蒙皮类部件钻孔法向的测量和调整

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1、il：：E!!．i!!量。一aJ坠!mtes-!t!t“：蒙皮类部件钻子L法向的测量和调整NormalMeasurementandAdjustmentforSkinDrilling北京航空制造工程研究所薛汉杰北京航天时代激光导航技术有限责任公司张敏佩【摘要】给出了一种蒙皮类部件钻孔时法向精度控静l的方法，论述了此方法的原理和实施方法．并结合宴例对该方法的应用情况进行了说明。关键词：蒙皮钻孔法向测■和调整数控系统IABSTRACTlAmethodoftheNOITftaIadjustment向rskindrillingispresentedThetheoryand

2、applicationofthenormalmeasurementandadjustmenta弛discussed．andanexamplewithsomequestionsisdescribedKeywords：SkinDrillingNormalmeasurelnentandadjustmentNCsystem蒙度类部件在航夺航天、高速车辆等领域大量应升{，特别是飞机、高速列车等对气动外形有严格要求的交通工具，由于荣皮多采用铆接结构．钻孔法向梢度超差导致的孔质量缺陷将直接影响蒙皮的气动外形乃至部件结构的安全性能。飞机、高速列车等蒙皮部件钻孔数量巨大。手工钻孔

3、存在着质量一致性差．效率低等突出问题．随着生产需求的提高．采用自动化钻孔是必然趋势。因此，钻孔法向精度的在线测量和调整越来越显现出巨大的应用需求。本文将对钻孔时的法向精度控制方法进行论述．并采用实例进行说明．以期获得比较客观理想的结论。1钻孔法向精度的调整方法钻孔法向精度的控制一般采用2种方法：一是采用特定装置；二是通过设备驱动轴来调整钻孔刀具的法向精度。前一种方法多用J：手J_钻孔．后一种方法用于自动钻孔时法向精度的彳f线强整当采用手t钻孔时．蒙皮部件的安装出现误差或者局部变形时．操作人员可以根据经验适“j调整钻头角度来保证钻孔的法向精度．或青采用～种特定装置

4、进行校正(钻杯J。这种特定装置是一种杯形垂接装置．沿杯口对称布置3个支脚．后部与钻孔装置套接在一起，杯形校正装置如图1所示；钻孔时，3个支脚顶在1二件表面，使杯形装置垂直干工件表面。杯形装置套在钻头上，通过弹簧预加负载力使杯形装置紧贴工件表面钻头沿导向槽可以伸出和缩回．从而保证钻孔时钻孔刀』}基本垂60航空翻造拄术·2010年第23媚■■朗1杯形矫正装置Fi91Cup-shapedhadiustmemdevice直于工件的表面。自动钻孔时，钻孔设备根据蒙应部件的理论数学模型获得钻孔点位的法向信息，通过压脚压紧蒙皮使其与骨架紧密贴合．并进行钻孔操作二自动钻孔操作流

5、程如同2所示～由于部件的安装误差．变形等娘崮．部件的实际酗丽和理论外形存在一定的偏差，此时在部件表而圈2自动钻于1．1il作流穆明Fig2Flowchartofautomaticdrilling——e-。丛。!!!s。st*s-!l：：i：．!!i!!：壁钻孔时．刀具往往不是垂直于部件表面，这会造成钻孔的质量缺陷。对于蒙皮娄部件来说．其表面弧度随位置的不同而发生变化，为保证钻孔时的法向精度，就必须在每一个钻孔位置上实时测量孔位处的法向。在实际应用中．蒙皮法向的测量存在困难．且蒙皮部件孔位处的理论法向町以从产品鼓学模型中获得，因此，一般不直接测量蒙皮的实际法向．而

6、是采用问接才=击测量实际法向与理论法向的偏差值。蒙皮法向测量的原理如图3所示。按照直角三角形的结构形式在钻孔轴的压脚周围安装3个位移传感器一当压脚按理论法向压蟹部件时．如果刀具垂直于部件表面，则3个位移传感器的测量值相等，如果不垂直，则3个位移传感器的测量值不相等，根据位移传感器涮量值的不同．可以计算出刀具与荣皮表面的法向误差，即荣皮实际法向与理论法向舯偏差。钻孔设备只需按照此法向偏差值调整钻孔刀具的定位．即可获得比较理想的钻孔法向稽度。。幂：*田3鼍皮法向测■羼Ai誊田F∞3NOmmIm明5Ll，emenlofs1【in对于飞机、快速列车等所用蒙皮零件．其表面

7、弧度变化平缓，在蒙皮钻孔位置的小范围内可以看作是平面结构，在此基础上，测量数据的分析计算得以相应简化．同时可以取删E好的测量效果。钻孔法向的调整需要五坐标钻孔设备来实现。钻孔法向的调整如翻4所示，当A摆角方向存在偏差时，通过位移传感器1和2的测量值进行对比和计算。从而获得—摆角的法向误差修正量；当口摆角方向存在偏差时．通过位移传癌器I和3的测量值进行对比和计算，获得占摆角的法向误差修正量。当调整钻孔刀具的法向时必须保证刀尖的位置不变，以免造成钻孔位置的偏差．因此钻孔法向的调整需要结合数控系统的RTCP功能进行。当计算出一、B轴的法向偏差后。激括RTCP功能并以增

8、量方式移动』，占轴相应的