CN103157819A - 一种钻孔路线及孔深自动调控式数控钻床 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钻孔路线及孔深自动调控式数控钻床,包括钻床本体、轴向驱动机构、工件夹持固定机构、旋转驱动机构和控制系统,还包括孔位自动对位系统和孔深自动调整系统;孔位自动对位系统包括钻孔加工路线自动生成单元、平移机构、平移驱动机构、GPS定位单元、位置检测单元、移动方向检测单元、数据处理器和主控制器一;孔深自动调整系统包括升降支架、水平托架和升降驱动机构;控制系统包括升降高度检测单元、主控制器二、电磁控制开关一、升降速度检测单元和升降方向检测单元。本发明设计合理、操作简便且使用效果好,能按照钻孔加工路线图自动完成多个孔位自动对位后的钻孔过程,且能简便实现钻进深度的自动调整与监控。

Description

一种钻孔路线及孔深自动调控式数控钻床
技术领域
本发明涉及一种数控钻床,尤其是涉及一种钻孔路线及孔深自动调控式数控钻床。
背景技术
钻床指主要用钻头在工件上加工孔的机床,通常钻头旋转为主运动,钻头轴向移动为进给运动。钻床结构简单,加工精度相对较低,可钻通孔、盲孔,更换特殊刀具,可扩、锪孔,铰孔或进行攻丝等加工。加工过程中工件不动,让刀具移动,将刀具中心对正孔中心,并使刀具转动(主运动)。因而,钻床的特点是工件固定不动,刀具做旋转运动。钻床工作过程中,采用位移传感器对钻孔深度进行实时检测时,由于钻床钻进过程中会持续出现晃动现象,因而位移传感器所检测数据的精度不高。而中途停止钻进过程后采用测量工具进行量测的方法不仅费时费力,影响钻进效率,而且也极易出现钻进深度过深情形。
综上实际使用过程中,现有钻床控制系统的功能通常均较为单一,所采用的控制系统一般仅具有简单的控制功能,智能化程度较低,不能对整个钻进过程中的钻进深度进行精确监控,加工精度较低且使用效果较差,因而难以满足精加工领域的实际需求,同时也不能实现真正地无人监控。另外,现如今缺少一种能与现有数控机床配合使用且设计合理、使用操作简便、智能化程度高的自动对位调整系统,其在自动完成钻轴与需加工孔位之间的自动对位过程的同时,还能按照预设的加工顺序自动生成钻孔加工路线图,并按照所生成的钻孔加工路线图自动完成多个孔位自动对位后的钻孔过程。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种钻孔路线及孔深自动调控式数控钻床,其设计合理、安装布设方便、使用操作简便且智能化程度高、使用效果好,能按照钻孔加工路线图自动完成多个孔位自动对位后的钻孔过程,且能简便实现钻进深度的自动调整与监控。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种钻孔路线及孔深自动调控式数控钻床,包括钻床本体、驱动钻床钻头进行轴向运动的轴向驱动机构、对被加工工件进行夹持固定的工件夹持固定机构、驱动所述钻床钻头进行旋转运动的旋转驱动机构和布设在所述钻床本体上的控制系统,所述轴向驱动机构与旋转驱动机构均安装在所述钻床本体上且二者分别通过传动机构与所述钻床钻头进行传动连接,所述轴向驱动机构和旋转驱动机构通过传动机构与所述钻头所安装的钻轴进行传动连接,其特征在于:还包括孔位自动对位系统和孔深自动调整系统;所述孔位自动对位系统包括用于输入钻床钻轴所处位置GPS坐标数据的参数输入单元一、用于输入需钻孔的数量及各钻孔的加工顺序与位置信息的参数输入单元二、对参数输入单元二所输入信息进行分析并自动生成钻孔加工路线图的钻孔加工路线自动生成单元、安装在钻床本体上的平移机构、对平移机构进行驱动的平移驱动机构、根据参数输入单元二所输入信息对需加工第一个钻孔所处位置的GPS坐标进行实时检测的GPS定位单元、对平移驱动机构的相关电参数进行实时检测的电参数检测单元三、对平移机构的移动位置进行实时检测的位置检测单元、对平移机构的移动方向进行实时检测的移动方向检测单元、对参数输入单元一所输入信息与GPS定位单元所检测信息进行对比分析并根据分析结果对平移驱动机构进行控制完成第一个钻孔孔位自动对位的数据处理器、按钻孔加工路线自动生成单元生成的钻孔加工路线图对平移驱动机构进行控制的主控制器一以及分别与主控制器相接的数据存储单元一和显示单元一,所述数据处理器与主控制器一相接;所述平移驱动机构与平移机构之间通过传动机构进行传动连接,所述位置检测单元布设在平移机构的正中部;所述参数输入单元一、参数输入单元二、钻孔加工路线自动生成单元、GPS定位单元、位置检测单元、移动方向检测单元、电参数检测单元三和平移驱动机构均与主控制器一相接;
