本发明专利技术属于加工设备领域，提出了一种便携式自动钻削装置及其方法。该自动钻削单元包括主轴单元，包括主轴电机、主轴传动装置以及钻孔主轴，主轴电机通过主轴传动装置驱使钻孔主轴转动，钻孔主轴的一端设有钻头连接部；进给单元与主轴单元连接，用于驱使主轴单元以使钻孔主轴在其轴线方向移动；控制单元用于控制、监测主轴电机和进给单元的运行参数，控制单元包括控制装置和人机交互装置；钻体框架，用于安装所述主轴单元和所述进给单元。使用这种半自动钻孔设备可以对金属与复合材料组成的叠层部件进行加工且具有良好的加工效果。层部件进行加工且具有良好的加工效果。层部件进行加工且具有良好的加工效果。
【技术实现步骤摘要】
一种便携式自动钻削装置及其方法
[0001]本专利技术涉及加工设备领域，尤其涉及一种便携式自动钻削装置及其方法。
技术介绍
[0002]轻质高强的碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)以及耐交变载荷的金属材料(如钛合金、铝合金等)是航空航天高端装备减重增效的优选。为保障CFRP及叠层结构的高可靠装配、高性能服役，须高效率加工数以万计的多种类连接孔。由于其制孔环节多在装配现场进行，空间限制，传统数控机床、工业机械臂等加工可达性差、难以适用；不得已采用手工加工方式，钻孔步骤繁琐，加工效率很低，难以满足生产需求。因此，需要开发一种能适应狭小空间多种类制孔需求的轻量紧凑便携式制孔设备。
[0003]国外对便携式自动制孔设备的研究工作开展较早，目前市场上已有多家公司的自动进给钻产品，如法国APEX公司的Jeremy Dean Watford等人专利技术了“Feed Oscillation Via Variable Pitch Gears”，专利号为ZL 14/990,042，该专利技术采用气动马达驱动模式，通过齿轮传动将动力输出到主轴，实现固定的旋转速度与进给速度，整个机构采用纯机械方式驱动，可靠性较高，但其传动比固定，无法在钻削过程中改变加工参数，一台设备仅适用于一到两种工况，面对多种类连接孔制孔需求时需要配备多台设备，成本昂贵。
[0004]综上所述，为满足航空航天装配现场狭小空间多种类制孔对装备轻量化、系列化和同时控制主轴转速与进给速度的要求，需要开发轻量紧凑可以独立控制主轴转速和进给，实现转动和平动同时进行的便携式自动钻削单元
技术实现思路
[0005]本专利技术为克服现有技术的不足，提出了一种便携式自动钻削装置及其方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种便携式自动钻削装置，包括主轴单元1、进给单元2、钻体框架3和控制单元；
[0008]钻体框架3为一侧面开口的箱体；钻体框架3一侧外设有两个第一电机支架108分别用于安装主轴电机101和进给电机201，该侧设有两通槽，用于实现同步带于钻体框架3内外联通；防护罩404安装于钻体框架3的侧面开口侧，用于遮挡主轴单元1和进给单元2；
[0009]主轴单元1包括主轴电机101、主轴传动装置以及钻孔主轴106；主轴电机101通过主轴传动装置驱使钻孔主轴106转动，钻孔主轴106的一端设有钻头连接部107，另一端枢接有主轴尾端轴承206；
[0010]主轴传动装置包括花键螺母102、花键同步轮103、主轴同步轮104和第一同步带105；花键螺母102安装于钻体框架3内一端，其转动部分连接花键同步轮103；第一同步带105套于花键同步轮103和主轴同步轮104外；主轴同步轮104安装于主轴电机101的输出轴上；钻孔主轴106的外周设有与花键螺母102匹配的花键槽；钻孔主轴106在进给单元2的驱使下基于花键螺母102进行轴向移动；
[0011]进给单元2包括进给电机201、进给丝杠202、进给螺母203和两对丝杠座204；两对
丝杠座204位于钻体框架3内，位于主轴单元1上方；进给丝杠202分别通过丝杠轴承212枢接于两丝杠座204上，进给螺母203套于进给丝杠202上；进给输出板205两侧分别连接两个进给螺母203，其中间开有通孔用于安装主轴尾端轴承206；进给电机201的输出轴上通过第一涨紧套210安装进给同步轮208，丝杠同步轮207通过第二涨紧套211安装于进给丝杠202端部；第二同步带209套于进给同步轮208与两丝杠同步轮207外；
[0012]控制单元控制装置和人机交互装置，用于控制、监测主轴电机101和进给单元2的运行参数。
[0013]所述钻孔主轴106另一端与主轴尾端轴承206间连接有低频振动部件405。
[0014]所述低频振动部件405外连接有保持支架406，保持支架406与进给输出板205固定，保证低频振动部件405的外圈不会随着低频振动部件405的内圈一起转动。
[0015]便携式自动钻削装置还包括钻头套301；钻头套301连接于钻体框架3一端外侧，其为一具有上端开口304和下端开口305的钻套容腔303；钻头连接部107穿出下端开口305；钻套容腔303侧面连接有抽吸开口302，用于匹配抽吸装置。
