CN111906601B - 一种无人机旋翼框架超声磨抛***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无人机旋翼框架的超声磨抛***，具有夹紧装置，用于夹紧无人机旋翼框架；柔性抛光囊为密封囊体，所述囊体内部可填充液体，在液体的填充下产生柔性变形，紧密贴合至无人机旋翼框架的内壁处进行磨抛；电声振动变换器，连接至超声波发生器并置于所述柔性抛光囊囊体内部，增幅振动杆连接至所述电声振动变换器上，对所述电声振动变换器的超声振动进行增幅传递至液体上，驱动所述柔性抛光囊进行超声振动磨抛。对利用超声振动技术对磨抛进行精确控制，磨抛装置能有效适应旋翼框架的复杂结构，使抛光精准化，快速化，实现无人机旋翼框架的加工效率和表面质量要求。

Description

一种无人机旋翼框架超声磨抛***及方法
技术领域
本发明属于无人机配件制造领域，尤其涉及一种无人机旋翼框架超声磨抛***及方法。
背景技术
随着经济的发展，以及无人机技术的突破，社会对无人机的需求越来越大，对无人机的要求也越来越高，不仅需要不断拓展无人机的功能和用途，还需要无人机的性能和效率更稳定，更高效。无人机旋翼的制造精度是无人机精确飞行和精密控制的关键，无人机旋翼的微型化对加工质量、加工精度和加工效率提出了更严格的要求。无人机旋翼装置通常包括旋转盘部件、扭矩滑杆部件、桨翼，通过将旋转盘部件、扭矩滑杆部件、桨翼安装在旋翼框架内，并通过旋翼框架与动力***连接，实现动力的传输与控制。其中旋翼框架是安装旋翼，传输动力的关键部件，其制造精度是影响无人机飞行精度及稳定性的重要一环，如果旋翼框架内壁的尺寸没有按照规定的尺寸进行制作，间隙过小，工作过程会对旋翼的旋转工作产生摩擦损耗，若不加以控制会缩短零件寿命；间隙过大，工作过程会存在旋翼摇摆不稳定的缺陷，造成无人机飞行精度差，控制性能低的问题。
旋翼框架由于需要安装旋转盘部件、扭矩滑杆部件、桨翼以及动力传输部件，且安装使用在无人机上，结构复杂，尺寸较小，难以打磨钻孔加工，但是无人机对该部件的加工精度确要求极高。因此，现有对于旋翼框架的生产加工主要采用砂铸或浇注的方式，虽然能有效保证其尺寸，但生产的旋翼框架内壁粗糙，摩擦阻力大，往往影响旋翼框架与其他部件的装配精度，造成无人机的性能不高。磨削抛光等精加工工序，能有效的满足特定产品的加工精度、光洁度和表面完整性要求，但是对于结构复杂的旋翼框架并不能有效磨抛，对于旋翼框架内壁的台阶、转角等无法有效磨抛，为旋翼框架加工带来了极大的困难。
在这一背景下，亟需针对上述问题，提出一种能有效加工无人机旋翼框架的超声磨抛***及方法，促使其满足社会对无人机性能的要求。
近年来，超声波振动切削在多个领域都取得较大的成功，如外圆加工，平面加工，孔加工以及塑性加工等，而且作为一种新型的精加工方法，超声波振动切削在克服难加工的材料、难加工的位置方面都取得了很好的效果，因而越来越得到人们的认识与认可，具有更好的适应范围。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种无人机旋翼框架的超声磨抛***及方法，利用超声振动技术对磨抛进行精确控制，磨抛装置能有效适应旋翼框架的复杂结构，使抛光精准化，快速化，实现无人机旋翼框架的加工效率和表面质量要求，解决了现有技术中复杂结构无法有效磨抛，液体磨粒磨抛力度不够大，无法有效磨抛的技术问题。
一种无人机旋翼框架的超声磨抛***，包括基座，夹紧装置，储液箱，液体填充装置，超声波发生器，电声振动变换器，增幅振动杆，柔性抛光囊；其中，所述夹紧装置、储液箱、液体填充装置、超声波发生器设置在所述基座上；所述夹紧装置用于夹紧无人机旋翼框架；所述液体填充装置通过填充孔将所述储液箱内的液体填充至所述柔性抛光囊囊体内；
所述柔性抛光囊为密封囊体，所述囊体内部可填充液体，在液体的填充下产生柔性变形，紧密贴合至无人机旋翼框架的内壁处进行磨抛；
