本發(fā)明涉及一種數(shù)控自動(dòng)制孔系統(tǒng)，尤其是一種用于機(jī)身對(duì)接裝配的環(huán)形自動(dòng)制孔系統(tǒng)，屬于飛機(jī)數(shù)字化裝配自動(dòng)制孔領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
機(jī)身對(duì)接裝配制孔的質(zhì)量與效率，直接制約整機(jī)的裝配周期、制造成本和安全性能，一直是飛機(jī)數(shù)字化裝配的研究熱點(diǎn)。對(duì)此，國(guó)外率先提出了柔性軌道制孔系統(tǒng)。該設(shè)備因此自動(dòng)化程度高、靈活方便好，能夠一次性完成鉆孔和锪窩功能，但系統(tǒng)整體剛性差，加工穩(wěn)定性不足。為解決上述問(wèn)題，中國(guó)發(fā)明201410123510.8提出了一種飛機(jī)等值段機(jī)身弧形軌制孔系統(tǒng)及方法，利用軌道保持塊來(lái)提高柔性軌道整體剛度。上述兩種自動(dòng)制孔系統(tǒng)對(duì)提高機(jī)身對(duì)接裝配制孔的質(zhì)量和效率起到一定推動(dòng)作用，但由于兩種系統(tǒng)都采用鉆削制孔單元，對(duì)于不同孔徑需要提供在線換刀功能，較大的鉆孔軸向力也會(huì)對(duì)柔性軌道整體剛度提出更高要求，而且對(duì)飛機(jī)對(duì)接裝配較大的制孔區(qū)域采用一個(gè)制孔單元進(jìn)行加工，一定程度上會(huì)影響制孔的加工效率。螺旋制孔是航空裝配領(lǐng)域新興的一種制孔技術(shù)，具有制孔切削力小、一把刀具可加工一系列孔等優(yōu)勢(shì)。因此，采用多個(gè)螺旋制孔單元來(lái)協(xié)作完成飛機(jī)機(jī)身對(duì)接裝配制孔，將是一種較好的選擇，尤其對(duì)于現(xiàn)代大型飛機(jī)的機(jī)身對(duì)接。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有的飛機(jī)機(jī)身對(duì)接自動(dòng)鉆孔系統(tǒng)存在制孔軸向力大、不同孔徑需要頻繁換刀以及加工效率低等問(wèn)題。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于飛機(jī)機(jī)身對(duì)接裝配的環(huán)形數(shù)控自動(dòng)制孔系統(tǒng)，包括兩個(gè)環(huán)形軌道組件、至少兩個(gè)沿兩個(gè)環(huán)形軌道組件移動(dòng)的四驅(qū)載運(yùn)裝置以及安裝在四驅(qū)載運(yùn)裝置上的自動(dòng)制孔裝置；環(huán)形軌道組件包括柔性軌道模塊和真空吸盤組件；柔性軌道模塊包括柔性軌道支架、兩個(gè)導(dǎo)向滑槽以及弧型柔性齒條；兩個(gè)導(dǎo)向滑槽分別安裝在柔性軌道支架的兩側(cè)，弧型柔性齒條設(shè)置在柔性軌道支架的軌道外圈上；真空吸盤組件包括吸盤、真空發(fā)生器和電磁換向閥；吸盤間隔設(shè)置在柔性軌道支架的軌道內(nèi)圈上，吸盤通過(guò)電磁換向閥與真空發(fā)生器管路連接；四驅(qū)載運(yùn)裝置包括第一雙驅(qū)電控小車和第二雙驅(qū)電控小車；第一雙驅(qū)電控小車包括柔性弧型底盤、第一驅(qū)動(dòng)裝置以及第二驅(qū)動(dòng)裝置；在柔性弧型底盤的兩端分別通過(guò)第一齒輪軸和第二齒輪軸裝有第一驅(qū)動(dòng)齒輪和第二驅(qū)動(dòng)齒輪；第一驅(qū)動(dòng)裝置和第二驅(qū)動(dòng)裝置的輸出軸分別與第一齒輪軸和第二齒輪軸對(duì)接安裝；在柔性弧型底盤的兩側(cè)均設(shè)有至少一個(gè)導(dǎo)輪軸，在導(dǎo)輪軸上轉(zhuǎn)動(dòng)式設(shè)有導(dǎo)輪；柔性弧型底盤兩側(cè)的導(dǎo)輪分別嵌于柔性軌道支架兩側(cè)的導(dǎo)向滑槽內(nèi)，并可沿導(dǎo)向滑槽來(lái)回滑動(dòng)；第一齒輪軸和第二齒輪軸同時(shí)與一個(gè)環(huán)形軌道組件上的弧型柔性齒條相嚙合；第二雙驅(qū)電控小車與第一雙驅(qū)電控小車的結(jié)構(gòu)相同，并以相同方式安裝在另一環(huán)形軌道組件上；自動(dòng)制孔裝置包括法向調(diào)姿機(jī)構(gòu)、鉆銑制孔單元以及壓緊排屑機(jī)構(gòu)；法向調(diào)姿機(jī)構(gòu)包括二自由度串聯(lián)滑臺(tái)和三自由度并聯(lián)滑臺(tái)；三自由度并聯(lián)滑臺(tái)包括定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)；動(dòng)平臺(tái)通過(guò)三自由度驅(qū)動(dòng)裝置安裝在定平臺(tái)上；定平臺(tái)安裝在二自由度串聯(lián)滑臺(tái)上，由二自由度串聯(lián)滑臺(tái)驅(qū)動(dòng)定平臺(tái)二自由度移動(dòng)；二自由度串聯(lián)滑臺(tái)安裝在第一雙驅(qū)電控小車和第二雙驅(qū)電控小車上；鉆銑制孔單元和壓緊排屑機(jī)構(gòu)均安裝在動(dòng)平臺(tái)上。