[0016]便携式自动钻削装置还包括钻体固定单元；钻体固定单元包括钻套定位凸台306、钻套卡接部307、钻模板308和底模板309；钻套定位凸台306固定于钻头套301的下端，钻套卡接部307设置于钻头套301下端边缘处；钻模板308与钻头套301端部连接；钻模板308上设有与钻套定位凸台306匹配的模板孔310、与钻套卡接部307匹配的模板卡接部311；钻模板308与底模板309连接，二者间夹持待制孔零件。
[0017]一种便携式自动钻削装置的制孔方法，在由复合材料层与金属材料层组成的叠层部件上制孔，包括步骤如下；
[0018]步骤1，选定加工刀具，使用通用机床匹配该加工刀具在由复合材料层401构成的单层部件进行钻削，测得该加工刀具在对该单层部件钻削过程中的最大扭矩值T1；
[0019]步骤2，利用人机交互装置，设置钻削复合材料层401的钻削参数1，设置钻削金属材料层402的钻削参数2，设置钻削力矩阈值T1，根据该叠层部件的总厚度设置进给单元2的总进给距离；
[0020]步骤3，装夹叠层部件，将复合材料层401朝向钻模板308侧，将钻套定位凸台306卡入模板孔310，将钻套卡接部307卡接于模板卡接部311；操作人使用人机交互装置启动钻孔，控制装置调用钻削参数1实施钻孔，钻孔过程中控制单元监测进给单元2设有的钻孔主轴力矩变化，当钻孔主轴力矩超过T1，调用钻削参数2钻孔；
[0021]步骤4，进给单元2完成总进给距离，进给单元2驱使主轴单元1退回至初始位置。
[0022]所述步骤2与步骤3之间增加步骤2A，将抽吸装置的抽吸输入侧连接抽吸开口302并开启抽吸装置。
[0023]本专利技术的有益效果是，提供一种便携式自动钻削装置，主轴电机通过主轴传动装置驱使钻孔主轴转动，钻孔主轴的一端设有钻头连接部；进给单元与主轴单元连接，进给动力装于驱使主轴单元以使钻孔主轴在其轴线方向移动；用于控制、监测所述主轴电机和所述进给动力装置的运行参数。使用这种便携式自动钻削装置，实现半自动钻孔要求，可以在钻削过程中改变加工参数为该材料的最优加工参数，可以对金属与复合材料组成的叠层部件进行加工且具有良好的加工效果。
附图说明
[0024]图1是本专利技术实施例1整体结构示意图1。
[0025]图2是本专利技术实施例1整体结构示意图2。
[0026]图3是本专利技术实施例1整体结构隐藏部分零部件后示意图1。
[0027]图4是本专利技术实施例1整体结构隐藏部分零部件后示意图2。
[0028]图5是本专利技术实施例1待加工零部件装夹示意图。
[0029]图6是本专利技术实施例1剖面示意图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种便携式自动钻削装置，其特征在于，该便携式自动钻削装置包括主轴单元(1)、进给单元(2)、钻体框架(3)和控制单元；钻体框架(3)为一侧面开口的箱体；钻体框架(3)一侧外设有两个第一电机支架(108)分别用于安装主轴电机(101)和进给电机(201)，该侧设有两通槽，用于实现同步带于钻体框架(3)内外联通；防护罩(404)安装于钻体框架(3)的侧面开口侧，用于遮挡主轴单元(1)和进给单元(2)；主轴单元(1)包括主轴电机(101)、主轴传动装置以及钻孔主轴(106)；主轴电机(101)通过主轴传动装置驱使钻孔主轴(106)转动，钻孔主轴(106)的一端设有钻头连接部(107)，另一端枢接有主轴尾端轴承(206)；主轴传动装置包括花键螺母(102)、花键同步轮(103)、主轴同步轮(104)和第一同步带(105)；花键螺母(102)安装于钻体框架(3)内一端，其转动部分连接花键同步轮(103)；第一同步带(105)套于花键同步轮(103)和主轴同步轮(104)外；主轴同步轮(104)安装于主轴电机(101)的输出轴上；钻孔主轴(106)的外周设有与花键螺母(102)匹配的花键槽；钻孔主轴(106)在进给单元(2)的驱使下基于花键螺母(102)进行轴向移动；进给单元(2)包括进给电机(201)、进给丝杠(202)、进给螺母(203)和两对丝杠座(204)；两对丝杠座(204)位于钻体框架(3)内，位于主轴单元(1)上方；进给丝杠(202)分别通过丝杠轴承(212)枢接于两对丝杠座(204)上，进给螺母(203)套于进给丝杠(202)上；进给输出板(205)两侧分别连接两个进给螺母(203)，其中间开有通孔用于安装主轴尾端轴承(206)；进给电机(201)的输出轴上通过第一涨紧套(210)安装进给同步轮(208)，丝杠同步轮(207)通过第二涨紧套(211)安装于进给丝杠(202)端部；第二同步带(209)套于进给同步轮(208)与两丝杠同步轮(207)外；控制单元控制装置和人机交互装置，用于控制、监测主轴电机(101)和进给单元(2)的运行参数。2.根据权利要求1所述的一种便携式自动钻削装置，其特征在于，所述钻孔主轴(106)另一端与主轴尾端轴承(206)间连接有低频振动部件(405)。3.根据权利要求2所述的一种便携式自动钻削装置，其特征在于，所述低频振动部...
【专利技术属性】
技术研发人员：常宇豪，李光正，陈家喧，马兴，齐帅东，王福吉，付饶，
申请(专利权)人：大连豪宇精巧装备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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