠层装配的高效精密制孔一直是飞机数字化装配自动制孔中十分棘手问题。近些年来机器人制孔技术以其高柔性、自动化、高效率等综合优势，在现代飞机机身装配制孔的应用不断推进。各种新型的机器人化制孔制孔系统在不断涌现。如美国Electroimpact公司成功开发了一种柔性轨道制孔系统，工作时载有制孔末端执行器的柔性轨道机器人是通过柔性轨道的真空杯吸附在工件上。再有西班牙FatronicTecnalia公司也研发了一种基于爬行机器人的自动制孔系统，它是通过带有真空吸盘的自主爬行机器人将制孔末端执行器送至指定位置。两种自动制孔系统因采用了真空吸附技术，要求制孔轴向力不宜过大，因而主要用于飞机机身小孔径的加工。此外，中国申请(专利)号200810121353.1公布了一种应用于飞机辅助装配的工业机器人切削加工系统及方法，该系统由于工业机器人具有弱刚性的串联型本体结构，此类自动制孔系统也不宜承受的过大制孔轴向力。上述的三类自动制孔系统对提升机身叠层装配制孔的质量与效率起到一定的推动作用，但它们特有的组成结构，使自身承载能力受到一定限制，难以装接需设有刀库的钻孔末端执行器，大量的离线换刀操作，过大的钻孔轴向力，都将严重影响航空叠层制孔的效率与质量。随着钛合金、碳纤维复合材料等难加工材料在机翼、机身结构件中的应用越来越广，传统钻孔因其过大制孔轴向力，极易导致此类材料工件的制孔缺陷。因此，开发具有切削力小和自动化程度高的终端制孔执行器，是当前航空叠层构件实现高效精密制孔的较佳选择。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是飞机机身结构叠层装配的大直径连接孔加工难以采用现役自动制孔系统，以及现有刀具偏心调节量较小等问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种用于飞机机身构件叠层装配的终端制孔执行器，包括凸型支撑底板，凸型支撑底板大端长边两侧均设有固定导轨，还包括安装在凸型支撑底板上的进给机构、公转机构、调偏机构、自转机构和压紧排屑机构，以及系统控制器；进给机构包括滑移壳体、滑动导轨、进给螺母、进给丝杆以及进给驱动装置；所述滑移壳体设有一个中心通孔，所述中心通孔两端均装有滑动轴承；所述滑移壳体底部设有贯通的凹槽一，所述凹槽一侧壁上装接滑动导轨，所述滑移导轨与固定导轨之间装有若干个钢球；所述滑移壳体右端装接后罩盖，所述后罩盖下底板上设有进给螺母，所述进给丝杆依次穿过进给螺母、后罩盖后壁上的通孔与进给驱动装置相连，所述进给驱动装置安装在支架上，所述支架与凸型支撑底板固连；公转机构包括公转套筒、工字型公转端盖、公转小齿轮以及公转驱动装置；安装在滑动轴承中心孔内的公转套筒左端面上设有一个贯通的凹槽二，所述凹槽二两边凸台上均装有压板；所述公转套筒右端面端固接工字型公转端盖；所述工字型公转端盖另一端设有公转大齿轮，所述公转大齿轮与公转小齿轮相啮合；所述公转小齿轮套装公转驱动装置输出轴上，所述公转驱动装置安装于后罩盖左侧壁的顶部；调偏机构包括T型径向偏移套筒、驱动偏移套筒、调偏端盖、调偏小齿轮以及调偏驱动装置；所述T型径向偏移套筒大端安装在公转套筒与压板之间，小端插入公转套筒内孔；所述T型径向偏移套筒大端左侧面上与压板之间设有光栅尺，所述T型径向偏移套筒大端右侧面上设有平面螺纹槽，所述平面螺纹槽内插有驱动偏移套筒，所述驱动偏移套筒另一端装接调偏端盖，所述调偏端盖中心孔内设有调偏大齿轮，所述调偏大齿轮与安装在调偏驱动装置输出轴上的调偏小齿轮相啮合，所述调偏驱动装置安装在工字型公转端盖上；自转机构包括自转主轴、定子、转子；所述自转主轴中部以固接式套装转子，所述转子上以旋转式套装定子，所述定子与T型径向偏移套筒内孔采用螺钉固连，所述自转主轴上在转子的左、右两侧分别装有两个调心轴承一和一个滚动轴承二，所述滚动轴承二与轴承端盖二一同安装于右轴承座内孔，所述右轴承座与T型径向偏移套筒右端面固连，所述两个调心轴承一安装在左轴承座内孔，所述左轴承座固定在T型径向偏移套筒左端面上，所述左轴承座左端装有并紧螺母，所述并紧螺母与左轴承座之间装有内圈并紧端盖、外圈并紧端盖、防尘圈，所述自转主轴左端装有刀具、弹簧夹头、螺母；压紧排屑机构包括压脚和排屑管道，所述压脚固定在凸型支撑底板上，所述排屑管道固定在压脚上；系统控制器与进给机构、公转机构、调偏机构、自转机构采用电性相连。