一種打孔裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種打孔裝置。所述的裝置中的定位擋板固定于光學(xué)平臺上。結(jié)構(gòu)相同的打孔部件Ⅰ、打孔部件Ⅱ?qū)ΨQ設(shè)置在光學(xué)平臺上，打孔部件Ⅰ、打孔部件Ⅱ中的平移臺分別與光學(xué)平臺固定連接。打孔部件Ⅰ、打孔部件Ⅱ中的平移臺上固定連接有主軸座，主軸與主軸座固定連接，彈簧夾頭安裝在主軸上，鉆頭安裝在彈簧夾頭上。平移臺Ⅲ與光學(xué)平臺固定連接，所述的轉(zhuǎn)接件固定在平移臺Ⅲ上，轉(zhuǎn)接件上固定設(shè)置有夾具。本實用新型尤其適用于對任意對稱或非對稱結(jié)構(gòu)、且材質(zhì)為碳纖維復(fù)合材料的工件進行制孔。本實用新型避免了打孔出口處出現(xiàn)毛刺、撕裂和分層的問題，不僅可完成高質(zhì)量單孔的制作，而且能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量臺階孔的制作。本實用新型操作簡單，制作成本低，生產(chǎn)效率高。
【專利說明】
一種打孔裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于制孔技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種打孔裝置，能夠用于碳纖維復(fù)合材料的制孔。
【背景技術(shù)】
[0002]由于碳纖維復(fù)合材料(CFRP)具有比強度高、比剛度大、可顯著降低航空航天器的重量，可設(shè)計性強及良好的抗疲勞性能和耐腐蝕性等其他傳統(tǒng)材料不可比擬的優(yōu)越性質(zhì)，因此在航空航天領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。復(fù)合材料在飛機上的用量和應(yīng)用部位已成為衡量飛機結(jié)構(gòu)先進性的重要指標(biāo)之一。目前復(fù)合材料不僅在大飛機制造上得到廣泛應(yīng)用，而且在各型號無人機制造上的應(yīng)用也呈快速增長趨勢。
[0003]在碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件的連接中，機械連接是最主要的連接形式，而孔加工由于數(shù)量多、難度大是碳纖維復(fù)合材料后加工中極為重要的工序。其質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到碳纖維復(fù)合材料制件，以致整個飛機的質(zhì)量。連接孔的加工質(zhì)量直接關(guān)系到飛機的裝配質(zhì)量和飛機壽命。由于碳纖維復(fù)合材料是非均質(zhì)和各向異性的，且碳纖維的硬度很高，所以復(fù)合材料的機械加工與金屬材料有著本質(zhì)的區(qū)別，因此在復(fù)合材料制孔時采用傳統(tǒng)的鉆削金屬的方法將產(chǎn)生較多的問題。制孔時任何質(zhì)量問題都會形成產(chǎn)品的缺陷，導(dǎo)致零件報廢。據(jù)統(tǒng)計，飛機在最后組裝時，制孔不合格率要占全部復(fù)合材料零件報廢率的60%以上。
[0004]在碳纖維復(fù)合材料制孔過程中，軸向力的大小直接影響制孔質(zhì)量，是造成孔壁周圍材料分層，孔入、出口撕裂，毛刺等重大缺陷的主要因素。采用高的主軸轉(zhuǎn)速和低的進給速度有利于減小軸向力，但是這要么對機床提出更高的要求，要么會降低加工效率。
[0005]在制孔過程中，隨著切削深度增加，材料未切削厚度減小，碳纖維復(fù)合材料的臨界軸向力也隨之下降，當(dāng)制孔產(chǎn)生的軸向力超過其臨界軸向力時，將在孔的出口側(cè)出現(xiàn)分層等加工缺陷，出口處殘留較多未切斷的纖維毛刺，斷口處的加工質(zhì)量比較粗糙，有一些纖維裸露在孔邊緣附近，此外，過大的軸向力還導(dǎo)致了出口撕裂缺陷的產(chǎn)生。通常，碳纖維復(fù)合材料的毛刺缺陷可以通過銼刀或者進一步鉸孔消除，然而，撕裂和分層缺陷更為嚴(yán)重，一旦出現(xiàn)，幾乎無法修復(fù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中在碳纖維復(fù)合材料制孔出口處出現(xiàn)毛刺、撕裂和分層的問題，本實用新型提供一種打孔裝置，能夠用于碳纖維復(fù)合材料的制孔。