采用環(huán)形軌道組件能夠使自動(dòng)制孔裝置在飛機(jī)機(jī)身周圍環(huán)繞移動(dòng)，確保在飛機(jī)機(jī)身圓周的各個(gè)制孔點(diǎn)都具有較好的軸向作用力，既提高了制孔靈活性，由增強(qiáng)了制孔的精度；采用至少兩個(gè)四驅(qū)載運(yùn)裝置安裝在環(huán)形軌道組件上，可以在各個(gè)四驅(qū)載運(yùn)裝置安裝不同的刀具，從而省去頻繁換刀的麻煩，有效提高了工作效率；采用法向調(diào)姿機(jī)構(gòu)既滿足一定工位內(nèi)多孔加工，而且還很好滿足機(jī)身裝配制孔時(shí)的小范圍調(diào)姿，同時(shí)能承受較大的切削力；采用鉆銑制孔單元能夠?qū)崿F(xiàn)刀具偏心調(diào)節(jié)，因而具備了鉆孔和螺旋銑孔兩種功能，可避免傳統(tǒng)鉆孔時(shí)換刀操作，能顯著提高飛機(jī)機(jī)身對(duì)接裝配的制孔效率；通過(guò)合理布置一定數(shù)量的自動(dòng)制孔裝置和四驅(qū)載運(yùn)裝置，既可增強(qiáng)環(huán)形軌道組件的整體剛性，進(jìn)而保證孔的加工質(zhì)量，也能顯著提高孔加工的效率。作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，二自由度串聯(lián)滑臺(tái)包括縱向拖板、橫移門架、第一絲桿、第三驅(qū)動(dòng)裝置、第二絲桿以及第四驅(qū)動(dòng)裝置；縱向拖板架設(shè)在第一雙驅(qū)電控小車和第二雙驅(qū)電控小車上，并在縱向拖板上設(shè)有兩條平行的第一滑軌；在橫移門架下方設(shè)有兩個(gè)第一滑塊，兩個(gè)第一滑塊分別卡扣在第一滑軌上，并可沿第一滑軌縱向滑動(dòng)；第一絲桿和第三驅(qū)動(dòng)裝置均安裝在縱向拖板上，且第一絲桿對(duì)接安裝在第三驅(qū)動(dòng)裝置的輸出軸上；在橫移門架的側(cè)面設(shè)有與第一絲桿相旋合的第一螺母；第二絲桿和第四驅(qū)動(dòng)裝置均安裝在橫移門架的頂部，且第二絲桿對(duì)接安裝在第四驅(qū)動(dòng)裝置的輸出軸上；在橫移門架的頂部下方橫向設(shè)有第二導(dǎo)軌，在定平臺(tái)上設(shè)有第二滑塊和中間螺母，第二滑塊卡扣在第二導(dǎo)軌上，第二絲桿旋合在中間螺母，用于驅(qū)動(dòng)第二滑塊沿第二導(dǎo)軌橫向滑動(dòng)。采用二自由度串聯(lián)滑臺(tái)能夠使安裝的三自由度并聯(lián)滑臺(tái)具有二自由度的移動(dòng)性能，增強(qiáng)機(jī)動(dòng)性能。作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，三自由度驅(qū)動(dòng)裝置包括第一驅(qū)動(dòng)伸縮桿、第二驅(qū)動(dòng)伸縮桿以及第三驅(qū)動(dòng)伸縮桿；第一驅(qū)動(dòng)伸縮桿、第二驅(qū)動(dòng)伸縮桿以及第三驅(qū)動(dòng)伸縮桿的兩端分別活動(dòng)安裝在定平臺(tái)和動(dòng)平臺(tái)上；在第一驅(qū)動(dòng)伸縮桿、第二驅(qū)動(dòng)伸縮桿以及第三驅(qū)動(dòng)伸縮桿上分別裝有驅(qū)動(dòng)伸縮運(yùn)動(dòng)的第五驅(qū)動(dòng)裝置、第六驅(qū)動(dòng)裝置以及第七驅(qū)動(dòng)裝置。采用三自由度驅(qū)動(dòng)裝置和二自由度串聯(lián)滑臺(tái)的配合，使法向調(diào)姿機(jī)構(gòu)具備五自由度的調(diào)節(jié)功能，有效增強(qiáng)了裝置的靈活性，提高裝置的制孔效率。作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，第一驅(qū)動(dòng)伸縮桿、第二驅(qū)動(dòng)伸縮桿以及第三驅(qū)動(dòng)伸縮桿的一端通過(guò)虎克鉸鏈安裝在定平臺(tái)同一圓周的三等分點(diǎn)上；第一驅(qū)動(dòng)伸縮桿、第二驅(qū)動(dòng)伸縮桿以及第三驅(qū)動(dòng)伸縮桿的另一端通過(guò)球形鉸鏈安裝在動(dòng)平臺(tái)同一圓周的三等分點(diǎn)上。