作为本专利技术的进一步改进方案，所述后罩盖右侧壁上装有旋转接头，所述旋转接头与安装在工字型公转端盖上固定接头和调偏驱动装置都电性相连。作为本专利技术的进一步改进方案，所述驱动偏移套筒外圆的两端都设有的环型凹槽，所述环型凹槽内摆放若干圆柱滚子，所述公转套筒套装在若干圆柱滚子上。该设计能缩小终端制孔执行器径向尺寸。作为本专利技术的进一步改进方案，所述调偏端盖与工字型公转端盖之间设有弹性体，所述弹性体通过压柱与安装驱动偏移套筒孔内的弹簧相连。该设计能缩小驱动偏移套筒的轴向窜动间隙。作为本专利技术的进一步限定方案，所述两个调心轴承一采用“面对面”安装，两个调心轴承一之间设有内套筒和外套筒，所述内套筒用以连接两个调心轴承一内圈，所述外套筒用以连接两个调心轴承一内圈；所述左侧调心轴承一的内圈另一侧与内圈并紧端盖相连，左侧调心轴承一的外圈另一侧与外圈并紧端盖相连，右侧调心轴承一的内圈另一侧与自转主轴轴肩相连，右侧调心轴承一的外圈另一侧与左轴承座中心孔凸边缘相连。作为本专利技术的进一步改进方案，所述滑移壳体沿进给方向的两侧下边缘均设有若干个调节螺丝，所述调节螺丝端部顶在滑移导轨侧面上，所述滑移导轨侧面固接若干个导柱，所述导柱插入凹槽一侧壁的导向孔。该设计能调整滑移导轨、固定导轨和钢球之间的间隙。本专利技术的有益效果在于：(1)通过对刀具的自转驱动装置主轴与刀杆一体式设计，简化了本专利技术的组成结构，降低了整机重量；(2)采用平面螺纹实现刀具偏心调节，避免了现有采用两个偏心孔套进行偏心调节而带来的零件加工难度；(3)采用平面螺纹进行刀具偏心调节，能够实现较大的刀具偏心量，使本专利技术具有了钻孔、螺旋铣孔、镗孔等多种加工功能；(4)利用光栅尺形成刀具偏心调节的闭环控制系统，有利于提高刀具偏心调节的位置精度。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术的凸型支撑底板与固定导轨连接示意图；图3为图1的公转机构与偏移机构联接示意图；图4为图5的A-A剖视图；图5为图1的右视图；图6为本专利技术的制孔流程图。具体实施方式如图1-5所示，本专利技术的用于飞机机身构件叠层装配的终端制孔执行器，包括凸型支撑底板1001，凸型支撑底板1001大端长边两侧均设有固定导轨1005，还包括安装在凸型支撑底板1001上的进给机构1000、公转机构2000、调偏机构3000、自转机构4000、压紧排屑机构5000，以及系统控制器6000。其中，系统控制器6000与进给机构1000、公转机构2000、调偏机构3000、自转机构4000均采用电性向相连；其中，进给机构1000包括滑移壳体1002、滑动导轨1003、进给螺母1009、进给丝杆1010以及进给驱动装置1011；滑移壳体1002底部设有凹本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于飞机机身构件叠层装配的终端制孔执行器，其特征在于：该执行器包括凸型支撑底板(1001)，凸型支撑底板大端长边两侧均设有固定导轨(1005)，还包括安装在凸型支撑底板上的进给机构(1000)、公转机构(2000)、调偏机构(3000)、自转机构(4000)和压紧排屑机构(5000)，以及系统控制器(6000)；所述进给机构(1000)包括滑移壳体(1002)、滑动导轨(1003)、进给螺母(1009