CN110814642A

CN110814642A - 一种曲面复合金属壁板孔加工方法

Info

Publication number: CN110814642A
Application number: CN201910956649.3A
Authority: CN
Inventors: 赵元; 张丽丽
Original assignee: Shenyang Institute of Technology
Current assignee: Shenyang Institute of Technology
Priority date: 2019-10-10
Filing date: 2019-10-10
Publication date: 2020-02-21

Abstract

一种曲面复合金属壁板孔加工方法，包括安装摄像机的钛合金复合壁板自动钻孔设备、钻孔设备固定在机器人臂前端，其特征在于将该自动钻孔设备在机器人控制***中增设专有加工程序，并对NC参数、宏程序CLAMP/UNCLAMP进行设置，对PLC程序进行逻辑编辑，执行曲面复合壁板孔加工步骤。该方法根据仿真程序能够找正壁板法向，保证被加工孔与面垂直；能根据加工壁板情况调整压紧机构压力的大小，保证工件不会因压力太大或太小影响孔加工的质量；钻‑铰复合刀具能一次性完成高质量孔加工，啄钻加工方法可避免加工过程中产生长屑。本方法采用复合刀具一次完成孔的加工，解决了复合壁板孔加工质量不稳定、定位不准、效率低、积屑等问题。

Description

一种曲面复合金属壁板孔加工方法

技术领域

本发明涉及飞机行业加工领域，具体为一种曲面复合金属壁板孔加工方法。

背景技术

飞机制造过程中复合壁板较多，飞机生产过程中对装配孔的加工要求非常严格，由于板材较大，且为曲面结构，厚度在4-6mm之间，目前国内飞机复合壁板制孔以人工加工为主，加工过程中孔的加工质量和稳定性得不到保证，经常出现孔加工不合格的问题；同时，此类孔加工精度要求较高，人工加工需要分钻、铰两道工序，使壁板的制造时间较长，从而增加了企业的制造成本。研发了加工复合壁板的专用设备，并获得专利ZL200810229214.0一种钛合金壁板自动钻孔设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种曲面复合壁板孔加工方法，该方法能保证被加工飞机零件加工过程中稳定，同时一次性完成孔的钻-铰加工，提高孔加工的质量，提升企业制造效率。

本发明曲面复合金属壁板孔加工方法，包括安装摄像机的钛合金壁板自动钻孔设备、自动钻孔设备固定在机器人臂前端，其特征在于在机器人控制***中增设该自动钻孔设备用的专有加工程序，并对NC参数、宏程序CLAMP/UNCLAMP进行设置，对PLC程序进行逻辑编辑；执行曲面复合壁板孔加工步骤为：

1)自动钻孔设备运行到基准孔附近；

2)摄像机工作，找到基准孔位置，建立空间坐标系；

3)移动到待加工孔位置，距金属板材表面2mm处；

4)压紧机构自动伸出压紧壁板；

5)电机启动，带动主轴转动，专用刀具进行钻孔；

6)根据程序设定金属板壁厚采用“啄钻”的方式依次进行钻、铰加工；

7)完成孔加工后，主轴停止转动、缩回；

8)压紧机构反向运动，松开壁板；

9)移动到下一个待加工孔处；

10)循环依次完成多个孔加工。

本发明的有益效果：

采用该方法加工飞机复合壁板孔，根据仿真程序能够找正壁板法向，保证被加工孔与面垂直；能根据加工壁板情况调整压紧机构压力的大小，保证工件不会因压力大小影响孔加工的质量；钻-铰复合刀具加工孔过程中，一次完成高质量孔加工，采用钻一定深度后退刀、排屑，然后继续钻的“啄钻”工艺，不会产生积屑现象。本方法能保证复合壁板孔加工过程中被加工件稳定、采用复合刀具一次完成加工、采用专用加工工艺，解决了复合壁板孔加工质量不稳定、定位不准、效率低、积屑等问题。本发明拓展开可以是曲面金属孔加工方法，根据所用刀具特性，重新建立加工坐标系、建立工件轮廓、定义专用加工程序中的刀具程序。

实现复合壁板孔加工中关键点在于：

1、采用了的钻-铰复合刀具，满足了孔加工质量的要求；

2、设备上装有的自适应压紧设备，能够根据复合壁板加工工况自动调整压力大小；

3、采用“啄钻”工艺，解决了加工过程中积屑的问题；

4、设计了专用程序，能自动完成所有孔加工，提高了加工效率。

附图说明

图1为本发明方法使用的安装机器人及钻孔设备的结构示意图；

图2为执行该方法钻孔设备及被加工件位置示意图；；

图3为钻孔设备刀具剖视图

图4为本加工方法流程框图；

图5为加工程序中PLC程序图。

图3中，1、复合壁板；2、钻-铰复合刀具；3、被加工孔；4、自动压紧机构。

具体实施方式

一种曲面金属复合壁板孔加工方法，包括安装摄像机的钛合金壁板钻孔设备、自动钻孔设备固定在机器人臂前端，见图1～3，其特征在于在机器人控制***中增设自动钻孔设备用的专有加工程序，并对NC参数、宏程序CLAMP/UNCLAMP进行设置，对PLC程序进行逻辑编辑。

