专利名称：螺旋铣孔单元的制作方法
技术领域：
本发明涉及铣孔单元，具体涉及螺旋铣孔单元。
背景技术：
现在我国正处于制造技术快速发展的时期，切削加工作为制造技术的主要基础工 艺，随着制造技术的发展，取得了很大进步，进入了以发展高速切削、开发新的切削工艺和 加工方法、提供成套技术为特征的发展新阶段。航空航天是制造业最为重要的组成部分之 一，是高新技术最为富集的产业。在航空制造中，大量零部件都需要进行装配，需要加工成 千上万的孔，对此类航空装配孔要实现高效、高精度、高质量加工，需要一种新型技术来代 替传统钻孔技术。PCT申请PCT/SE94/00085公开了一种制孔的手动工具。该专利包括一个可以绕 其自身的轴线和一个主轴线旋转的刀具夹具，一个用于沿位于该点表面的垂直方向上调节 该刀具夹具的转动轴线部件，一个相对于工件的轴向进给部件，一个用于调节刀具夹具的 主轴线和旋转轴线之间的径向距离的部件。尽管上述专利内容总结了一些原理，但是这种已公开的手动工具不能提供一种切 实可行的使用性方案而且它远不能满足航空领域中对孔加工质量的要求。因为它的明显 缺陷在于定位靠手动，这样严重影响到孔的位置精度，而且手持，不能提供太大的刚度，这 也会影响到孔的同轴度和表面质量。对于该手动工具的一个基本要求就是质量轻和便于使 用，而该专利并没有提供一种结构紧凑且质量轻的设计方案。天津大学申请的2009103060 . 8 “自动螺旋铣孔单元”，同样是利用了螺旋铣孔 工艺来解决航空难加工材料的制孔问题，相对于PCT/SE94/00085具有自动化的特点。但是 它没有给出气动马达进气与排气的合理通道，而且结构上实现公转的旋转电机位于单元前 端，增加了单元的轴向尺寸，且不利于单元后端供气系统以及控制电路的铺设。且刀具偏移 定位靠旋转电机的电磁刹车力矩，固定不可靠，且制造单元所需零部件成本较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种精度高、调节方便并且尺寸小 的螺旋铣孔单元。本发明的螺旋铣孔单元，它包括两端通过轴承连接在轴承座上的机身主体，在所 述的机身主体内开有其纵截面为长方形的第一通孔，在所述的第一通孔内装有马达滑座， 在所述的马达滑座内部开有第二通孔并且其外壁为长方形，直线电机固定在机身主体内并 且其螺母的轴线沿垂直于马达滑座的轴线方向设置，直线电机的螺母与马达滑座外壁固连 以带动马达滑座在上下方向上移动，气动马达通过固定法兰固定在马达滑座前端，在所述 的气动马达的输出轴上连接有刀具，所述的马达滑座通过轴线定位装置在其轴线方向与第 一通孔固定设置，在机身主体右端面上连接有第一齿轮，所述的第一齿轮通过与其啮合配 合的并且安装在步进电机的输出轴上的第二齿轮与步进电机相连。
本发明的突出优点是本装置单元内部各部件系统位置合理、加工和使用过程中可靠性和精度高，组装 单元样机便利。本装置采用直线电机运用于刀具偏移系统，精度高，定位准确，且在加工过 程中直线电机断电自锁，不会受到其他电磁干扰，且固定可靠。本装置刀具切削主运动采用 气动马达，气动马达可以运用电动阀控制以及公转系统运用的步进电机均为电信号控制， 易于实现整个单元样机的智能控制，该单元可以嵌入到大飞机装配中心的自动钻铆系统， 组成柔性化、智能化航空装配系统，也可以与机械手配合使用，能够精确定位，调节方便，集 成控制。采用本单元能明显提高孔的工艺的效率，只需要一把刀具就可以加工不同直径高 质量的孔，减少了换刀时间，不需要再进行精加工，这样大大提高了效率。而且它是便携式 的，在同样的精度条件下，大大降低了对大型，高精度机床的依赖，同时可以和机械手联合， 能够完成飞机整部件装配整体装配中高精度制孔的工作，提高制孔效率30 % 40 % ；同时 相对于传统的打孔技术，螺旋铣孔显著的提高了孔质量和强度。螺旋铣孔属于断续间歇的 切削，较低的铣削力使得所加工的孔无毛刺。散热快，切削温度低。刀具直径比孔小，切屑 很好的得到排除，极大地降低孔表面的粗糙度，在加工复合型材料的情况下，消除了以往传 统打孔由于刀尖钝化导致的脱层、剥离，孔表面质量低的情况。
图1是本发明的螺旋铣孔单元的主视剖视图；图2是图1所示的单元的侧视图。
