一种激光螺旋铣磨制孔复合装置的制作方法

本发明涉及一种激光复合装置，具体是一种适用于难加工复合材料孔的加工的激光螺旋铣磨制孔复合装置，属于机械加工技术领域。

背景技术：

为满足我国航空、航天事业的实际需求，目前大量的新型复合材料在航空、航天器中所占的比例越来越高，典型的右碳纤维复合材料、玻璃纤维增强复合材料、石英陶瓷基增强型复合材料。以上材料的优点就是硬度高、耐腐蚀、耐高温、强度高、质量小，但与此同时带来的是问题是使用以上材料的装备可加工性差。尤其是在难加工材料的制孔过程中极易出现分层、毛刺、分解和纤维拔出等问题，采用传统的钻孔技术难以解决以上问题。

各种飞行器在装配过程中需要加工各种不同规格的高质量装配孔，装配孔加工质量的高低，直接影响航空、航天器的使用寿命。目前激光制孔和螺旋铣磨制孔是针对难加工材料提出的新型制孔工艺，通过可调整半径的激光切割可以实现不同孔径的加工，但是加工的孔易出现锥孔、孔壁灼伤等缺陷，但是复合材料孔的进口、出口位置的毛刺控制效果好，螺旋铣磨制孔的精度高，但是出口、入口易形成毛刺，中间易出现纤维断层。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种激光螺旋铣磨制孔复合装置，能够有效弥补现有复合材料制孔技术中所加工孔多毛刺、孔精度低等缺点，特别适用于难加工复合材料孔的加工。

为实现上述目的，本激光螺旋铣磨制孔复合装置包括进给基座、进给滑套、主轴套筒、调整轴端盖、公转主轴、滚针轴承、调整轴端盖、激光发生器和高速电主轴固定端盖、激光发生器、高速电主轴、可拆卸刀柄、磨头、调整轴、主轴轴承、主轴轴承外套筒、主轴轴承内套筒、润滑油嘴、公转电机、公转电机固定板、公转电机调整套筒、涨紧轮、公转小带轮、调整轴支撑轴承、公转小带轮、主轴连接盖、力矩电机安装座、锁紧螺母、电磁抱闸、力矩电机、角度编码器、编码器安装座、高速电主轴导线、激光发生器导线、力矩电机导线、电磁抱闸和编码器导线、导电滑环、滑环固定套、编码器读数头、进给带轮预紧轮、进给电机带轮、进给丝杠带轮、导向杆固定盖、直线轴承、导向杆、进给电机、减速机、丝杠螺母、丝杠轴承、进给带轮涨紧轮、固定压盖、真空排屑、固定底板、固定螺钉；

激光发生器轴线o3与公转主轴轴线o4重合，与调整轴轴线偏心距e；

高速电主轴轴线o1与调整轴轴线o2的偏心距e；

所述的激光发生器和高速电主轴安装在调整轴的两个偏心孔内，通过激光发生器和高速电主轴固定端盖固定在调整轴端面；

所述的调整轴通过滚针轴承和角接触轴承支撑安装在公转主轴的偏心孔内；

所述的公转主轴、主轴连接盖、滑环固定套通过螺钉连接，通过公转电机固定板连接的公转电机驱动带轮使公转主轴系统低速转动进给；

所述的电磁抱闸、力矩电机、角度编码器安装在主轴连接盖和滑环固定套的偏心孔内，力矩电机依据角度指令和闭环角度编码器控制调整轴转动设定的角度；

所述的公转主轴安装在主轴套筒内，主轴套筒带动整个主轴系统在进给滑套内完成轴向进给，进给滑套安装在基座中；

所述的进给电机、减速机和公转电机全部固定于主轴轴承端盖上；

所述的丝杠螺母、导向杆、直线轴承安装在进给基座上；

所述的固定压盖安装在固定底板上，真空排屑气管插入固定压盖的排气孔内，还包括固定螺钉。

与现有技术相比，本发明的优点是：

1.制孔精度高，本发明采用激光的快速切割和螺旋铣磨的修正，兼具了两者在制孔方面的优点，极大提高制孔精度。

2.制孔效率高，本发明的激光的旋转切割替代插补切割，极大提高激光制孔的效率。

3.制孔适应高，本发明的激光切割和螺旋铣磨可完成不同孔径的孔的加工，同时可便携使用，尤其在飞机天线罩内的孔加工位置单独使用，不受空间限制。

4.成本低，本发明的复合制孔工艺可替代传统的使用金刚石定制钻头的孔加工工艺，将低刀具使用成本。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的右视图；

图3是本发明进给状态的结构示意图；

图4是可拆卸固定基座部件的结构示意图。

图中：o1-高速电主轴轴线，o2—高速电主轴轴线，o3—激光发生器轴线，o4—公转主轴轴线，1—进给基座，2—进给滑套，3—主轴套筒，4—调整轴端盖，5—公转主轴，6—滚针轴承，7—调整轴端盖，8—激光发生器和高速电主轴固定端盖，9—激光发生器，10—高速电主轴，11－可拆卸刀柄，12－磨头，13－调整轴，14－主轴轴承，15－主轴轴承外套筒，16－主轴轴承内套筒，17－润滑油嘴，18－公转电机，19－公转电机固定板，20－公转电机调整套筒，21－涨紧轮，22—公转小带轮，23—调整轴支撑轴承，24—公转小带轮，25—主轴连接盖，26—力矩电机安装座，27—锁紧螺母，28—电磁抱闸，29－力矩电机，30－角度编码器，31－编码器安装座，32—高速电主轴导线，33—激光发生器导线，34—力矩电机导线，35—电磁抱闸和编码器导线，36—导电滑环，37—滑环固定套，38—编码器读数头，39—进给带轮预紧轮，40—进给电机带轮，41—进给丝杠带轮，42—导向杆固定盖，43—直线轴承，44—导向杆，45—进给电机，46—减速机，47—丝杠螺母，48—丝杠轴承，49—进给带轮涨紧轮，50—固定压盖，51—真空排屑，52—固定底板，53—固定螺钉。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施方案作进一步的具体说明。