所述电声振动变换器，连接至所述超声波发生器并置于所述柔性抛光囊囊体内部，所述增幅振动杆连接至所述电声振动变换器上，对所述电声振动变换器的超声振动进行增幅传递至液体上，驱动所述柔性抛光囊进行超声振动磨抛。解决了现有技术中复杂结构无法有效磨抛，液体磨粒磨抛力度不够大，无法有效磨抛的技术问题。
优选的，所述柔性抛光囊的囊体外表面具有柔性抛光层，所述柔性抛光囊通过所述柔性抛光层对所述无人机旋翼框架进行磨抛。
优选的，所述电声振动变换器上具有多个可分别开闭的所述增幅振动杆，所述增幅振动杆均匀布置在所述电声振动变换器上，沿着所述柔性抛光囊内部延伸。
优选的，所述电声振动变换器可移动或转动地连接至所述超声波发生器上，置于所述柔性抛光囊囊体内部。
优选的，所述电声振动变换器为磁致伸缩超声振动变换器或压电陶瓷振动变换器。
优选的，所述增幅振动杆采用台阶形结构，台阶形增幅振动杆能有效减少部件面积，增幅大，具有突出的增幅效果，有效提高磨抛效率。
优选的，所述增幅振动杆采用铝、钛合金或者钢制作，具有振动能耗系数小，价格低，易加工的特点。
优选的，所述柔性抛光囊内部具有压力传感器，用于检测所述囊体内填充的液体压力。
优选的，所述柔性抛光囊采用橡胶、羊皮、机织尼龙布、聚酰胺中的任意一种材料加工形成。
优选的，所述柔性抛光层为聚氨酯抛光层，聚氨酯抛光层采用三官能异氰酸酯、固化剂组合物、和中空微球聚合物混合固化形成；聚氨酯抛光层的邵氏D硬度为46-54D。
优选的，所述柔性抛光层上填充有金属抛光粒，所述金属抛光粒为二氧化铈、氧化锆、氧化铝、二氧化钛、氧化锰及氧化镁中的至少任何一个；所述金属抛光粒的直径是10nm至300nm。
还包括一种无人机旋翼框架的超声磨抛方法，包括以下步骤：
a，将无人机旋翼框架夹紧固定在夹紧装置上；
b，将柔性抛光囊放置进无人机旋翼框架内部；
c，打开液体填充装置，通过液体填充装置将储液箱内的液体经由填充孔填充至柔性抛光囊囊体内，柔性抛光囊在液体的填充下产生柔性变形，紧密贴合至无人机旋翼框架的内壁处；
d，利用柔性抛光囊内的压力传感器检测囊体内填充的液体压力，使压力调整至预测压力值，停止填充液体；
e，打开超声发生器，使超声波发生器产生超声，并激发电声振动换能器转换为超声振动，电声振动换能器驱动液体产生高频率超声振动，液体振动带动柔性抛光囊振动，从而促使柔性抛光囊外表面的柔性抛光层振动，实现对无人机旋翼框架进行磨抛。
优选的，步骤e中的电声振动换能器驱动液体产生高频率超声振动具体为，电声振动变换器上设置有多个可分别开闭的增幅振动杆，增幅振动杆均匀布置在电声振动变换器上，沿着柔性抛光囊内部延伸，多个增幅振动杆通过控制器可分别控制开闭，实现对无人机旋翼框架不同部位进行磨抛时，有针对性的对指定位置进行磨抛。
优选的，步骤e中的电声振动换能器驱动液体产生高频率超声振动具体为，所述电声振动变换器可移动或转动地连接至超声波发生器上，需要对无人机旋翼框架不同部位进行磨抛时，所述电声振动变换器可移动或转动地靠近该部位，有针对性的对该部位进行磨抛。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1，本发明的无人机旋翼框架的超声磨抛***，利用超声磨抛***对无人机旋翼框架进行抛光，能有效利用超声磨抛的优势，优化了加工工序，减少了磨削刀具的控制，提高了磨抛加工效率，使抛光均匀化，快速化，提高了无人机旋翼框架精抛的加工效率和表面质量，解决了现有技术中复杂结构无法有效磨抛，液体磨粒磨抛力度不够大，无法有效磨抛的技术问题。
2，本发明的无人机旋翼框架的超声磨抛***，能通过对电声振动变换器上的增幅振动杆进行分别控制开闭，实现对无人机旋翼框架不同部位进行磨抛时，有针对性的对指定位置进行磨抛，具有很高的机械能与电能间的转化率，易于加工各种各样的形状，易于调整，寿命长，使用稳定，适用范围广，具有较广的频率区间，能加工较薄较复杂结构的零部件。
3，本发明的无人机旋翼框架的超声磨抛***，能通过对电声振动变换器可移动或转动地置于柔性抛光囊囊体内部，实现对无人机旋翼框架不同部位进行有针对性的靠近，增大增幅振动杆对该位置的振动，实现对不同位置进行不同力度的磨抛，易于加工各种各样的形状，易于调整，满足无人机旋翼框架的加工精度。
