[实用新型]螺旋铣孔装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种螺旋铣孔装置，尤其涉及大型工件多孔系的高效加工、难加工材料生产中孔的高精度加工的螺旋铣孔方法与装置，属于切削加工技术领域。 

背景技术

装配制孔是飞机、大型飞行器制造装配的关键环节，制孔效率直接制约飞机总装周期，而制孔质量也将直接影响连接结构件的抗疲劳性能。对此，目前多采用传统的钻削加工技术。但是钻削制孔是一个连续的切削过程，对于导热较差的钛合金而言，钻削热量能迅速导致刀具的磨损失效。其次，传统钻削的轴向力很大，对于碳纤增强复合材料来说容易导致撕裂、劈裂、起毛、分层等致命性缺陷。此外，对于航空领域大量复杂孔系的装配制孔，采用传统的钻削方式需要大量的换刀操作，这直接影响装配制孔的生产效率。尤其随着航空结构件向着薄壁化、整体化和复杂化方向发展，机体结构长寿命、高质量、高效率、气动等方面的要求，使装配制孔比以往要求更高、更精；同时，复合材料、钛合金等难加工材料的用量大幅度增加，这些都为大飞机的装配采用新的制孔方法及其装置提出了明显需求。针对上述问题，目前一种基于螺旋铣削原理的制孔工艺，因具有切削力小、加工精度好、制孔效率高等优势，得到了国内外航空制造业及各大研究院所的高度重视。 

美国专利US2003/0143049、PCT/SE2008/050719、PCT/SE03/00467公开了几种螺旋铣孔方法及装置，其工作原理都比较接近，刀具的径向偏移均是通过分别具有偏心内孔的内、外壳体的相对运动产生两次偏心调节来实现，且每个装置都是利用三个驱动系统实现刀具的自转、公转和轴向进给。其优点是刀具的自转、公转、轴向进给三者的速度可单独控制，而且通过内外壳体相互运动进行偏心调节，使整个装置的质量偏心带来的振动得到了很好抑制。但其装置组成复杂，增添了影响制孔精度的干扰因素，并且重量较大，这对与其配套的工作平台的性能要求很高，如工业机器人。 

此外，中国申请(专利)号：200910068518.8，名称：螺旋铣孔方法及装置，该装置也是由刀具的自转系统、旋转驱动系统、轴向进给系统、径向偏移机构四部分组成，但其径向偏移是采用一个外为椭圆、内为圆孔的内套筒与一蜗轮蜗杆传动副来实现。刀具的旋转速度是由旋转驱动装置带动一级齿轮传动来控制，而刀具的轴向进给是由带有进排气量的阀体来控制。 

发明内容

本发明针对结构组成复杂易导致制造困难、制作成本高、加工精度难以保证以及重量大影响应用效益等方面的不足，基于螺旋铣削原理提出了一种利用一级丝杠传动实现刀具螺旋进给与以光栅尺辅助径向偏移定位的螺旋铣孔方法及装置。 

一种螺旋铣孔装置，其特征在于： 

该装置包括用以实现刀具的轴向进给与公转的螺旋进给机构、用以调节刀具相对孔轴线公转半径的径向偏移机构、用于带动刀具自转的自转机构； 

所述螺旋进给机构包括柱形壳体、通过滑槽安装于柱形壳体内的滑动支架、固定于滑动支架的公转电机、一端与公转电机输出轴相连并通过螺纹运动副安装于壳体内的柱形中空丝杠； 

所述刀具自转机构包括自转电机，自转电机通过所述径向偏移机构安装于上述柱形中空丝杠的另一端。 

所述径向偏移机构包括：用于与中空丝杠固定相连的支撑端盖、用于与自转电机固定相连的偏移滑块，偏移滑块上固定安装或加工有齿条，支撑端盖上安装有与偏移滑块的齿条配合的驱动齿轮；支撑端盖与偏移滑块之间还设置有与上述齿条平行的滑槽限位结构，设置有锁紧螺钉和并紧螺栓。在支撑端盖与偏移滑块之间还设置有用于表示偏移量的光栅尺。所述驱动齿轮的内孔一端被套装于径向偏移滑块的固定芯轴上，另一端为内六角的扭转固定孔。 

另外，上述刀具自转机构的电源供给是通过固定于中空丝杠底部的导电滑环与固定于滑动支架上的固定电极间的电性连接来实现。 

一种根据上述螺旋铣孔装置的螺旋铣孔方法，其特征在于包括以下步骤： 

步骤1、刀具通过径向偏移机构相对孔的中心轴线被调至一定的偏置状态实现加工孔半径调节；

步骤2、铣孔时，刀具的螺旋进给通过丝杠副实现，而刀具自转通过自转电机实现；