专有加工程序

NC参数设置：

10715$MN_M_NO_FCT_CYCLE[7]＝86

10715$MN_M_NO_FCT_CYCLE[8]＝87

10716$MN_M_NO_FCT_CYCLE_NAME[7]＝CLAMP

10716$MN_M_NO_FCT_CYCLE_NAME[8]＝UNCLAMP。

宏程序CLAMP如下所示：

PROC TOOL SAVE DISPLOF

STOPRE

M86

G4F1

M17

M30。

宏程序UNCLAMP如下所示：

PROC TOOL SAVE DISPLOF

STOPRE

M87

G4F1

M17

M30。

PLC程序编辑，见图5.

见图4，实施曲面复合壁板孔加工步骤为：

1)自动钻孔设备运行到基准孔附近；

2)摄像机工作，找到基准孔位置，建立空间坐标系；

3)移动到待加工孔位置，距金属板材表面2mm处；

4)压紧机构自动伸出压紧壁板；

5)电机启动，带动主轴转动，专用刀具进行钻孔；

7)完成孔加工后，主轴停止转动、缩回；

8)压紧机构反向运动，松开壁板；

9)移动到下一个待加工孔处；

10)循环依次完成多个孔加工。

自动钻孔设备是安装在机器人臂前端的设备，摄像机或相机装在钻孔设备上。作业时，首先机器人前臂端移动到预定位置，摄像机拍照，识别被加工基准孔位置，调整钻-铰复合刀具2姿态，使钻-铰复合刀具2主轴轴线与基准孔轴线重合，建立临时加工坐标系；自动钻孔设备行到距金属板材表面2mm处，自动压紧机构4压紧复合壁板1，自动钻孔设备主轴转动，钻-铰复合刀具2进行钻孔3，钻孔过程中采用啄钻方式，机器人按照仿真结果对壁板上面相同规格的孔依次加工，完成多个被加工孔3加工后，主轴停止转动，缩回，自动压紧机构4自动抬起，完成全部相同规格的孔加工过程。

加工时根据加工工况选专用刀具。本实施例中针对飞机曲面钛合金复合壁板，选用钻-铰复合刀具。所述专有加工程序中的刀具程序是针对钻-铰复合刀具，将每种刀具规格都单独设计了各自的加工程序。例如：要加工直径为6mm，深度5mm的孔，机器人***中专有加工程序的刀具程序定义T1为直径为6mm的钻铰刀具，加工多个相同规格孔时，循环调用此加工程序。加工孔的规格有变化时，需要停机换刀具、同时选择已存储在“定义刀具T1”程序中的相应规格的刀具程序。

本发明技术拓展开可以是曲面金属板的孔加工方法，例如，对汽车轮毂上的孔加工，根据刀具和被加工材质，在专用加工程序中重新建立加工坐标系、建立工件轮廓以及定义刀具程序。

Claims

1.一种曲面复合金属壁板孔加工方法，包括安装摄像机的钛合金壁板自动钻孔设备、自动钻孔设备固定在机器人臂前端，其特征在于在机器人控制***中增设该自动钻孔设备用的专有加工程序，并对NC参数、宏程序CLAMP/UNCLAMP进行设置，对PLC程序进行逻辑编辑，执行曲面复合壁板孔加工步骤为：

1)孔加工设备自动运行到基准孔附近；

2)摄像机工作，找到基准孔位置，建立空间坐标系；

3)移动到待加工孔位置，距金属板材表面2mm处；

4)压紧机构自动伸出压紧壁板；

5)电机启动，带动主轴转动，专用刀具进行钻孔；

7)完成孔加工后，主轴停止转动、缩回；

8)压紧机构反向运动，松开壁板；

9)移动到下一个待加工孔处；

10)循环依次完成多个孔加工。

2.根据权利要求1所述的曲面复合金属壁板孔加工方法，其特征在于所述专有加工程序：

3.根据权利要求1所述的曲面复合金属壁板孔加工方法，其特征在于所述NC参数设置：

10715$MN_M_NO_FCT_CYCLE[7]＝86

10715$MN_M_NO_FCT_CYCLE[8]＝87

10716$MN_M_NO_FCT_CYCLE_NAME[7]＝CLAMP

10716$MN_M_NO_FCT_CYCLE_NAME[8]＝UNCLAM。

4.根据权利要求1所述的曲面复合金属壁板孔加工方法，其特征在于所述宏程序CLAMP如下所示：

PROC TOOL SAVE DISPLOF

STOPRE

M86

G4F1

M17

M3。

5.根据权利要求1所述的曲面复合金属壁板孔加工方法，其特征在于所述宏程序UNCLAMP如下所示：

PROC TOOL SAVE DISPLOF

STOPRE

M87

G4F1

M17

M30。

6.根据权利要求2所述的曲面复合金属壁板孔加工方法，其特征在于所述专有加工程序中的刀具程序，对每种规格刀具都单独设计了各自的加工程序。