自动螺旋铣孔装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种用于大型工件多孔系的自动螺旋铣孔装置，所述装置包括L型的支架，以及设置在支架上的公转半径调节机构、刀具自转调速机构、螺旋进给机构。本实用新型专利技术既能用作手持式螺旋制孔工具，也可作为机器人自动制孔系统的末端执行单元，且能大大提高大型工件多孔系加工的质量与效率。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术公开了一种用于大型工件多孔系的自动螺旋铣孔装置，属于柔性切削加工

技术介绍
随着国产支线飞机ARJ21成功投产以及大客C919研制不断推进，如何提高大型骨架件装配制孔的质量与效率成为了整机总装阶段的研究热点。机器人化自动制孔系统，是今后飞机大型、超大型工件智能化制孔的发展主流。但该类制孔系统由于多采用传统的钻孔技术，导致制孔时轴向力过大，目前仅适用于小孔径的加工场合，而且钻孔工艺往往需要采用多道组合工序，需要设置大量的换刀环节。为了满足不同航空材料的大孔径制孔要求，尤其是钛合金、碳纤增强复合材料、高强度航空铝合金等难加工材料，迫切需要开发一些面向大型工件的新型高效精密制孔装置。螺旋铣孔，也称为轨道式铣孔，是一项以铣削方式对实体工件直接制孔的新技术，它不是钻削与铣削两种加工方法的简单组合，而是利用刀具相对工件的三维螺旋进给完成孔的加工。制孔时，刀具相对待制孔轴线的偏置，使该项技术具有了一刀加工多种孔径的功能，同时能通过较少工序使孔在位置精度、形状精度、表面粗糙度等方面达到规定的使用要求。因此，基于螺旋铣孔技术的机器人化制孔系统在航空、航天、造船等领域的大型工件高效精密制孔中具有广阔的应用前景。至今，国内外航空领域相继出现一些基于螺旋铣孔技术的制孔装置专利报导。如，美国专利PCT/SE2008 /050719、US2003/0143049、PCT/SE03/00467 公开了几种螺旋铣孔装置，这些装置都包括刀具公转半径调节系统、刀具自转系统、刀具公转系统、刀具轴向进给系统。四个子系统均采取独立控制，使整个装置集成度不高，导致整机质量偏重，这对与之配套的工作平台的性能要求很高，尤其是关节型机械手。又如，中国专利CN101633060A公开的一种自动螺旋铣孔单元，该铣孔单元主要包括由刀具自转系统、径向偏移系统、公转系统三部分，但此螺旋铣孔单元因缺少轴向进给系统，使其工程应用受到了一定限制。再如，中国专利CN101664821A公开的一种铣孔装置，该装置具有公转半径调节功能，但公转半径的大小因受到传动齿轮尺寸的制约，使部分小孔径的加工难以完成，而且其轴向进给系统没有给出相关实施详案。另外，中国专利CN101786180A、CN102145405 A公开了两种螺旋铣孔装置，这两种螺旋铣孔装置都不具备公转半径自动调节功能，因而使孔的加工效率受到了一定影响。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是现有螺旋铣孔装置设计方案存在自动化程度不高、组成结构复杂、整机重量偏大。为解决上述技术问题，本技术采用的技术方案是:一种用于大型工件多孔系的自动螺旋铣孔装置，包括L型的组合支架、设置在组合支架上的螺旋进给机构，以及装于螺旋进给机构内部的公转半径调节机构、刀具自转调速机构；组合支架:包括水平方向的底板、垂直方向的背板；螺旋进给机构:包括轴向进给壳体、丝杆、支撑筒，以及位于支撑筒内的轴向滑块；轴向进给壳体的底部通过滑块与组合支架底板上导轨滑动相连；支撑筒位于背板的后部，其内壁上沿轴向设有导向条，导向条与轴向滑块的外侧面之间以滑轨副连接；轴向进给驱动输出轴上设有主动齿轮，与主动齿轮相啮合的从动齿轮套接在丝杆的输入端；丝杆从后向前依次贯穿装于轴向滑块上轴承一、背板以及过渡端盖一的组合轴承后，其输出端插入过渡端盖二内孔；与过渡端盖一相连的轴向进给壳体通过两端内孔的轴承与公转壳体相连，轴向进给壳体公转壳体小端设有一个偏心内孔；公转半径调节机构:包括与公转壳体内孔端面相连的支撑端盖、装于支撑端盖上的公转半径调节驱动，以及内啮合的小齿轮和大齿轮；公转半径调节驱动输出轴连接小齿轮，大齿轮连接刀具自转调速机构；支撑端盖也设有一个偏心内孔；刀具自转调速机构:包括自转壳体、自转壳体端盖、刀杆、刀具、设置在自转壳体内的自转驱动；自转壳体安装于公转壳体的偏心孔内，其与偏心孔内壁之间还设有连接轴承一，其输入端穿过轴承二，并套接有前述大齿轮；自转驱动装于自转壳体端盖的偏心孔内，其输出轴连接刀杆；刀杆前端装有刀具，采用螺母夹紧。