本發(fā)明公開了一種終端制孔執(zhí)行器，具體涉及一種用于飛機機身疊層構(gòu)件裝配的終端制孔執(zhí)行器，屬于飛機數(shù)字化裝配自動制孔領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

機身疊層裝配的高效精密制孔一直是飛機數(shù)字化裝配自動制孔中十分棘手問題。近些年來機器人制孔技術(shù)以其高柔性、自動化、高效率等綜合優(yōu)勢，在現(xiàn)代飛機機身裝配制孔的應(yīng)用不斷推進。各種新型的機器人化制孔制孔系統(tǒng)在不斷涌現(xiàn)。

如美國electroimpact公司成功開發(fā)了一種柔性軌道制孔系統(tǒng)，工作時載有制孔末端執(zhí)行器的柔性軌道機器人是通過柔性軌道的真空杯吸附在工件上。再有西班牙fatronictecnalia公司也研發(fā)了一種基于爬行機器人的自動制孔系統(tǒng)，它是通過帶有真空吸盤的自主爬行機器人將制孔末端執(zhí)行器送至指定位置。兩種自動制孔系統(tǒng)因采用了真空吸附技術(shù)，要求制孔軸向力不宜過大，因而主要用于飛機機身小孔徑的加工。此外，中國申請(專利)號200810121353.1公布了一種應(yīng)用于飛機輔助裝配的工業(yè)機器人切削加工系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)由于工業(yè)機器人具有弱剛性的串聯(lián)型本體結(jié)構(gòu)，此類自動制孔系統(tǒng)也不宜承受的過大制孔軸向力。

上述的三類自動制孔系統(tǒng)對提升機身疊層裝配制孔的質(zhì)量與效率起到一定的推動作用，但它們特有的組成結(jié)構(gòu)，使自身承載能力受到一定限制，難以裝接需設(shè)有刀庫的鉆孔末端執(zhí)行器，大量的離線換刀操作，過大的鉆孔軸向力，都將嚴(yán)重影響航空疊層制孔的效率與質(zhì)量。隨著鈦合金、碳纖維復(fù)合材料等難加工材料在機翼、機身結(jié)構(gòu)件中的應(yīng)用越來越廣，傳統(tǒng)鉆孔因其過大制孔軸向力，極易導(dǎo)致此類材料工件的制孔缺陷。因此，開發(fā)具有切削力小和自動化程度高的終端制孔執(zhí)行器，是當(dāng)前航空疊層構(gòu)件實現(xiàn)高效精密制孔的較佳選擇。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是飛機機身結(jié)構(gòu)疊層裝配的大直徑連接孔加工難以采用現(xiàn)役自動制孔系統(tǒng)，以及現(xiàn)有刀具偏心調(diào)節(jié)量較小等問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種用于飛機機身構(gòu)件疊層裝配的終端制孔執(zhí)行器，包括凸型支撐底板，凸型支撐底板大端長邊兩側(cè)均設(shè)有固定導(dǎo)軌，還包括安裝在凸型支撐底板上的進給機構(gòu)、公轉(zhuǎn)機構(gòu)、調(diào)偏機構(gòu)、自轉(zhuǎn)機構(gòu)和壓緊排屑機構(gòu)，以及系統(tǒng)控制器；

進給機構(gòu)包括滑移殼體、滑動導(dǎo)軌、進給螺母、進給絲桿以及進給驅(qū)動裝置；所述滑移殼體設(shè)有一個中心通孔，所述中心通孔兩端均裝有滑動軸承；所述滑移殼體底部設(shè)有貫通的凹槽一，所述凹槽一側(cè)壁上裝接滑動導(dǎo)軌，所述滑移導(dǎo)軌與固定導(dǎo)軌之間裝有若干個鋼球；所述滑移殼體右端裝接后罩蓋，所述后罩蓋下底板上設(shè)有進給螺母，所述進給絲桿依次穿過進給螺母、后罩蓋后壁上的通孔與進給驅(qū)動裝置相連，所述進給驅(qū)動裝置安裝在支架上，所述支架與凸型支撐底板固連；