采用三等分點(diǎn)安裝具有較好的穩(wěn)定性。作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，鉆銑制孔單元包括公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置、公轉(zhuǎn)殼體、自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置、公轉(zhuǎn)半徑驅(qū)動(dòng)裝置、主動(dòng)齒輪以及從動(dòng)齒輪；在動(dòng)平臺(tái)的前側(cè)中心處設(shè)有支撐套筒和中心孔，公轉(zhuǎn)殼體的一端穿過(guò)中心孔并通過(guò)圓柱滾子轉(zhuǎn)動(dòng)式安裝在支撐套筒內(nèi)；公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置安裝在動(dòng)平臺(tái)上，并在公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的輸出軸上設(shè)有公轉(zhuǎn)小帶輪；在公轉(zhuǎn)殼體的外圓周上設(shè)有公轉(zhuǎn)大帶輪，公轉(zhuǎn)大帶輪與公轉(zhuǎn)小帶輪通過(guò)同步帶相連；在自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的輸出端同軸連接有自轉(zhuǎn)減速裝置；自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置和自轉(zhuǎn)減速裝置通過(guò)滾動(dòng)軸承轉(zhuǎn)動(dòng)式安裝在公轉(zhuǎn)殼體內(nèi)；自轉(zhuǎn)減速裝置的輸出軸從公轉(zhuǎn)殼體的前端伸出，且自轉(zhuǎn)減速裝置的輸出軸偏離其軸心線；在自轉(zhuǎn)減速裝置的輸出軸上安裝有刀桿，在刀桿上安裝有刀具；在公轉(zhuǎn)殼體的后端設(shè)有后端蓋，在后端蓋上設(shè)有固定支架；公轉(zhuǎn)半徑驅(qū)動(dòng)裝置安裝在固定支架上，主動(dòng)齒輪安裝在公轉(zhuǎn)半徑驅(qū)動(dòng)裝置的輸出軸上；在自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的尾端設(shè)有穿過(guò)后端蓋的公轉(zhuǎn)半徑調(diào)節(jié)軸，從動(dòng)齒輪安裝在公轉(zhuǎn)半徑調(diào)節(jié)軸上；主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪相嚙合。采用鉆銑制孔單元不僅實(shí)現(xiàn)了鉆孔和螺旋銑孔這兩種功能，而且可通過(guò)公轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置、自轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置以及公轉(zhuǎn)半徑驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行刀具位置的調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)精確加工。作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，在公轉(zhuǎn)殼體的前端設(shè)有前端蓋，自轉(zhuǎn)減速裝置的輸出軸伸出前端蓋外。采用前端蓋能夠?qū)ψ赞D(zhuǎn)減速裝置進(jìn)行保護(hù)。作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，公轉(zhuǎn)殼體的外圓中心線與自轉(zhuǎn)減速裝置的外圓中心線的偏移量等于自轉(zhuǎn)減速裝置的外圓中心線與自轉(zhuǎn)減速裝置的輸出軸軸心線的偏移量，且偏移方向相反。該設(shè)計(jì)能夠增強(qiáng)刀具的微調(diào)節(jié)功能，提高加工精度。