[0007]本實用新型的一種打孔裝置，其特點是，所述的裝置包括打孔部件1、打孔部件Π、工件、工件調(diào)整部件、定位擋板和光學(xué)平臺，所述的打孔部件I包括鉆頭1、彈簧夾頭1、主軸
1、主軸座I和平移臺I，所述的打孔部件π包括鉆頭Π、彈簧夾頭Π、主軸Π、主軸座Π和平移臺Π，所述的工件調(diào)整部件包括夾具、轉(zhuǎn)接件和平移臺m。其連接關(guān)系是，定位擋板固定于光學(xué)平臺上。結(jié)構(gòu)相同的打孔部件1、打孔部件π對稱設(shè)置在光學(xué)平臺上，打孔部件I中的平移臺1、打孔部件Π的平移臺Π分別與光學(xué)平臺固定連接，平移臺1、平移臺Π的一邊分別與定位擋板的內(nèi)邊重合。平移臺I與平移臺Π連線的中點設(shè)置有具有三維平移功能的平移臺m，平移臺m與光學(xué)平臺固定連接。所述的平移臺I上固定連接有主軸座I，主軸I與主軸座I固定連接，彈簧夾頭I安裝在主軸I上，鉆頭I安裝在彈簧夾頭I上。所述的平移臺π上固定連接有主軸座π，主軸π與主軸座π固定連接，彈簧夾頭π安裝在主軸π上，鉆頭π安裝在彈簧夾頭π上。所述的轉(zhuǎn)接件固定在平移臺m上，轉(zhuǎn)接件上固定設(shè)置有夾具(12)，待制孔工件固定在夾具上。
[0008]所述的鉆頭I與鉆頭Π為同軸心設(shè)置。
[0009]所述的主軸I與主軸Π采用氣動或電動主軸中的一種。
[0010]本實用新型尤其適用于對任意對稱或非對稱結(jié)構(gòu)、且材質(zhì)為碳纖維復(fù)合材料的工件進行制孔。
[0011]本實用新型的打孔裝置的有益效果是，本實用新型避免了碳纖維復(fù)合材料打孔出口處出現(xiàn)毛刺、撕裂和分層的問題。本實用新型不僅可以完成對任意對稱或非對稱結(jié)構(gòu)的碳纖維復(fù)合材料進行高質(zhì)量單孔的制作，而且能夠?qū)崿F(xiàn)高質(zhì)量臺階孔的制作。本實用新型操作簡單方便，制作成本低，生產(chǎn)效率高。
【附圖說明】

[0012]圖1為本實用新型打孔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為本實用新型打孔裝置的俯視圖；
[0014]圖中1.鉆頭I2.彈簧夾頭I 3.主軸I 4.主軸座I 5.平移臺I 6.鉆頭Π 7.彈簧夾頭Π 8.主軸Π 9.主軸座Π 10.平移臺Π 11.工件12.夾具13.轉(zhuǎn)接件14.平移臺ΙΠ 15.定位擋板16.光學(xué)平臺。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細(xì)的描述。
[0016]實施例1
[0017]圖1為本實用新型打孔裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本實用新型打孔裝置的俯視圖。在圖1、圖2中，本實用新型的打孔裝置包括所述的裝置包括打孔部件1、打孔部件Π、工件
11、工件調(diào)整部件、定位擋板15和光學(xué)平臺16，所述的打孔部件I包括鉆頭I1、彈簧夾頭12、主軸13、主軸座14和平移臺15，所述的打孔部件Π包括鉆頭Π 6、彈簧夾頭Π 7、主軸Π (8)、主軸座Π9和平移臺Π 10，所述的工件調(diào)整部件包括夾具12、轉(zhuǎn)接件13和平移臺ΙΠ14。其連接關(guān)系是，定位擋板15固定于光學(xué)平臺16上。結(jié)構(gòu)相同的打孔部件1、打孔部件Π對稱設(shè)置在光學(xué)平臺16上，打孔部件I中的平移臺15、打孔部件Π的平移臺Π 10分別與光學(xué)平臺16固定連接，平移臺15、平移臺Π 10的一邊分別與定位擋板15的內(nèi)邊重合。平移臺15與平移臺Π10連線的中點設(shè)置有具有三維平移功能的平移臺ΙΠ14，平移臺ΙΠ14與光學(xué)平臺16固定連接。所述的平移臺15上固定連接有主軸座14，主軸13與主軸座14固定連接，彈簧夾頭12安裝在主軸13上，鉆頭Il安裝在彈簧夾頭12上。所述的平移臺Π 10上固定連接有主軸座Π9，主軸Π 8與主軸座Π 9固定連接，彈簧夾頭Π 7安裝在主軸Π 8上，鉆頭Π (6)安裝在彈簧夾頭Π7上。所述的轉(zhuǎn)接件13固定在平移臺ΙΠ14上，轉(zhuǎn)接件13上固定設(shè)置有夾具12，待制孔工件11固定在夾具12上。