公轉(zhuǎn)機構(gòu)包括公轉(zhuǎn)套筒、工字型公轉(zhuǎn)端蓋、公轉(zhuǎn)小齒輪以及公轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置；安裝在滑動軸承中心孔內(nèi)的公轉(zhuǎn)套筒左端面上設(shè)有一個貫通的凹槽二，所述凹槽二兩邊凸臺上均裝有壓板；所述公轉(zhuǎn)套筒右端面端固接工字型公轉(zhuǎn)端蓋；所述工字型公轉(zhuǎn)端蓋另一端設(shè)有公轉(zhuǎn)大齒輪，所述公轉(zhuǎn)大齒輪與公轉(zhuǎn)小齒輪相嚙合；所述公轉(zhuǎn)小齒輪套裝公轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置輸出軸上，所述公轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置安裝于后罩蓋左側(cè)壁的頂部；

調(diào)偏機構(gòu)包括t型徑向偏移套筒、驅(qū)動偏移套筒、調(diào)偏端蓋、調(diào)偏小齒輪以及調(diào)偏驅(qū)動裝置；所述t型徑向偏移套筒大端安裝在公轉(zhuǎn)套筒與壓板之間，小端插入公轉(zhuǎn)套筒內(nèi)孔；所述t型徑向偏移套筒大端左側(cè)面上與壓板之間設(shè)有光柵尺，所述t型徑向偏移套筒大端右側(cè)面上設(shè)有平面螺紋槽，所述平面螺紋槽內(nèi)插有驅(qū)動偏移套筒，所述驅(qū)動偏移套筒另一端裝接調(diào)偏端蓋，所述調(diào)偏端蓋中心孔內(nèi)設(shè)有調(diào)偏大齒輪，所述調(diào)偏大齒輪與安裝在調(diào)偏驅(qū)動裝置輸出軸上的調(diào)偏小齒輪相嚙合，所述調(diào)偏驅(qū)動裝置安裝在工字型公轉(zhuǎn)端蓋上；

自轉(zhuǎn)機構(gòu)包括自轉(zhuǎn)主軸、定子、轉(zhuǎn)子；所述自轉(zhuǎn)主軸中部以固接式套裝轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子上以旋轉(zhuǎn)式套裝定子，所述定子與t型徑向偏移套筒內(nèi)孔采用螺釘固連，所述自轉(zhuǎn)主軸上在轉(zhuǎn)子的左、右兩側(cè)分別裝有兩個調(diào)心軸承一和一個滾動軸承二，所述滾動軸承二與軸承端蓋二一同安裝于右軸承座內(nèi)孔，所述右軸承座與t型徑向偏移套筒右端面固連，所述兩個調(diào)心軸承一安裝在左軸承座內(nèi)孔，所述左軸承座固定在t型徑向偏移套筒左端面上，所述左軸承座左端裝有并緊螺母，所述并緊螺母與左軸承座之間裝有內(nèi)圈并緊端蓋、外圈并緊端蓋、防塵圈，所述自轉(zhuǎn)主軸左端裝有刀具、彈簧夾頭、螺母；

壓緊排屑機構(gòu)包括壓腳和排屑管道，所述壓腳固定在凸型支撐底板上，所述排屑管道固定在壓腳上；

系統(tǒng)控制器與進給機構(gòu)、公轉(zhuǎn)機構(gòu)、調(diào)偏機構(gòu)、自轉(zhuǎn)機構(gòu)采用電性相連。

作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述后罩蓋右側(cè)壁上裝有旋轉(zhuǎn)接頭，所述旋轉(zhuǎn)接頭與安裝在工字型公轉(zhuǎn)端蓋上固定接頭和調(diào)偏驅(qū)動裝置都電性相連。

作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述驅(qū)動偏移套筒外圓的兩端都設(shè)有的環(huán)型凹槽，所述環(huán)型凹槽內(nèi)擺放若干圓柱滾子，所述公轉(zhuǎn)套筒套裝在若干圓柱滾子上。該設(shè)計能縮小終端制孔執(zhí)行器徑向尺寸。

作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述調(diào)偏端蓋與工字型公轉(zhuǎn)端蓋之間設(shè)有彈性體，所述彈性體通過壓柱與安裝驅(qū)動偏移套筒孔內(nèi)的彈簧相連。該設(shè)計能縮小驅(qū)動偏移套筒的軸向竄動間隙。

