一种打孔装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种打孔装置。所述的装置中的定位挡板固定于光学平台上。结构相同的打孔部件Ⅰ、打孔部件Ⅱ对称设置在光学平台上，打孔部件Ⅰ、打孔部件Ⅱ中的平移台分别与光学平台固定连接。打孔部件Ⅰ、打孔部件Ⅱ中的平移台上固定连接有主轴座，主轴与主轴座固定连接，弹簧夹头安装在主轴上，钻头安装在弹簧夹头上。平移台Ⅲ与光学平台固定连接，所述的转接件固定在平移台Ⅲ上，转接件上固定设置有夹具。本发明尤其适用于对任意对称或非对称结构、且材质为碳纤维复合材料的工件进行制孔。本发明避免了打孔出口处出现毛刺、撕裂和分层的问题，不仅可完成高质量单孔的制作，而且能够实现高质量台阶孔的制作。本发明操作简单，制作成本低，生产效率高。
【专利说明】
一种打孔装置
技术领域
[0001]本发明属于制孔技术领域，具体涉及一种打孔装置，能够用于碳纤维复合材料的制孔。
【背景技术】
[0002]由于碳纤维复合材料(CFRP)具有比强度高、比刚度大、可显著降低航空航天器的重量，可设计性强及良好的抗疲劳性能和耐腐蚀性等其他传统材料不可比拟的优越性质，因此在航空航天领域得到广泛应用。复合材料在飞机上的用量和应用部位已成为衡量飞机结构先进性的重要指标之一。目前复合材料不仅在大飞机制造上得到广泛应用，而且在各型号无人机制造上的应用也呈快速增长趋势。
[0003]在碳纤维复合材料构件的连接中，机械连接是最主要的连接形式，而孔加工由于数量多、难度大是碳纤维复合材料后加工中极为重要的工序。其质量的好坏，直接关系到碳纤维复合材料制件，以致整个飞机的质量。连接孔的加工质量直接关系到飞机的装配质量和飞机寿命。由于碳纤维复合材料是非均质和各向异性的，且碳纤维的硬度很高，所以复合材料的机械加工与金属材料有着本质的区别，因此在复合材料制孔时采用传统的钻削金属的方法将产生较多的问题。制孔时任何质量问题都会形成产品的缺陷，导致零件报废。据统计，飞机在最后组装时，制孔不合格率要占全部复合材料零件报废率的60%以上。
[0004]在碳纤维复合材料制孔过程中，轴向力的大小直接影响制孔质量，是造成孔壁周围材料分层，孔入、出口撕裂，毛刺等重大缺陷的主要因素。采用高的主轴转速和低的进给速度有利于减小轴向力，但是这要么对机床提出更高的要求，要么会降低加工效率。
[0005]在制孔过程中，随着切削深度增加，材料未切削厚度减小，碳纤维复合材料的临界轴向力也随之下降，当制孔产生的轴向力超过其临界轴向力时，将在孔的出口侧出现分层等加工缺陷，出口处残留较多未切断的纤维毛刺，断口处的加工质量比较粗糙，有一些纤维裸露在孔边缘附近，此外，过大的轴向力还导致了出口撕裂缺陷的产生。通常，碳纤维复合材料的毛刺缺陷可以通过锉刀或者进一步铰孔消除，然而，撕裂和分层缺陷更为严重，一旦出现，几乎无法修复。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术中在碳纤维复合材料制孔出口处出现毛刺、撕裂和分层的问题，本发明提供一种打孔装置，能够用于碳纤维复合材料的制孔。
[0007]本发明的一种打孔装置，其特点是，所述的装置包括打孔部件1、打孔部件Π、工件、工件调整部件、定位挡板和光学平台，所述的打孔部件I包括钻头1、弹簧夹头1、主轴1、主轴座I和平移台I，所述的打孔部件π包括钻头Π、弹簧夹头Π、主轴Π、主轴座Π和平移台Π，所述的工件调整部件包括夹具、转接件和平移台m。其连接关系是，定位挡板固定于光学平台上。结构相同的打孔部件1、打孔部件Π对称设置在光学平台上，打孔部件I中的平移台1、打孔部件Π的平移台Π分别与光学平台固定连接，平移台1、平移台Π的一边分别与定位挡板的内边重合。平移台I与平移台Π连线的中点设置有具有三维平移功能的平移台m，平移台m与光学平台固定连接。所述的平移台I上固定连接有主轴座I，主轴I与主轴座I固定连接，弹簧夹头I安装在主轴I上，钻头I安装在弹簧夹头I上。所述的平移台π上固定连接有主轴座π，主轴π与主轴座π固定连接，弹簧夹头π安装在主轴π上，钻头π安装在弹簧夹头π上。所述的转接件固定在平移台m上，转接件上固定设置有夹具(12)，待制孔工件固定在夹具上。
[0008]所述的钻头I与钻头Π为同轴心设置。
[0009]所述的主轴I与主轴Π采用气动或电动主轴中的一种。
[0010]本发明尤其适用于对任意对称或非对称结构、且材质为碳纤维复合材料的工件进行制孔。
[0011]本发明的打孔装置的有益效果是，本发明避免了碳纤维复合材料打孔出口处出现毛刺、撕裂和分层的问题。本发明不仅可以完成对任意对称或非对称结构的碳纤维复合材料进行高质量单孔的制作，而且能够实现高质量台阶孔的制作。本发明操作简单方便，制作成本低，生产效率高。
【附图说明】
[0012]图1为本发明打孔装置的结构示意图；
图2为本发明打孔装置的俯视图；
图中1.钻头I 2.弹簧夹头I 3.主轴I 4.主轴座I 5.平移台I 6.钻头Π
