[發(fā)明專利]面向復合材料翼面類部件的自動制孔設備及其制孔方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310713396.X
• 申請日: 2013-12-23
• 公開（公告）號: CN103722207A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設計）人: 歐陽;黃曉宇;劉哲
• 申請（專利權）人: 沈陽飛機工業(yè)（集團）有限公司
• 主分類號: B23B39/24
• 分類號: B23B39/24
• 代理公司: 沈陽杰克知識產(chǎn)權代理有限公司 21207
• 代理人: 楊華

技術領域

本發(fā)明涉及一種面向復合材料翼面類部件的自動制孔設備及其方法，設有一種全自動數(shù)控機械加工方法。

背景技術

二十世紀九十年代以后，航空制造業(yè)對飛機裝配技術提出了高質(zhì)量、高效率、低成本并能適應多品種產(chǎn)品的生產(chǎn)要求。自動制孔方法作為提高裝配效率和裝配質(zhì)量的有效途徑，其需求程度與發(fā)展趨勢也日益膨脹。常規(guī)形式的五坐標自動制孔方法雖然具備五軸聯(lián)動功能、法向調(diào)整功能和制孔精度檢測功能等，但是仍然無法滿足大尺寸、變厚度、復雜夾層的復合材料翼面類部件的制孔需求。完善自動制孔工藝方法，降低制孔過程對復合材料之間的劈裂、分層損傷；控制制孔垂直度，避免緊固件安裝后產(chǎn)品外形超出設計允許值；優(yōu)化離線編程技術，自動生成制孔順序，保證制孔點位的準確度等，都是傳統(tǒng)自動制孔方法亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種面向復合材料翼面類部件的自動制孔設備及其方法，該制孔方法不僅夾緊和定位精度高，而且加工出的孔準確度高，并降低在制孔過程中對復合材料的損傷，從而在提高工作效率的同時，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。

為解決以上問題，本發(fā)明的具體技術方案如下：一種面向復合材料翼面類部件的自動制孔設備，為五軸聯(lián)動數(shù)控設備，包括主機架、B軸支架、A軸轉(zhuǎn)盤、Z軸部裝、Y軸拖鏈、Z軸拖鏈、吸屑裝置、刀具潤滑系統(tǒng)和潤滑系統(tǒng)油泵，?Z軸部裝上設有主軸，主軸上通過液壓夾緊有鉆孔、鉸孔、锪窩一體結(jié)構的復合刀具；在Z軸部裝的端部對稱設有四個激光測距傳感器，并分布于四個象限；在Z軸的部裝下方設有壓力腳支架，壓力腳支架的中心孔的圓周處設有壓力腳，壓力腳上設有壓力腳傳感器。

利用面向復合材料翼面類部件的自動制孔設備進行制孔的方法，包括以下步驟：

1）工件坐標系與設備坐標系建立一致坐標系：

1.1）使用激光跟蹤儀，測量裝配工裝的基準框架，根據(jù)數(shù)模中的靶球位置與實際測量中的靶球位置讀數(shù)，將裝配工裝的實際位置與數(shù)模的理論位置統(tǒng)一；

1.2）使用激光跟蹤儀對設備刀尖位置進行測量，并修正刀尖位置；

1.3）將1.1步驟中測得的裝配工裝基準框架實際位置坐標值和1.2步驟中測得的刀尖位置坐標值，導入CATIA系統(tǒng)中，建立設備坐標系；

1.4）自定義某一位置作為工件零點，將各坐標軸方向與設備軸方向統(tǒng)一，以此在CATIA系統(tǒng)中建立工件坐標系；

1.5）操作自動制孔設備，令設備刀尖位于工件零點，讀取此時刀尖的X、Y、Z坐標值；

1.6）利用CATIA中的測量功能，測量在第1.3步驟中所建立的設備刀尖位置點在所設置的工件坐標中位置，由此，計算所需進行的框架偏轉(zhuǎn)；

1.7）在設備中設置零點偏置值，編程階段首先調(diào)用該零點偏置值即可完成設備中工件坐標系的標定工作；

2）將裝配孔的信息批量導入計算機內(nèi)，并批量生成制孔信息；

3）采用鉆孔、鉸孔、锪窩一體結(jié)構的復合刀具，并采用液壓式夾緊；

4）采用激光尋法矢量的誤差補償方法對刀具位置進行調(diào)整；

4.1）將刀具當前的矢量方向作為激光尋法線過程的起始值，即后續(xù)誤差補償?shù)幕A數(shù)據(jù)；

4.2）取消Z軸主軸鉆頭的進給倍率，并關閉相機電源；

4.3）將加工點信息的值賦予給設備的X、Y、Z、A和B軸，使設備運行到加工點；

4.4）利用四個激光測距傳感器，測得四個象限測量值R1、R2、R3和R4；

4.5）判斷測量值R1、R2、R3和R4，當對角的激光傳感器相等，即R1=R3，R2=R4時，則判斷刀具方向為待加工面的法線方向，系統(tǒng)直接轉(zhuǎn)至第5步驟；反之，繼續(xù)4.6步驟；

4.6）啟動法矢量誤差補償：通過激光測距傳感器的四個象限測量值得出機床B軸擺角和A軸擺角，

計算得出B軸擺角Rb：

Rb=ATAN2((R2-R4-R1+R3),(4*112.5))+?$AA_IW[MB]，其中?$AA_IW[MB]?為機床B軸的當前擺角值；

計算得出A軸擺角Ra：

Ra=ATAN2(R1-R3+R2-R4)*?COS(Rb),4*89.5)?+$AA_IW[MA]，其中$AA_IW[MA]為機床A軸的當前擺角值；

上述的“ATAN2函數(shù)”為計算給定橫坐標和縱坐標點的反正切值，函數(shù)計算的結(jié)果是-π～π之間的弧度值；

4.7）計算激光尋法次數(shù)Rn：每計算一次法矢量誤差補償值，系統(tǒng)程序?qū)⒆詣訉しù螖?shù)Rn+1，Rn的初始值為0；