作為本發(fā)明的進一步限定方案，所述兩個調(diào)心軸承一采用“面對面”安裝，兩個調(diào)心軸承一之間設(shè)有內(nèi)套筒和外套筒，所述內(nèi)套筒用以連接兩個調(diào)心軸承一內(nèi)圈，所述外套筒用以連接兩個調(diào)心軸承一內(nèi)圈；所述左側(cè)調(diào)心軸承一的內(nèi)圈另一側(cè)與內(nèi)圈并緊端蓋相連，左側(cè)調(diào)心軸承一的外圈另一側(cè)與外圈并緊端蓋相連，右側(cè)調(diào)心軸承一的內(nèi)圈另一側(cè)與自轉(zhuǎn)主軸軸肩相連，右側(cè)調(diào)心軸承一的外圈另一側(cè)與左軸承座中心孔凸邊緣相連。

作為本發(fā)明的進一步改進方案，所述滑移殼體沿進給方向的兩側(cè)下邊緣均設(shè)有若干個調(diào)節(jié)螺絲，所述調(diào)節(jié)螺絲端部頂在滑移導(dǎo)軌側(cè)面上，所述滑移導(dǎo)軌側(cè)面固接若干個導(dǎo)柱，所述導(dǎo)柱插入凹槽一側(cè)壁的導(dǎo)向孔。該設(shè)計能調(diào)整滑移導(dǎo)軌、固定導(dǎo)軌和鋼球之間的間隙。

本發(fā)明的有益效果在于：(1)通過對刀具的自轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置主軸與刀桿一體式設(shè)計，簡化了本發(fā)明的組成結(jié)構(gòu)，降低了整機重量；(2)采用平面螺紋實現(xiàn)刀具偏心調(diào)節(jié)，避免了現(xiàn)有采用兩個偏心孔套進行偏心調(diào)節(jié)而帶來的零件加工難度；(3)采用平面螺紋進行刀具偏心調(diào)節(jié)，能夠?qū)崿F(xiàn)較大的刀具偏心量，使本發(fā)明具有了鉆孔、螺旋銑孔、鏜孔等多種加工功能；(4)利用光柵尺形成刀具偏心調(diào)節(jié)的閉環(huán)控制系統(tǒng)，有利于提高刀具偏心調(diào)節(jié)的位置精度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的凸型支撐底板與固定導(dǎo)軌連接示意圖；

圖3為圖1的公轉(zhuǎn)機構(gòu)與偏移機構(gòu)聯(lián)接示意圖；

圖4為圖5的a-a剖視圖；

圖5為圖1的右視圖；

圖6為本發(fā)明的制孔流程圖。

具體實施方式

如圖1-5所示，本發(fā)明的用于飛機機身構(gòu)件疊層裝配的終端制孔執(zhí)行器，包括凸型支撐底板1001，凸型支撐底板1001大端長邊兩側(cè)均設(shè)有固定導(dǎo)軌1005，還包括安裝在凸型支撐底板1001上的進給機構(gòu)1000、公轉(zhuǎn)機構(gòu)2000、調(diào)偏機構(gòu)3000、自轉(zhuǎn)機構(gòu)4000、壓緊排屑機構(gòu)5000，以及系統(tǒng)控制器6000。其中，系統(tǒng)控制器6000與進給機構(gòu)1000、公轉(zhuǎn)機構(gòu)2000、調(diào)偏機構(gòu)3000、自轉(zhuǎn)機構(gòu)4000均采用電性向相連；

其中，進給機構(gòu)1000包括滑移殼體1002、滑動導(dǎo)軌1003、進給螺母1009、進給絲桿1010以及進給驅(qū)動裝置1011；滑移殼體1002底部設(shè)有凹槽1002-1；凸型支撐底板1001大端穿過滑移殼體1002底部貫通的凹槽一1002-1，在凸型支撐底板1001大端的兩側(cè)都裝有固定導(dǎo)軌1005，滑移殼體1002底部凹槽一1002-1下邊緣設(shè)有若干個調(diào)節(jié)螺絲1006和若干個導(dǎo)向孔，安裝在導(dǎo)向孔內(nèi)的導(dǎo)柱1013與滑移導(dǎo)軌1003固連，調(diào)節(jié)螺絲1006端部頂在滑移導(dǎo)軌1003側(cè)面上，在滑移導(dǎo)軌1003與固定導(dǎo)軌1005之間裝入若干鋼球1004，滑移殼體1002通過滑移導(dǎo)軌1003、鋼球1004、固定導(dǎo)軌1005安裝在凸型支撐底板1001上；在滑移殼體1002中心通孔的兩端分別裝有滑動軸承1007，安裝在滑移殼體1002右端的后罩蓋1008下底板上裝有進給螺母1009，與進給螺母1009以螺紋副相連的與進給絲桿1010，向右依次穿過進給螺母1009、滑移殼體1002后壁上的通孔與進給驅(qū)動裝置1011輸出軸相連，進給驅(qū)動裝置1011安裝在與支撐底板1001固連的支架1012上，后罩蓋1008右側(cè)壁上還裝有旋轉(zhuǎn)接頭1013，旋轉(zhuǎn)接頭1013與安裝在工字型公轉(zhuǎn)端蓋2002上固定接頭2007和調(diào)偏驅(qū)動裝置3005都采用電性相連。

