[發(fā)明專利]一種用于對疊層材料進行制孔的數(shù)控五坐標機床

無效

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• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103894865A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉剛;蔣君俠;柯映林
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學
• 主分類號: B23Q5/40
• 分類號: B23Q5/40;B23Q11/00
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機械加工機床，具體涉及一種用于對疊層材料進行制孔的數(shù)控五坐標機床。

背景技術(shù)

隨著航空產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，為了有效提高飛機的結(jié)構(gòu)強度，減輕飛機結(jié)構(gòu)重量，降低飛機能耗，飛機上大量使用由鋁合金、鈦合金、碳纖維復(fù)合材料（CFRP)等構(gòu)成的疊層結(jié)構(gòu)。尤其在飛機機翼中就廣泛運用這種疊層結(jié)構(gòu)，機翼壁板為復(fù)合材料，骨架為鋁和鈦合金。傳統(tǒng)的鉆孔技術(shù)已經(jīng)不能滿足產(chǎn)品的要求。對于鈦合金而言，傳統(tǒng)的鉆孔技術(shù)很難解決出口毛刺、表面光潔度等技術(shù)難題；對于復(fù)合材料而言，傳統(tǒng)的鉆孔技術(shù)由于軸向力大，很難避免材料分層的現(xiàn)象，產(chǎn)品加工質(zhì)量無法控制。且飛機機翼裝配對制孔的孔位精度、孔徑精度、垂直度、表面粗糙度等都有很高的要求，采用傳統(tǒng)方法及設(shè)備需要鉆、擴和多次鉸削加工，制孔效率低、質(zhì)量差、自動化程度低，勞動強度大。

螺旋銑孔技術(shù)是一種新型的孔加工技術(shù)，在加工過程中，刀具自轉(zhuǎn)、軸向進給同時繞加工孔的中心公轉(zhuǎn)，即刀具的運動軌跡是螺旋線，這種運動方式?jīng)Q定了螺旋銑孔具有以下優(yōu)點：1）偏心加工能實現(xiàn)單一直徑刀具加工一系列直徑的孔，提高刀具利用率，降低成本；2）螺旋銑孔加工中軸向力小，降低了復(fù)合材料分層風險；3）刀具直徑比孔小，切屑方便排出，提高了孔的表面光潔度。

在飛機特定的位置，如飛機的骨架上，要求制橢圓孔用于安置無耳托板螺母。但是橢圓形端口的手工加工工藝非常復(fù)雜，需要通過其它孔定位加工工具的方向，人工沿定位方向來回往復(fù)擺動刀具，才能加工無耳托板螺母的橢圓窩。因為橢圓端口較深，刀具與材料的接觸面較大，導(dǎo)致切削力較大，人工加工非常困難。

申請公布號為CN102632422A的專利文獻公開了一種小型高速五軸聯(lián)動機床，包括基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和支撐于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的主軸箱組件及搖籃式工作臺；基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)包括機床基座和沿X軸并列固定于基座的兩個立柱；主軸箱組件包括Y軸移動組件、X軸移動組件和Z軸移動組件；所述Y軸移動組件包括橫跨于兩個立柱之間并可沿Y軸方向單自由度往復(fù)移動的框形橫梁和用于驅(qū)動框形橫梁移動的Y軸驅(qū)動裝置，框形橫梁所在的平面為X軸和Y軸形成的坐標平面；X軸移動組件包括跨于框形橫梁的兩橫桿之間并可沿X軸方向單自由度往復(fù)移動的X軸拖板和用于驅(qū)動X軸拖板移動的X軸驅(qū)動裝置；所述Z軸移動組件包括位于框形橫梁的兩橫桿之間安裝在X軸拖板上并可沿Z軸方向單自由度往復(fù)移動的主軸箱和用于驅(qū)動主軸箱移動的Z軸驅(qū)動裝置；搖籃式工作臺位于兩個立柱之間支撐于機床基座。該專利文獻的機床工作時，通過對固定在搖籃式工作臺上的工件進行加工，因為搖籃式工作臺的限制，不能適用大型工件。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提供了一種用于對疊層材料進行制孔的數(shù)控五坐標機床，能夠?qū)︼w機疊層材料進行螺旋銑孔和锪橢圓窩。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下:

一種用于對疊層材料進行制孔的數(shù)控五坐標機床，包括機床床身，所述機床床身沿X軸方向布置有第一導(dǎo)軌，第一導(dǎo)軌上滑動配合有床身滑座，還包括：

立柱滑座，滑動配合在所述床身滑座上，沿Z軸方向運動；

立柱，固定在所述立柱滑座上；

托板，滑動配合在所述立柱上，沿Y軸方向運動；

滑枕，滑動配合在所述托板上，沿Z軸方向運動；

五軸頭，轉(zhuǎn)動配合在所述滑枕上，旋轉(zhuǎn)軸線與Z軸方向平行；

末端執(zhí)行器，轉(zhuǎn)動配合在五軸頭上，旋轉(zhuǎn)軸線與Z軸垂直；

所述X軸方向即是機床床身的長度方向，所述Y軸方向垂直于機床床身所在平面，所述X軸、Y軸、Z軸兩兩相互垂直。

立柱滑座和滑枕均沿Z軸方向運動，行程較大，末端執(zhí)行器安置在五軸頭上，能夠以任意角度對工件進行加工，并根據(jù)需要切換至相應(yīng)的末端執(zhí)行器。

作為優(yōu)選，所述機床床身沿X軸方向固定有兩個齒條，所述床身滑座上安裝有兩組齒輪，每組齒輪分別與對應(yīng)的一個齒條嚙合，所述床身滑座上還安裝有用于分別驅(qū)動各齒輪的若干個第一電機。

作為優(yōu)選，所述床身滑座為矩形，共有四個第一電機分布在四個角上。這樣的設(shè)置是為了實現(xiàn)雙驅(qū)動消隙運動。

作為優(yōu)選，所述床身滑座上設(shè)有與立柱滑座配合沿Z軸方向布置的第二導(dǎo)軌，床身滑座上還固定有第二電機以及由第二電機驅(qū)動的第一滾珠絲杠副，所述第一滾珠絲杠副包括第一絲桿和第一螺母，所述第一螺母與立柱滑座固定。

滾珠絲杠副將電機輸出的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，具有精度高、無側(cè)隙、剛度高等優(yōu)點