4，本发明的无人机旋翼框架的超声磨抛***，能通过对柔性抛光囊内部填充不同体积的液体，对柔性抛光囊的膨胀压力进行控制，从而控制对柔性抛光层与无人机旋翼框架的摩擦力度，实现对无人机旋翼框架的不同力度的磨抛，提高了磨抛加工效率，使抛光均匀化，快速化，提高了无人机旋翼框架精抛的加工效率。
5，本发明的无人机旋翼框架的超声磨抛***，采用柔性抛光囊外表面设置柔性抛光层结构，柔性抛光层为聚氨酯抛光层，并在聚氨酯抛光层上填充有磨粒，能有效提高磨抛速率和质量，减少划痕、孔隙等磨抛缺陷，提高了无人机旋翼框架精抛的加工效率和表面质量。
附图说明
图1是本发明无人机旋翼框架超声磨抛***结构示意图。
图2是本发明电声振动变换器和增幅振动杆布局示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-2所示，一种无人机旋翼框架的超声磨抛***，其特征在于，包括基座1，夹紧装置2，储液箱3，液体填充装置4，超声波发生器5，电声振动变换器6，增幅振动杆8，柔性抛光囊7；其中，夹紧装置2、储液箱3、液体填充装置4、超声波发生器5设置在基座1上；夹紧装置2用于夹紧无人机旋翼框架9；液体填充装置4通过填充孔将储液箱3内的液体填充至柔性抛光囊7囊体内，超声波发生器5连接电声振动变换器6，电声振动变换器6将振动能传递给增幅振动杆8，增幅振动杆8驱动液体超声振动；柔性抛光囊7为密封囊体，囊体内部可填充液体，外表面具有柔性抛光层，柔性抛光囊能够在液体的填充下产生柔性变形，紧密贴合至无人机旋翼框架的内壁处；电声振动变换器，连接至超声波发生器并置于柔性抛光囊囊体内部，电声振动变换器上设置有多个可分别开闭的增幅振动杆，增幅振动杆均匀布置在电声振动变换器上，沿着柔性抛光囊内部延伸，多个增幅振动杆通过控制器可分别控制开闭，并且所述电声振动变换器可移动或转动地连接至超声波发生器上，置于柔性抛光囊囊体内部，实现对无人机旋翼框架不同部位进行磨抛时，有针对性的对指定位置进行磨抛；柔性抛光囊内部具有压力传感器，用于检测囊体内填充的液体压力。
当需要对无人机旋翼框架进行磨抛加工时，先将无人机旋翼框架夹紧固定在夹紧装置上，将柔性抛光囊放置进无人机旋翼框架内部；打开液体填充装置，通过液体填充装置将储液箱内的液体经由填充孔填充至柔性抛光囊囊体内，柔性抛光囊在液体的填充下产生柔性变形，紧密贴合至无人机旋翼框架的内壁处；利用柔性抛光囊内的压力传感器检测囊体内填充的液体压力，使压力调整至预测压力值，停止填充液体；打开超声发生器，使超声波发生器产生超声，并激发电声振动换能器转换为超声振动，电声振动换能器驱动液体产生高频率超声振动，液体振动带动柔性抛光囊振动，从而促使柔性抛光囊外表面的柔性抛光层振动，实现对无人机旋翼框架进行磨抛。解决了现有技术中复杂结构无法有效磨抛，液体磨粒磨抛力度不够大，无法有效磨抛的技术问题。
进一步的，电声振动变换器可以为磁致伸缩超声振动变换器、压电陶瓷振动变换器。
进一步的，增幅振动杆采用台阶形结构，台阶形增幅振动杆能有效减少部件面积，增幅大，具有突出的增幅效果，有效提高磨抛效率。增幅振动杆采用铝、钛合金或者钢制作，具有振动能耗系数小，价格低，易加工的特点。
进一步的，柔性抛光囊采用橡胶、羊皮、机织尼龙布、聚酰胺中的任意一种材料加工形成。
进一步的，柔性抛光层为聚氨酯抛光层，聚氨酯抛光层采用三官能异氰酸酯、固化剂组合物、和中空微球聚合物混合固化形成。聚氨酯抛光层的邵氏D硬度为45～75D，较佳地硬度为55～70D，最佳地，硬度为55～65D。
进一步的，柔性抛光层上填充有金属抛光粒，所述金属抛光粒为二氧化铈、氧化锆、氧化铝、二氧化钛、氧化锰及氧化镁中的至少任何一个。所述金属抛光粒的直径是10nm至300nm。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (12)