作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，壓緊排屑機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)向套筒、第一伸縮氣缸、第二伸縮氣缸、柱狀中空壓腳以及排屑管道；導(dǎo)向套筒固定安裝在動(dòng)平臺(tái)的前側(cè)，且支撐套筒、刀桿和有刀具均位于導(dǎo)向套筒內(nèi)；柱狀中空壓腳安裝在導(dǎo)向套筒內(nèi)，并可沿著導(dǎo)向套筒來(lái)回滑動(dòng)；第一伸縮氣缸、第二伸縮氣缸的缸體都安裝在動(dòng)平臺(tái)前側(cè)面上，第一伸縮氣缸、第二伸縮氣缸的活塞桿均安裝在柱狀中空壓腳上；排屑管道連通在柱狀中空壓腳側(cè)面。采用柱狀中空壓腳能夠有效防止制孔過(guò)程中發(fā)生晃動(dòng)，進(jìn)一步提高了制孔的精度；采用第一伸縮氣缸和第二伸縮氣缸進(jìn)行壓縮，從而實(shí)現(xiàn)快速排屑。作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，還包括一個(gè)分別與電磁換向閥和真空發(fā)生器相連的集中控制臺(tái)；在自動(dòng)制孔裝置上設(shè)有運(yùn)動(dòng)控制器；集中控制臺(tái)與運(yùn)動(dòng)控制器無(wú)線通訊連接；運(yùn)動(dòng)控制器分別與第一驅(qū)動(dòng)裝置、第二驅(qū)動(dòng)裝置、法向調(diào)姿機(jī)構(gòu)、鉆銑制孔單元以及壓緊排屑機(jī)構(gòu)相連。采用集中控制臺(tái)和運(yùn)動(dòng)控制器能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制，提高了系統(tǒng)的自動(dòng)化程度。作為本發(fā)明的進(jìn)一步限定方案，在柔性軌道支架的兩端設(shè)有用于裝拆的對(duì)接接口。采用兩端對(duì)接能夠有效提高柔性軌道支架的安裝靈活性和安裝效率。本發(fā)明的有益效果在于：(1)采用環(huán)形軌道組件能夠使自動(dòng)制孔裝置在飛機(jī)機(jī)身周圍環(huán)繞移動(dòng)，確保在飛機(jī)機(jī)身圓周的各個(gè)制孔點(diǎn)都具有較好的軸向作用力，既提高了制孔靈活性，由增強(qiáng)了制孔的精度；(2)采用至少兩個(gè)四驅(qū)載運(yùn)裝置安裝在環(huán)形軌道組件上，可以在各個(gè)四驅(qū)載運(yùn)裝置安裝不同的刀具，從而省去頻繁換刀的麻煩，有效提高了工作效率；(3)采用法向調(diào)姿機(jī)構(gòu)既滿足一定工位內(nèi)多孔加工，而且還很好滿足機(jī)身裝配制孔時(shí)的小范圍調(diào)姿，同時(shí)能承受較大的切削力；(4)采用鉆銑制孔單元能夠?qū)崿F(xiàn)刀具偏心調(diào)節(jié)，因而具備了鉆孔和螺旋銑孔這兩種功能，可避免傳統(tǒng)鉆孔時(shí)換刀操作，能顯著提高飛機(jī)機(jī)身對(duì)接裝配的制孔效率；(5)通過(guò)合理布置一定數(shù)量的自動(dòng)制孔裝置和四驅(qū)載運(yùn)裝置，既可增強(qiáng)環(huán)形軌道組件的整體剛性，進(jìn)而保證孔的加工質(zhì)量，也能顯著提高孔加工的效率。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1中A的局部視圖；圖3為圖2中C-C向剖視圖；圖4為本發(fā)明的雙驅(qū)電控小車結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為圖1中B的局部視圖；圖6為本發(fā)明的數(shù)控五坐標(biāo)的自動(dòng)制孔裝置示意圖；圖7為本發(fā)明的并聯(lián)平臺(tái)結(jié)構(gòu)示意圖；圖8為本發(fā)明的鉆銑制孔單元結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為本發(fā)明的鉆銑制孔單元剖視圖；圖10為本發(fā)明的壓緊排屑結(jié)構(gòu)剖視圖；圖11為本發(fā)明的系統(tǒng)工作流程圖。具體實(shí)施方式如圖1所示，本發(fā)明用于飛機(jī)機(jī)身對(duì)接裝配的環(huán)形數(shù)控自動(dòng)制孔系統(tǒng)包括：兩個(gè)環(huán)形軌道組件1000、四個(gè)沿兩個(gè)環(huán)形軌道組件1000移動(dòng)的四驅(qū)載運(yùn)裝置2000以及安裝在四驅(qū)載運(yùn)裝置2000上的自動(dòng)制孔裝置3000。如圖2和3所示，環(huán)形軌道組件1000包括柔性軌道模塊1100和真空吸盤組件1200，其中每個(gè)環(huán)形軌道組件1000可以包括...