7.弹簧夹头Π 8.主轴Π 9.主轴座Π 10.平移台Π 11.工件12.夹具13.转接件14.平移台m 15.定位挡板16.光学平台。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图对本发明进行详细的描述。
[0014]实施例1
图1为本发明打孔装置的结构示意图，图2为本发明打孔装置的俯视图。在图1、图2中，本发明的打孔装置包括所述的装置包括打孔部件1、打孔部件Π、工件11、工件调整部件、定位挡板15和光学平台16，所述的打孔部件I包括钻头I1、弹簧夹头12、主轴13、主轴座14和平移台15，所述的打孔部件Π包括钻头Π 6、弹簧夹头Π7、主轴Π(8)、主轴座Π 9和平移台Π10，所述的工件调整部件包括夹具12、转接件13和平移台ΙΠ14。其连接关系是，定位挡板15固定于光学平台16上。结构相同的打孔部件1、打孔部件Π对称设置在光学平台16上，打孔部件I中的平移台15、打孔部件Π的平移台Π 10分别与光学平台16固定连接，平移台15、平移台Π 10的一边分别与定位挡板15的内边重合。平移台15与平移台Π 10连线的中点设置有具有三维平移功能的平移台ΙΠ14，平移台ΙΠ14与光学平台16固定连接。所述的平移台15上固定连接有主轴座14，主轴13与主轴座14固定连接，弹簧夹头12安装在主轴13上，钻头Il安装在弹簧夹头12上。所述的平移台Π 10上固定连接有主轴座Π 9，主轴Π 8与主轴座Π 9固定连接，弹簧夹头Π7安装在主轴Π8上，钻头Π (6)安装在弹簧夹头Π 7上。所述的转接件13固定在平移台ΙΠ14上，转接件13上固定设置有夹具12，待制孔工件11固定在夹具12上。
[0015]所述的钻头Il与钻头Π 6为同轴心设置。
[0016]所述的主轴13与主轴Π8均采用气动主轴。
[0017]本发明尤其适用于对任意对称或非对称结构、且材质为碳纤维复合材料的工件11进tx制孔。
[0018]本发明的打孔装置的具体操作过程为:首先将结构规则或异形的工件11固定在恰当的夹具上。调整平移台ΙΠ14使工件11制孔处与钻头Il位置一致，设置平移台15行程为2/3孔深，开启打孔部件I进行制孔，完成后退出打孔部件I。再设置平移台Π 10行程为1/2孔深，开启打孔部件Π进行制孔直至通孔后退出打孔部件Π即完成碳纤维复合材料高质量制孔。
[0019]在碳纤维复合材料上制备台阶孔时只需将上述制孔过程中的钻头Il安装较小孔钻头，设置平移台15行程为小直径孔深;将上述制孔过程中的钻头Π 6安装较大孔钻头，设置平移台Π 10行程为大直径孔深即可制备出满足条件的高质量台阶孔。
[0020]实施例2
本实施例与实施例1的结构相同，不同之处是，所述的主轴13与主轴Π 8均采用电动主轴。
【主权项】
1.一种打孔装置，其特征在于:所述的装置包括打孔部件1、打孔部件Π、工件(11)、工件调整部件、定位挡板(15)和光学平台(16)，所述的打孔部件I包括钻头1(1)、弹簧夹头I(2)、主轴1(3)、主轴座1(4)和平移台1(5)，所述的打孔部件Π包括钻头Π (6)、弹簧夹头Π(7 )、主轴Π (8 )、主轴座Π (9 )和平移台Π (1 )，所述的工件调整部件包括夹具(12)、转接件(13)和平移台ΠΚ14)，其连接关系是，定位挡板(15)固定于光学平台(16)上;结构相同的打孔部件1、打孔部件Π对称设置在光学平台(16)上，打孔部件I中的平移台1(5)、打孔部件Π的平移台Π (10)分别与光学平台(16)固定连接，平移台1(5)、平移台Π (10)的一边分别与定位挡板(15)的内边重合;平移台1(5)与平移台Π (10)连线的中点设置有具有三维平移功能的平移台ΠΚ14)，平移台ΠΚ14)与光学平台(16)固定连接;所述的平移台1(5)上固定连接有主轴座1(4)，主轴1(3)与主轴座1(4)固定连接，弹簧夹头1(2)安装在主轴1(3)上，钻头1( I)安装在弹簧夹头1(2)上;所述的平移台Π( 10)上固定连接有主轴座Π (9)，主轴Π (8)与主轴座Π (9)固定连接，弹簧夹头Π (7)安装在主轴Π (8)上，钻头Π (6)安装在弹簧夹头Π (7)上;所述的转接件(13)固定在平移台ΠΚ14)上，转接件(13)上固定设置有夹具(12)，待制孔工件(11)固定在夹具(12)上。2.根据权利要求1所述的打孔装置，其特征在于:所述的钻头I(I)与钻头Π(6)为同轴心设置。3.根据权利要求1所述的打孔装置，其特征在于:所述的主轴1(3)与主轴Π(8)采用气动或电动主轴中的一种。
【文档编号】B26F1/16GK106042050SQ201610385154
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月3日
【发明人】苏琳, 初巧妹, 吕东喜, 游峰, 李芳 , 李娃, 冯建鸿, 黄勇, 李波, 张占文
【申请人】中国工程物理研究院激光聚变研究中心