为提高组合支架的支撑效果，支架还包括两个直角三角形的加强板，加强板的两条直角边分别贴合连接底板和背板。为保证丝杆的旋转运动能实现刀具的螺旋进给，上述丝杆与公转壳体的过渡端盖二采用花键连接，并用防松螺母轴向并紧，同时丝杆与轴向进给壳体的过渡端盖一的组合轴承过盈相配。为保证铣孔装置具备多种制孔功能，公转壳体与支撑端盖装配后，两者的偏心孔同轴；公转壳体与自转壳体端盖两者的偏心内孔的偏心量大小相等，且位于初始状态时两者偏向相反，从而实现:当公转半径为零时，制孔方式为传统钻孔；当公转半径不等于零时，制孔方式为螺旋铣孔。作为本技术的一种改进方案，自转驱动采用气动马达或电主轴。本技术具有如下效果:1、刀具公转半径调整采取驱动装置自动控制，既实现了一刀多孔的功能，也使公转半径的调节精度得到很好保证，这大大提高了制孔的效率与质量；2、通过一根多功能丝杆和一个驱动装置实现刀具螺旋进给，简化了结构组成，降低了整机重量；3、传动方式均采用内啮合的齿轮组件，保证了装置的驱动能力，缩小了装置的径向尺寸；4、装置的各运动部件之间均采用精密轴承或高精度直线导轨副进行互配连接，能有效保证螺旋铣孔的加工精度。附图说明图1为本技术自动螺旋铣孔装置的立体图。图2为本技术自动螺旋铣孔装置的结构示意图。图3为图2俯视图。图1、图2、图3中标号名称:100、螺旋进给机构，101、支撑筒，102、轴向进给驱动，103、轴向滑块，104、主动齿轮105、从动齿轮，106、轴承一，107、轴承端盖一，108、丝杆，109、组合轴承端盖，110、过渡端盖一，111、组合轴承，112、防松螺母，114、轴承二，115、过渡端盖二，116、公转壳体，117、轴向进给壳体，118、滑块，119、轴承五，120、轴承端盖五，121、导向条；200、公转半径调节机构，201、支撑端盖，202、公转调节驱动，203、小齿轮，204、大齿轮，205、轴承三，206、轴承端盖三，207、轴承四；300、刀具自转调速机构，301、自转驱动，302、自转壳体，303、自转壳体端盖，304、螺钉，305、刀杆，306、螺母，307、刀具;400、组合支架，401、底板，402、背板，403、加强板，404、滑轨。具体实施方式以下结合附图和具体实施实例对本技术的自动螺旋制孔装置及方法进行详细阐述。图1和图2所示为本技术公开的一种用于大型工件多孔系的自动螺旋铣孔装置，该装置主要包括L型的组合支架400、设置在组合支架400上的螺旋进给机构100，以及装于螺旋进给机构100内部的公转半径调节机构200、刀具自转调速机构300 ；组合支架400包括水平方向的底板401、垂直方向的背板402、两个直角三角形的加强板403，加强板403的两条直角边分别贴合连接底板401和背板402，并设置在支架400轴向的两侧；螺旋进给机构100包括轴向进给壳体117、支撑筒101，以及位于支撑筒101内的轴向滑块103和丝杆108 ;支撑筒101设置在背板402的后部；轴向滑块103外侧面与支撑筒101内孔壁上导向条121以滑轨副连接，其端面装有轴向进给驱动102 ;本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于大型工件多孔系的自动螺旋铣孔装置，其特征在于：包括L型的组合支架（400）、设置在组合支架（400）上的螺旋进给机构（100），以及装于螺旋进给机构（100）内部的公转半径调节机构（200）、刀具自转调速机构（300）；?