[0018]所述的鉆頭Il與鉆頭Π 6為同軸心設(shè)置。
[0019]所述的主軸13與主軸Π8均采用氣動主軸。
[0020]本實用新型尤其適用于對任意對稱或非對稱結(jié)構(gòu)、且材質(zhì)為碳纖維復(fù)合材料的工件11進行制孔。
[0021]本實用新型的打孔裝置的具體操作過程為:首先將結(jié)構(gòu)規(guī)則或異形的工件11固定在恰當(dāng)?shù)膴A具上。調(diào)整平移臺ΙΠ14使工件11制孔處與鉆頭Il位置一致，設(shè)置平移臺15行程為2/3孔深，開啟打孔部件I進行制孔，完成后退出打孔部件I。再設(shè)置平移臺Π 10行程為1/2孔深，開啟打孔部件Π進行制孔直至通孔后退出打孔部件Π即完成碳纖維復(fù)合材料高質(zhì)量制孔。
[0022]在碳纖維復(fù)合材料上制備臺階孔時只需將上述制孔過程中的鉆頭Il安裝較小孔鉆頭，設(shè)置平移臺15行程為小直徑孔深;將上述制孔過程中的鉆頭Π 6安裝較大孔鉆頭，設(shè)置平移臺Π 10行程為大直徑孔深即可制備出滿足條件的高質(zhì)量臺階孔。
[0023]實施例2
[0024]本實施例與實施例1的結(jié)構(gòu)相同，不同之處是，所述的主軸13與主軸Π8均采用電動主軸。
【主權(quán)項】
1.一種打孔裝置，其特征在于:所述的裝置包括打孔部件1、打孔部件Π、工件(11)、工件調(diào)整部件、定位擋板(15)和光學(xué)平臺(16)，所述的打孔部件I包括鉆頭1(1)、彈簧夾頭I(2)、主軸1(3)、主軸座1(4)和平移臺1(5)，所述的打孔部件Π包括鉆頭Π (6)、彈簧夾頭Π(7 )、主軸Π (8 )、主軸座Π (9 )和平移臺Π (1 )，所述的工件調(diào)整部件包括夾具(12)、轉(zhuǎn)接件(13)和平移臺ΠΚ14)，其連接關(guān)系是，定位擋板(15)固定于光學(xué)平臺(16)上;結(jié)構(gòu)相同的打孔部件1、打孔部件Π對稱設(shè)置在光學(xué)平臺(16)上，打孔部件I中的平移臺1(5)、打孔部件Π的平移臺Π (10)分別與光學(xué)平臺(16)固定連接，平移臺1(5)、平移臺Π (10)的一邊分別與定位擋板(15)的內(nèi)邊重合;平移臺1(5)與平移臺Π (10)連線的中點設(shè)置有具有三維平移功能的平移臺ΠΚ14)，平移臺ΠΚ14)與光學(xué)平臺(16)固定連接;所述的平移臺1(5)上固定連接有主軸座1(4)，主軸1(3)與主軸座1(4)固定連接，彈簧夾頭1(2)安裝在主軸1(3)上，鉆頭1( I)安裝在彈簧夾頭1(2)上;所述的平移臺Π( 10)上固定連接有主軸座Π (9)，主軸Π (8)與主軸座Π (9)固定連接，彈簧夾頭Π (7)安裝在主軸Π (8)上，鉆頭Π (6)安裝在彈簧夾頭Π (7)上;所述的轉(zhuǎn)接件(13)固定在平移臺ΠΚ14)上，轉(zhuǎn)接件(13)上固定設(shè)置有夾具(12)，待制孔工件(11)固定在夾具(12)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打孔裝置，其特征在于:所述的鉆頭I(I)與鉆頭Π(6)為同軸心設(shè)置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的打孔裝置，其特征在于:所述的主軸1(3)與主軸Π(8)采用氣動或電動主軸中的一種。
【文檔編號】B26F1/16GK205704468SQ201620528570
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月3日
【發(fā)明人】蘇琳, 初巧妹, 呂東喜, 游峰, 李芳 , 李娃, 馮建鴻, 黃勇, 李波, 張占文
【申請人】中國工程物理研究院激光聚變研究中心