)、进给丝杆(1010)以及进给驱动装置(1011)；所述滑移壳体(1002)设有一个中心通孔，所述中心通孔两端均装有滑动轴承(1007)；所述滑移壳体(1002)底部设有贯通的凹槽一(1002‑1)，所述凹槽一(1002‑1)侧壁上装接滑动导轨(1003)，所述滑移导轨(1003)与固定导轨(1005)之间装有若干个钢球(1004)；所述滑移壳体(1002)右端装接后罩盖(1008)，所述后罩盖(1008)下底板上设有进给螺母(1009)，所述进给丝杆(1010)依次穿过进给螺母(1009)、后罩盖(1008)后壁上的通孔与进给驱动装置(1011)相连，所述进给驱动装置(1011)安装在支架(1012)上，所述支架(1012)与凸型支撑底板(1001)固连；所述公转机构(2000)包括公转套筒(2001)、工字型公转端盖(2002)、公转小齿轮(2003)以及公转驱动装置(2004)；安装在滑动轴承(1007)中心孔内的公转套筒(2001)左端面上设有一个贯通的凹槽二(2001‑1)，所述凹槽二(2001‑1)两边凸台上均装有压板(2005)；所述公转套筒(2001)右端面端固接工字型公转端盖(2002)；所述工字型公转端盖(2002)另一端设有公转大齿轮(2006)，所述公转大齿轮(2006)与公转小齿轮(2003)相啮合；所述公转小齿轮(2003)套装公转驱动装置(2004)输出轴上，所述公转驱动装置(2004)安装于后罩盖(1008)左侧壁的顶部；所述调偏机构(3000)包括T型径向偏移套筒(3001)、驱动偏移套筒(3002)、调偏端盖(3003)、调偏小齿轮(3004)以及调偏驱动装置(3005)；所述T型径向偏移套筒(3001)大端安装在公转套筒(2001)与压板(2005)之间，小端插入公转套筒(2001)内孔；所述T型径向偏移套筒(3001)大端左侧面上与压板(2009)之间设有光栅尺(3011)，所述T型径向偏移套筒(3001)大端右侧面上设有平面螺纹槽，所述平面螺纹槽内插有驱动偏移套筒(3002)，所述驱动偏移套筒(3002)另一端装接调偏端盖(3003)，所述调偏端盖(3003)中心孔内设有调偏大齿轮(3006)，所述调偏大齿轮(3006)与安装在调偏驱动装置(3005)输出轴上的调偏小齿轮(3004)相啮合，所述调偏驱动装置(3005)安装在工字型公转端盖(2002)上；所述自转机构(4000)包括自转主轴(4001)、定子(4002)、转子(4003)；所述自转主轴(4001)中部以固接式套装转子(4003)，所述转子(4003)上以旋转式套装定子(4002)，所述定子(4002)与T型径向偏移套筒(3001)内孔采用螺钉固连，所述自转主轴(4001)上在转子(4003)的左、右两侧分别装有两个调心轴承一(4004)和一个滚动轴承二(4005)，所述滚动轴承二(4005)与轴承端盖二(4007)一同安装于右轴承座(4006)内孔，所述右轴承座(4006)与T型径向偏移套筒(3001)右端面固连，所述两个调心轴承一(4004)安装在左轴承座(4008)内孔，所述左轴承座(4008)固定在T型径向偏移套筒(3001)左端面上，所述左轴承座(4008)左端装有并紧螺母(4009)，所述并紧螺母(4009)与左轴承座(4008)之间装有内圈并紧端盖(4010)、外圈并紧端盖(4011)、防尘圈(4012)，所述自转主轴(4001)左端装有刀具(4013)、弹簧夹头(4014)、螺母(4015)；所述压紧排屑机构(5000)包括压脚(5001)和排屑管道(5002)，所述压脚(5001)固定在凸型支撑底板(1001)上，所述排屑管道(5002)固定在压脚(5001)上；所述系统控制器(6000)与进给机构(1000)、公转机构(2000)、调偏机构(3000)、自转机构(4000)采用电性相连。...

