[發明專利]一種激光螺旋銑磨制孔復合裝置及制孔方法

有效

• 申請號: 201710693785.9
• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN107350808B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 王磊;盧秉恒
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B23P23/00
• 分類號: B23P23/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

一種激光螺旋銑磨制孔復合裝置及制孔方法，制孔復合裝置包括分別安裝在調整軸兩個偏心孔內的激光發生器和高速電主軸；調整軸通過設置在其兩端的滾針軸承和角接觸軸承支撐安裝在公轉主軸的偏心孔內；公轉主軸安裝在主軸套筒內，并通過帶輪連接公轉電機，主軸套筒帶動整個主軸系統在進給滑套內完成軸向進給，進給滑套安裝在進給基座中；調整軸與公轉主軸端部設置有電磁抱閘以及力矩電機。電磁抱閘先將調整軸和公轉主軸鎖死，公轉電機通過帶輪驅動公轉主軸公轉，高速電主軸帶動磨頭高速旋轉對孔壁進行磨削加工，進給電機通過絲杠驅動主軸套筒軸向進給，完成已加工孔的螺旋銑磨修正。本發明制孔精度高，能夠提高制孔效率，降低加工成本。

技術領域

本發明屬于復合材料加工領域，具體涉及一種激光螺旋銑磨制孔復合裝置及制孔方法。

背景技術

為滿足我國航空、航天事業的實際需求，目前大量的新型復合材料在航空、航天器中所占的比例越來越高，典型的有碳纖維復合材料、玻璃纖維增強復合材料、石英陶瓷基增強型復合材料。以上材料的優點是硬度高、耐腐蝕、耐高溫、強度高、質量小，但與此同時帶來的是問題是使用以上材料的裝備可加工性差。尤其是在難加工材料的制孔過程中極易出現分層、毛刺、分解和纖維拔出等問題，采用傳統的鉆孔技術難以解決以上問題。

各種飛行器在裝配過程中需要加工各種不同規格的高質量裝配孔，裝配孔加工質量的高低，直接影響航空、航天器的使用壽命。目前激光制孔和螺旋銑磨制孔是針對難加工材料提出的新型制孔工藝，通過可調整半徑的激光切割可以實現不同孔徑的加工，但是加工的孔易出現錐孔、孔壁灼傷等缺陷，但是復合材料孔的進口、出口位置的毛刺控制效果好，螺旋銑磨制孔的精度高，但是出口、入口易形成毛刺，中間易出現纖維斷層。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術中的問題，提供一種激光螺旋銑磨制孔復合裝置及制孔方法，結合激光制孔和螺旋銑磨制孔的優點，避開兩者的缺點，利用高速旋轉的磨頭對激光切割后的孔壁進行進一步的修正和切割，共同完成難加工復合材料孔的加工。

為了實現上述目的，本發明的激光螺旋銑磨制孔復合裝置包括分別安裝在調整軸兩個偏心孔內的激光發生器和高速電主軸；所述的調整軸通過設置在其兩端的滾針軸承和角接觸軸承支撐安裝在公轉主軸的偏心孔內；所述的公轉主軸安裝在主軸套筒內，并通過帶輪連接公轉電機，主軸套筒帶動整個主軸系統在進給滑套內完成軸向進給，進給滑套安裝在進給基座中；所述的調整軸與公轉主軸端部設置有能夠鎖定二者相對位置的電磁抱閘以及用于調整高速電主軸與公轉主軸之間軸線間距的力矩電機；所述的電磁抱閘先將調整軸和公轉主軸鎖死，公轉電機通過帶輪驅動公轉主軸公轉，所述的高速電主軸帶動磨頭高速旋轉對孔壁進行磨削加工，并與公轉主軸一起進行偏心轉動，保證制孔的圓度，進給電機通過絲杠驅動主軸套筒進行軸向進給，通過三個電機的復合運動，完成已加工孔的螺旋銑磨修正。

激光發生器和高速電主軸對稱安裝，高速電主軸軸線與調整軸軸線的偏心距為e；激光發生器軸線與公轉主軸軸線重合，且與調整軸軸線的偏心距為e。

所述的磨頭通過夾套固定的可拆卸式刀柄安裝在高速電主軸的端部。

力矩電機與調整軸的中心線重合位置安裝角度編碼器，公轉主軸端部設有編碼器讀數頭。

所述的激光發生器、高速電主軸、力矩電機及角度編碼器的線纜全部通過導電滑環轉換為滑環引出線，所述的導電滑環通過滑環固定套與主軸連接蓋連接。

所述進給電機通過減速機連接絲杠，進給基座上安裝有導向桿與直線軸承。

所述的進給基座通過固定螺釘可拆卸式安裝在固定基座上，所述的固定基座包括固定底板、真空排屑孔以及能夠貼緊工件表面的壓蓋。

本發明激光螺旋銑磨制孔復合裝置的制孔方法，包括以下步驟：

a.將電磁抱閘斷電松開，力矩電機驅動調整軸轉動，使激光發生器軸線與公轉主軸軸線偏離，激光發生器軸線的偏移量與制孔半徑相同；