具体实施例方式下面结合具体的实施例，并参照附图，对本发明做进一步的说明如图所示的本发明的螺旋铣孔单元，它包括两端通过轴承2连接在轴承座1上的 机身主体4，在所述的机身主体4内开有其纵截面为长方形第一通孔，在所述的第一通孔内 装有马达滑座10，在所述的马达滑座10内部开有第二通孔并且其外壁为长方形，直线电机 6固定在机身主体内并且其螺母的轴线沿垂直于马达滑座的轴线方向设置，直线电机的螺 母与马达滑座外壁固连以带动马达滑座在上下方向上移动，气动马达12通过固定法兰11 固定在马达滑座左端，在所述的气动马达的输出轴上连接有刀具13，所述的马达滑座10通 过轴线定位装置在其轴线方向与第一通孔固定设置，在机身主体右端面上连接有与第二齿 轮7啮合配合的第一齿轮5，第二齿轮7安装在步进电机8的输出轴上。所述的轴线定位装置用于马达滑座在左右方向上的定位，轴线定位装置可以包括 设置在马达滑座左侧外壁上的定位块，在所述的第一通孔内设置有阶梯结构，定位块靠在 阶梯结构上相接触配合设置，在机身主体的第一通孔的右端连接有端盖环9，所述的在马达 滑座的右端面与端盖环9相接触配合。直线电机的螺母优选的通过长方形第一通孔的长边侧与马达滑座外壁固连，这样 由于马达滑座为长方形可以充分利用马达滑座长边侧的大壁厚提供直线电机的安装空间， 可以减少单元径向尺寸。本装置的工作原理如下刀具13在绕着刀具中心线自转的同时又在绕着机身主体4轴线公转，这样用螺旋铣的加工工艺来实现孔的加工。刀具的自转由气动马达12或电 主轴来实现的。径向偏移是通过直线电机6驱动马达滑座10和机身主体4相对位置实现 的。公转是通过轴承2支撑整个机身主体4在步进电机8通过齿轮5、7啮合驱动实现的。主轴的前端是刀具。刀具通过ER夹头方式被固定在气动马达上。连接方式气动马达12和马达滑座10的连接是靠固定法兰11实现的，固定法兰 11 一部分加紧气动马达12的夹持部分，另一部分靠螺母紧固在马达滑座10上；马达滑座 10靠自身的结构实现在机身主体4内的向左的轴向定位，而右端靠端盖环9固定，在上下 方向马达滑座10与机身主体4可以相对滑移，实现刀具的径向进给；直线电机6固定在机 身主体4内，其螺母部分与马达滑座10固连，实现自动化进给，且在加工中可以靠直线电机 6实现自锁；机身主体4靠轴承2安装在轴承座1内，第一齿轮5可以靠键连接与机身主体 4连接，步进电机8固结在轴承座1的基体上，靠第一齿轮5和第二齿轮7的外啮合传递动 力，实现机身主体4的转动，即刀具13绕机身主体4的公转运动。控制方式气动马达的转速控制是靠电动阀实现的，电动阀的阀芯开度可以连续 变化，达到实现气动马达无级调速。偏移机构直线电机的控制是由驱动器来实现的，定位精 度高，直线电机的丝杠螺母结构为自锁结构为刀具加工时提供了可靠的固定。公转是由步 进电机实现的精度控制高。
权利要求
1.螺旋铣孔单元，其特征在于它包括两端通过轴承连接在轴承座上的机身主体，在 所述的机身主体内开有其纵截面为长方形的第一通孔，在所述的第一通孔内装有马达滑 座，在所述的马达滑座内部开有第二通孔并且其外壁为长方形，直线电机固定在机身主体 内并且其螺母的轴线沿垂直于马达滑座的轴线方向设置，直线电机的螺母与马达滑座外壁 固连以带动马达滑座在上下方向上移动，气动马达通过固定法兰固定在马达滑座前端，在 所述的气动马达的输出轴上连接有刀具，所述的马达滑座通过轴线定位装置在其轴线方向 与第一通孔固定设置，在机身主体右端面上连接有第一齿轮，所述的第一齿轮通过与其啮 合配合的并且安装在步进电机的输出轴上的第二齿轮与步进电机相连。
2.根据权利要求1所述的螺旋铣孔单元，其特征在于直线电机的螺母通过长方形第 一通孔的长边侧与马达滑座外壁固连。
全文摘要
本发明公开了螺旋铣孔单元，它包括机身主体，在机身主体内开有第一通孔，在第一通孔内装有马达滑座，在马达滑座内部开有第二通孔，直线电机固定在机身主体内，直线电机的螺母与马达滑座外壁固连，气动马达固定在马达滑座前端，在气动马达的输出轴上连接有刀具，马达滑座在其轴线方向与第一通孔固定设置，在机身主体右端面上连接有第一齿轮，第一齿轮通过与其啮合配合的并且安装在步进电机的输出轴上的第二齿轮与步进电机相连。本装置采用直线电机运用于刀具偏移系统，精度高，定位准确。本装置刀具切削主运动采用气动马达，气动马达可以运用电动阀控制以及公转系统运用的步进电机均为电信号控制，易于实现整个单元样机的智能控制。
文档编号B23C9/00GK102049555SQ20111000847
公开日2011年5月11日 申请日期2011年1月14日 优先权日2011年1月14日
发明者孙晓太, 王海艳, 王 琦, 秦旭达, 陆翠 申请人:天津大学