公轉(zhuǎn)機構(gòu)2000包括公轉(zhuǎn)套筒2001、工字型公轉(zhuǎn)端蓋2002、公轉(zhuǎn)小齒輪2003、公轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置2004，安裝在滑動軸承1007內(nèi)的公轉(zhuǎn)套筒2001左端面上設(shè)有一個凹槽二2001-1，在凹槽二2001-1兩邊的凸臺上分別裝有一塊壓板2005，公轉(zhuǎn)套筒2001另一端裝有工字型公轉(zhuǎn)端蓋2002，在工字型公轉(zhuǎn)端蓋2002另一端裝有公轉(zhuǎn)大齒輪2006，公轉(zhuǎn)大齒輪2006通過公轉(zhuǎn)小齒輪2003與公轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置2004輸出軸相連，公轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置2004安裝于后罩蓋1008左側(cè)壁的頂部。

調(diào)偏機構(gòu)3000包括t型徑向偏移套筒3001、驅(qū)動偏移套筒3002、調(diào)偏端蓋3003、調(diào)偏小齒輪3004、調(diào)偏驅(qū)動裝置3005；安裝在公轉(zhuǎn)套筒2001與壓板2009之間的t型徑向偏移套筒3001大端的左端面上與壓板2005之間設(shè)有光柵尺3011，t型徑向偏移套筒3001小端插入公轉(zhuǎn)套筒2001內(nèi)孔；安裝t型徑向偏移套筒3001和公轉(zhuǎn)套筒2001在之間的驅(qū)動偏移套筒3002，一端插入t型徑向偏移套筒3001大端右端面上平面螺紋槽內(nèi)，另一端固接調(diào)偏端蓋3003，在驅(qū)動偏移套筒3002外圓面的兩端都設(shè)有安放圓柱滾子3007的環(huán)型凹槽，擺放在環(huán)型凹槽內(nèi)的圓柱滾子3007與驅(qū)動偏移套筒3002相連；在調(diào)偏端蓋3003中心孔上裝有調(diào)偏大齒輪3006，調(diào)偏大齒輪3006經(jīng)過調(diào)偏小齒輪3004與調(diào)偏驅(qū)動裝置3005輸出軸相連，調(diào)偏驅(qū)動裝置3005固定在工字型公轉(zhuǎn)端蓋2002上，在調(diào)偏端蓋3003與工字型公轉(zhuǎn)端蓋2002之間裝有彈性體3008，安裝驅(qū)動偏移套筒3002孔內(nèi)的彈簧3010，推動壓柱3009頂在彈性體3008，以消除驅(qū)動偏移套筒3002軸向竄動間隙；

自轉(zhuǎn)機構(gòu)4000包括自轉(zhuǎn)主軸4001、定子4002、轉(zhuǎn)子4003；以固接式套裝在自轉(zhuǎn)主軸4001中部的轉(zhuǎn)子4003，同時以旋轉(zhuǎn)式外接定子4002，定子4002外圓與t型徑向偏移套筒3001內(nèi)孔采用螺釘固連，在安裝自轉(zhuǎn)主軸4001上的轉(zhuǎn)子4003的左、右側(cè)，分別裝有兩個調(diào)心軸承一4004和一個滾動軸承二4005，安裝滾動軸承二4005上的右軸承座4006與t型徑向偏移套筒3001右端面固連，在安裝于右軸承座4006內(nèi)孔的滾動軸承二4005右側(cè)裝有軸承端蓋二4007；安裝在兩個調(diào)心軸承一4004上左軸承座4008右端面與t型徑向偏移套筒3001左端面固連，左軸承座4008左端裝有并緊螺母4009，在并緊螺母4009與左軸承座4008之間裝有內(nèi)圈并緊端蓋4010、外圈并緊端蓋4011、防塵圈4012，左側(cè)調(diào)心軸承一的內(nèi)圈與內(nèi)圈并緊端蓋4010相連，左側(cè)調(diào)心軸承一的外圈與外圈并緊端蓋4011相連，右側(cè)調(diào)心軸承一的內(nèi)圈與自轉(zhuǎn)主軸4001軸肩相連，右側(cè)調(diào)心軸承一的外圈與左軸承座4008中心孔凸邊緣相連，兩個調(diào)心軸承一4004之間設(shè)有內(nèi)套筒4016和外套筒4017，內(nèi)套筒4016頂在兩個調(diào)心軸承一4004內(nèi)圈上，外套筒4017頂在兩個調(diào)心軸承一4004外圈上，并且兩個調(diào)心軸承一4004采用面對面方式安裝；在自轉(zhuǎn)主軸4001左端裝有刀具4013，刀具4013采用彈簧夾頭4014和螺母4015進行并緊，