组合支架（400）：包括水平方向的底板（401）、垂直方向的背板（402）；?螺旋进给机构（100）：包括轴向进给壳体（117）、丝杆（108）、支撑筒（101），以及位于支撑筒（101）内的轴向滑块（103）；轴向进给壳体（117）的底部通过滑块（118）与组合支架（400）底板上导轨（404）滑动相连；支撑筒（101）位于背板（402）的后部，其内壁上沿轴向设有导向条（121），导向条（121）与轴向滑块（103）的外侧面之间以滑轨副连接；轴向进给驱动（102）输出轴上设有主动齿轮（104），与主动齿轮（104）相啮合的从动齿轮（105）套接在丝杆（108）的输入端；丝杆（108）从后向前依次贯穿装于轴向滑块上轴承一（106）、背板（402）以及过渡端盖一（110）的组合轴承（111）后，其输出端插入过渡端盖二（115）内孔；与过渡端盖一（110）相连的轴向进给壳体（117）通过两端内孔的轴承（114/119）与公转壳体（116）相连，轴向进给壳体（117）公转壳体（116）小端设有一个偏心内孔；?公转半径调节机构（200）：包括与公转壳体（116）内孔端面相连的支撑端盖（201）、装于支撑端盖（201）上的公转半径调节驱动（202），以及内啮合的小齿轮（203）和大齿轮（204）；公转半径调节驱动（202）输出轴连接小齿轮（203），大齿轮（204）连接刀具自转调速机构（300）；支撑端盖（201）也设有一个偏心内孔；?刀具自转调速机构（300）：包括自转壳体（302）、自转壳体端盖（303）、刀杆（305）、刀具（307）、设置在自转壳体（302）内的自转驱动（301）；自转壳体（302）安装于公转壳体（116）的偏心孔内，其与偏心孔内壁之间还设有连接轴承四（207），其输入端穿过轴承三（205），并套接有前述大齿轮（204）；自转驱动（301）装于自转壳体端盖（303）的偏心孔内，其输出轴连接刀杆（305）；刀杆（305）前端装有刀具（307），采用螺母（306）夹紧。...

【技术特征摘要】
1.一种用于大型工件多孔系的自动螺旋铣孔装置，其特征在于:包括L型的组合支架(400)、设置在组合支架(400)上的螺旋进给机构(100)，以及装于螺旋进给机构(100)内部的公转半径调节机构(200)、刀具自转调速机构(300); 组合支架(400):包括水平方向的底板(401)、垂直方向的背板(402)； 螺旋进给机构(100):包括轴向进给壳体(117)、丝杆(108)、支撑筒(101)，以及位于支撑筒(101)内的轴向滑块(103);轴向进给壳体(117)的底部通过滑块(118)与组合支架(400)底板上导轨(404)滑动相连；支撑筒(101)位于背板(402)的后部，其内壁上沿轴向设有导向条(121)，导向条(121)与轴向滑块(103)的外侧面之间以滑轨副连接；轴向进给驱动(102)输出轴上设有主动齿轮(104)，与主动齿轮(104)相啮合的从动齿轮(105)套接在丝杆(108)的输入端；丝杆(108)从后向前依次贯穿装于轴向滑块上轴承一(106)、背板(402)以及过渡端盖一(110)的组合轴承(111)后，其输出端插入过渡端盖二(115)内孔；与过渡端盖一(110 )相连的轴向进给壳体(117 )通过两端内孔的轴承(114/119 )与公转壳体(116)相连，轴向进给壳体(117)公转壳体(116)小端设有一个偏心内孔； 公转半径调节机构(200):包括与公转壳体(116)内孔端面相连的支撑端盖(201)、装于支撑端盖(201)上的公转半径调节驱动(202)，以及内啮合的小齿轮(203)和大齿轮(204);公转半径调节驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：单以才，李一民，章婷，舒平生，聂睿瑞，任长春，
申请(专利权)人：南京信息职业技术学院，
类型：实用新型
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