1.一种无人机旋翼框架的超声磨抛***，其特征在于，包括基座，夹紧装置，储液箱，液体填充装置，超声波发生器，电声振动变换器，增幅振动杆，柔性抛光囊；其中，所述夹紧装置、储液箱、液体填充装置、超声波发生器设置在所述基座上；所述夹紧装置用于夹紧无人机旋翼框架；所述液体填充装置通过填充孔将所述储液箱内的液体填充至所述柔性抛光囊囊体内；
所述柔性抛光囊为密封囊体，所述囊体内部可填充液体，在液体的填充下产生柔性变形，紧密贴合至无人机旋翼框架的内壁处进行磨抛；
所述电声振动变换器，连接至所述超声波发生器并置于所述柔性抛光囊囊体内部，所述增幅振动杆连接至所述电声振动变换器上，对所述电声振动变换器的超声振动进行增幅传递至液体上，驱动所述柔性抛光囊进行超声振动磨抛；
所述电声振动变换器可移动或转动地连接至所述超声波发生器上，置于所述柔性抛光囊囊体内部；
所述电声振动变换器上具有多个可分别开闭的所述增幅振动杆，所述增幅振动杆均匀布置在所述电声振动变换器上，沿着所述柔性抛光囊内部延伸。
2.根据权利要求1所述的无人机旋翼框架的超声磨抛***，其特征在于，所述柔性抛光囊的囊体外表面具有柔性抛光层，所述柔性抛光囊通过所述柔性抛光层对所述无人机旋翼框架进行磨抛。
3.根据权利要求1所述的无人机旋翼框架的超声磨抛***，其特征在于，所述电声振动变换器为磁致伸缩超声振动变换器或压电陶瓷振动变换器。
4.根据权利要求1所述的无人机旋翼框架的超声磨抛***，其特征在于，所述增幅振动杆采用台阶形结构。
5.根据权利要求1所述的无人机旋翼框架的超声磨抛***，其特征在于，所述增幅振动杆采用铝、钛合金或者钢制作。
6.根据权利要求1-5任一项所述的无人机旋翼框架的超声磨抛***，其特征在于，所述柔性抛光囊内部具有压力传感器，用于检测所述囊体内填充的液体压力。
7.根据权利要求1所述的无人机旋翼框架的超声磨抛***，其特征在于，所述柔性抛光囊采用橡胶、羊皮、机织尼龙布、聚酰胺中的任意一种材料加工形成。
8.根据权利要求2所述的无人机旋翼框架的超声磨抛***，其特征在于，所述柔性抛光层为聚氨酯抛光层，聚氨酯抛光层采用三官能异氰酸酯、固化剂组合物、和中空微球聚合物混合固化形成；聚氨酯抛光层的邵氏D硬度为46-54D。
9.根据权利要求2所述的无人机旋翼框架的超声磨抛***，其特征在于，所述柔性抛光层上填充有金属抛光粒，所述金属抛光粒为二氧化铈、氧化锆、氧化铝、二氧化钛、氧化锰及氧化镁中的至少任何一个；所述金属抛光粒的直径是10nm至300nm。
10.一种无人机旋翼框架的超声磨抛方法，采用权利要求1-9任一项所述的无人机旋翼框架的超声磨抛***进行磨抛，其特征在于：包括以下步骤：
a，将无人机旋翼框架夹紧固定在夹紧装置上；
b，将柔性抛光囊放置进无人机旋翼框架内部；
c，打开液体填充装置，通过液体填充装置将储液箱内的液体经由填充孔填充至柔性抛光囊囊体内，柔性抛光囊在液体的填充下产生柔性变形，紧密贴合至无人机旋翼框架的内壁处；
d，利用柔性抛光囊内的压力传感器检测囊体内填充的液体压力，使压力调整至预测压力值，停止填充液体；
e，打开超声发生器，使超声波发生器产生超声，并激发电声振动换能器转换为超声振动，电声振动换能器驱动液体产生高频率超声振动，液体振动带动柔性抛光囊振动，从而促使柔性抛光囊外表面的柔性抛光层振动，实现对无人机旋翼框架进行磨抛。
11.根据权利要求10所述的无人机旋翼框架的超声磨抛方法，其特征在于，步骤e中的电声振动换能器驱动液体产生高频率超声振动具体为，电声振动变换器上设置有多个可分别开闭的增幅振动杆，增幅振动杆均匀布置在电声振动变换器上，沿着柔性抛光囊内部延伸，多个增幅振动杆通过控制器可分别控制开闭，实现对无人机旋翼框架不同部位进行磨抛时，有针对性的对指定位置进行磨抛。
12.根据权利要求10所述的无人机旋翼框架的超声磨抛方法，其特征在于，步骤e中的电声振动换能器驱动液体产生高频率超声振动具体为，所述电声振动变换器可移动或转动地连接至超声波发生器上，需要对无人机旋翼框架不同部位进行磨抛时，所述电声振动变换器可移动或转动地靠近该部位，有针对性的对该部位进行磨抛。
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