如圖1所示，壓緊排屑機構(gòu)5000包括壓腳5001和排屑管道5002，固定在支撐底板1001上的壓腳5001與公轉(zhuǎn)套筒2001同軸，壓腳5001上裝有排屑管道5002。

如圖6所示，本發(fā)明的用于飛機機身構(gòu)件疊層裝配的終端制孔執(zhí)行器在工作時，對于一個具體的待制孔加工步驟如下：

步驟1首先根據(jù)待制孔的類型，若待制孔是圓柱型通孔，不需要在線調(diào)整刀具偏心距離，轉(zhuǎn)入步驟2；若待制孔是錐型通孔，則需要在線調(diào)整刀具偏心距離，轉(zhuǎn)入步驟3；

步驟2根據(jù)刀具直徑和待制孔直徑的大小，選擇鉆孔、螺旋銑孔或鏜孔，進行通孔的加工：

a、若刀具直徑等于待制圓柱型通孔直徑，則選取鉆孔方式進行加工，由定子4002和轉(zhuǎn)子4003直接驅(qū)動自轉(zhuǎn)主軸4001、刀具4013產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，并在進給驅(qū)動裝置1011帶動下，進行鉆孔加工；

b、若待制圓柱型通孔直徑大于一倍刀具直徑，而小于兩倍刀具直徑，則選取螺旋銑孔方式進行加工，根據(jù)刀具直徑與待制圓柱型通孔直徑的偏差，首先由調(diào)偏驅(qū)動裝置3005帶動調(diào)偏小齒輪3004、調(diào)偏大齒輪3006、調(diào)偏端蓋3003、驅(qū)動偏移套筒3002、t型徑向偏移套筒3001，在光柵尺3011約束下完成刀具偏心調(diào)節(jié)，接著公轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置2004、進給驅(qū)動裝置1011以及定子4002和轉(zhuǎn)子4003共同驅(qū)動，帶動刀具4013完成螺旋銑孔；

c、若待制圓柱型通孔直徑大于兩倍刀具直徑，則選取鏜孔方式進行加工，首先由調(diào)偏驅(qū)動裝置3005帶動調(diào)偏小齒輪3004、調(diào)偏大齒輪3006、調(diào)偏端蓋3003、驅(qū)動偏移套筒3002、t型徑向偏移套筒3001，在光柵尺3011約束下完成刀具偏心調(diào)節(jié)，接著公轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置2004、進給驅(qū)動裝置1011以及定子4002和轉(zhuǎn)子4003共同驅(qū)動，帶動刀具4013完成鏜孔加工；

步驟3采取螺旋銑孔方式進行錐型通孔加工，根據(jù)刀具直徑和待制錐型通孔直徑的大小，由調(diào)偏驅(qū)動裝置3005帶動調(diào)偏小齒輪3004、調(diào)偏大齒輪3006、調(diào)偏端蓋3003、驅(qū)動偏移套筒3002、t型徑向偏移套筒3001，在光柵尺3011約束下在線進行刀具偏心調(diào)節(jié)，同時公轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置2004、進給驅(qū)動裝置1011以及定子4002和轉(zhuǎn)子4003協(xié)同驅(qū)動，帶動刀具4013完成錐型通孔加工。

以上所述僅為本發(fā)明涉及的用于飛機機身構(gòu)件疊層裝配的終端制孔執(zhí)行器的一個較佳實施案例，但本發(fā)明的實施范圍并不局限于此例。