【技术特征摘要】
1.一种用于飞机机身构件叠层装配的终端制孔执行器，其特征在于：该执行器包括凸型支撑底板(1001)，凸型支撑底板大端长边两侧均设有固定导轨(1005)，还包括安装在凸型支撑底板上的进给机构(1000)、公转机构(2000)、调偏机构(3000)、自转机构(4000)和压紧排屑机构(5000)，以及系统控制器(6000)；所述进给机构(1000)包括滑移壳体(1002)、滑动导轨(1003)、进给螺母(1009)、进给丝杆(1010)以及进给驱动装置(1011)；所述滑移壳体(1002)设有一个中心通孔，所述中心通孔两端均装有滑动轴承(1007)；所述滑移壳体(1002)底部设有贯通的凹槽一(1002-1)，所述凹槽一(1002-1)侧壁上装接滑动导轨(1003)，所述滑移导轨(1003)与固定导轨(1005)之间装有若干个钢球(1004)；所述滑移壳体(1002)右端装接后罩盖(1008)，所述后罩盖(1008)下底板上设有进给螺母(1009)，所述进给丝杆(1010)依次穿过进给螺母(1009)、后罩盖(1008)后壁上的通孔与进给驱动装置(1011)相连，所述进给驱动装置(1011)安装在支架(1012)上，所述支架(1012)与凸型支撑底板(1001)固连；所述公转机构(2000)包括公转套筒(2001)、工字型公转端盖(2002)、公转小齿轮(2003)以及公转驱动装置(2004)；安装在滑动轴承(1007)中心孔内的公转套筒(2001)左端面上设有一个贯通的凹槽二(2001-1)，所述凹槽二(2001-1)两边凸台上均装有压板(2005)；所述公转套筒(2001)右端面端固接工字型公转端盖(2002)；所述工字型公转端盖(2002)另一端设有公转大齿轮(2006)，所述公转大齿轮(2006)与公转小齿轮(2003)相啮合；所述公转小齿轮(2003)套装公转驱动装置(2004)输出轴上，所述公转驱动装置(2004)安装于后罩盖(1008)左侧壁的顶部；所述调偏机构(3000)包括T型径向偏移套筒(3001)、驱动偏移套筒(3002)、调偏端盖(3003)、调偏小齿轮(3004)以及调偏驱动装置(3005)；所述T型径向偏移套筒(3001)大端安装在公转套筒(2001)与压板(2005)之间，小端插入公转套筒(2001)内孔；所述T型径向偏移套筒(3001)大端左侧面上与压板(2009)之间设有光栅尺(3011)，所述T型径向偏移套筒(3001)大端右侧面上设有平面螺纹槽，所述平面螺纹槽内插有驱动偏移套筒(3002)，所述驱动偏移套筒(3002)另一端装接调偏端盖(3003)，所述调偏端盖(3003)中心孔内设有调偏大齿轮(3006)，所述调偏大齿轮(3006)与安装在调偏驱动装置(3005)输出轴上的调偏小齿轮(3004)相啮合，所述调偏驱动装置(3005)安装在工字型公转端盖(2002)上；所述自转机构(4000)包括自转主轴(4001)、定子(4002)、转子(4003)；所述自转主轴(4001)中部以固接式套装转子(4003)，所述转子(4003)上以旋转式套装定子(4002)，所述定子(4002)与T型径向偏移套筒(3001)...

【专利技术属性】
技术研发人员：章婷，单以才，王宏睿，蒋荣，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32