如图1至图4所示，本激光螺旋铣磨制孔复合装置，包括进给基座1、进给滑套2、主轴套筒3、调整轴端盖4、公转主轴5、滚针轴承6、调整轴端盖7、激光发生器和高速电主轴固定端盖8、激光发生器9、高速电主轴10、可拆卸刀柄11、磨头12、调整轴13、主轴轴承14、主轴轴承外套筒15、主轴轴承内套筒16、润滑油嘴17、公转电机18、公转电机固定板19、公转电机调整套筒20、涨紧轮21、公转小带轮22、调整轴支撑轴承23、公转小带轮24、主轴连接盖25、力矩电机安装座26、锁紧螺母27、电磁抱闸28、力矩电机29、角度编码器30、编码器安装座31、高速电主轴导线32、激光发生器导线33、力矩电机导线34、电磁抱闸和编码器导线35、导电滑环36、滑环固定套37、编码器读数头38、进给带轮预紧轮39、进给电机带轮40、进给丝杠带轮41、导向杆固定盖42、直线轴承43、导向杆44、进给电机45、减速机46、丝杠螺母47、丝杠轴承48、进给带轮涨紧轮49、固定压盖50、真空排屑51、固定底板52、固定螺钉53。

所述的激光发生器轴线o3与公转主轴轴线o4重合，与调整轴轴线偏心距e。

所述的高速电主轴轴线o1与调整轴轴线o2的偏心距e。

所述的激光发生器9和高速电主轴10安装在调整轴的两个偏心孔内，通过激光发生器和高速电主轴固定端盖8固定在调整轴端面。

所述的调整轴13通过滚针轴承6和角接触轴承23支撑安装在公转主轴5的偏心孔内。

所述的公转主轴5、主轴连接盖25、滑环固定套37通过螺钉连接，通过公转电机固定板19连接的公转电机18驱动带轮使公转主轴系统低速转动进给。

所述的电磁抱闸28、力矩电机29、角度编码器30安装在主轴连接盖25和滑环固定套37的偏心孔内，力矩电机29依据角度指令和闭环角度编码器30控制调整轴13转动设定的角度。

所述的公转主轴5安装在主轴套筒3内，主轴套筒3带动整个主轴系统在进给滑套2内完成轴向进给，进给滑套2安装在基座中。

所述的进给电机45、减速机46和公转电机18全部固定于主轴轴承端盖上。

所述的丝杠螺母47、导向杆44、直线轴承43安装在进给基座上。

所述的固定压盖50安装在固定底板52上，真空排屑51气管插入固定压盖50的排气孔内，还包括固定螺钉53，此固定部件属于可拆卸零件，在用激光制孔工艺过程中拆除，螺旋铣磨制孔工艺中安装使用。

进行激光螺旋铣磨制孔时，所述的制孔过程前，拆除该装置的装有磨头的可拆卸刀柄11；所述的电磁抱闸28断电松开，力矩电机29根据角度指令和角度编码器30的反馈，驱动调整轴3转动一定的角度，实现激光发生器轴线o3与公转主轴轴线的o4偏离，所述的激光发生器的轴线o3偏移量与制孔半径相同；所述的电磁抱闸28将调整轴3和公转轴5锁死，公转电机18通过涨紧轮21、公转小带轮22驱动公转轴5公转，激光发生器9在公转轴3的偏心孔内随公转轴3同时转动，同时完成复合材料孔的切割加工；所述的力矩电机29可在一定范围内对激光切割孔的孔径大小进行调整，一次批量完成不同规格孔的加工；所述的激光发生器9切割孔具有一定的缺陷，需要螺旋铣磨对加工孔进行进一步修正，将带有磨头的可拆卸刀柄11安装在高速电主轴10的轴端；固定部件通过固定螺钉53与进给基座1相连，压盖50贴紧工件表面，真空排屑51开启；所述的电磁抱闸28松开，力矩电机29根据角度指令和角度编码器30的反馈，驱动调整轴3转动一定的角度，实现高速电主轴轴线o1与公转主轴轴线o4的偏离，满足加工孔的孔径要求；所述的电磁抱闸28将调整轴和公转轴锁死，公转电机通过带轮驱动公转主轴5公转，高速电主轴10带动磨头高速旋转对孔壁进行磨削加工，且和公转主轴3一起偏心转动，保证制孔的圆度，进给电机45通过丝杠47驱动公转系统进行轴向进给，通过三者的复合运动，完成已加工孔的螺旋铣磨修正。所述的力矩电机可根据激光发生器切割的孔径大小调整调整轴的转动角度，依次完成激光发生器切割的不同规格孔的修正加工。