所述孔深自动调整系统包括安装在平移机构的正上方且高度可调的升降支架、安装在升降支架上的水平托架和对升降支架进行驱动的升降驱动机构,所述升降驱动机构与升降支架之间通过传动机构进行传动连接,所述工件夹持固定机构通过所述水平托架安装在升降支架正上方;所述控制系统包括对旋转驱动机构的相关电参数进行实时检测的电参数检测单元二、对所述水平托架的升降高度进行实时检测的升降高度检测单元、用于输入需钻孔孔深参数的参数输入单元三、用于输入钻孔过程中升降支架向上移动速度的参数输入单元四、根据参数输入单元三所输入信息对升降驱动机构进行控制以对当前所钻孔孔深进行控制调整的主控制器二、串接于轴向驱动机构的供电回路中的电磁控制开关一、对升降支架的升降速度进行实时检测的升降速度检测单元、对升降支架的升降方向进行实时检测的升降方向检测单元以及分别与主控制器二相接的数据存储单元二和显示单元二,所述升降驱动机构、电参数检测单元二、升降高度检测单元、参数输入单元三、参数输入单元四、升降速度检测单元和升降方向检测单元均与主控制器二相接;所述电磁控制开关一由主控制器二进行控制且其与主控制器二相接;所述轴向驱动机构和旋转驱动机构均由主控制器二进行控制且二者均与主控制器二相接;所述主控制器二与主控制器一相接。
上述一种钻孔路线及孔深自动调控式数控钻床,其特征是:所述控制系统还包括对轴向驱动机构的相关电参数进行实时检测的电参数检测单元一,所述电参数检测单元一与主控制器二相接。
上述一种钻孔路线及孔深自动调控式数控钻床,其特征是:所述控制系统还包括对升降驱动机构的相关电参数进行实时检测的电参数检测单元三。
上述一种钻孔路线及孔深自动调控式数控钻床,其特征是:所述控制系统还包括串接于所述旋转驱动机构供电回路中的电磁控制开关二,所述电磁控制开关二由主控制器二进行控制且其与主控制器二相接。
上述一种钻孔路线及孔深自动调控式数控钻床,其特征是:还包括主控制器一相接的上位监控机,所述上位监控机与主控制器一之间通过局域网进行双向通信。
上述一种钻孔路线及孔深自动调控式数控钻床,其特征是:还包括主控制器一相接的计时电路。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、设计合理、成本低且安装布设方便。
2、电路简单且接线方便。
3、使用操作简单、智能化程度高且显示效果直观,通过数据处理器器能自动实现全部操控过程。
4、使用效果好且实用价值高,实际使用过程中,本发明采用孔位自动对位系统先通过钻孔加工路线自动生成单元对参数输入单元四所输入信息进行分析并自动生成钻孔加工路线图,与此同时数据处理器对参数输入单元三所输入信息与GPS定位单元所检测信息进行对比分析并根据分析结果对平移驱动机构进行控制完成第一个钻孔孔位的自动对位过程,之后主控制器一按钻孔加工路线自动生成单元生成的钻孔加工路线图对平移驱动机构进行控制,便可完成需加工所有孔位的自主定位过程;对于每一个钻孔来说,完成孔位对位过程后,本发明采用孔深自动调整系统通过升降支架对安装于水平托架上的被加工件高度进行调整,实际加工过程中,通过主控制器对串接于轴向驱动机构的供电回路中的电磁控制开关一进行控制,使得钻孔过程中钻轴轴向位置不动,通过升降支架调整被加工件的高度实现自动钻孔,钻孔过程中通过对升降支架的升降高度进行监控实现对钻孔孔深进行实时监控的目的,且通过对升降支架的升降高度进行调整实现对钻孔孔深进行简便调整的目的。
5、适用范围广且推广应用前景广泛。
综上所述,本发明设计合理、安装布设方便、使用操作简便且智能化程度高、使用效果好,能按照钻孔加工路线图自动完成多个孔位自动对位后的钻孔过程,且能简便实现钻进深度的自动调整与监控。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的电路原理框图。
图2为本发明孔位自动对位系统的电路原理框图。
附图标记说明:
1-轴向驱动机构;2-旋转驱动机构;3-升降支架;
4-升降驱动机构;         5-1-电参数检测单元一;
5-2-主控制器二;         5-3-电参数检测单元二;
5-4-升降高度检测单元;   5-5-参数输入单元三;    5-6-参数输入单元四;
5-7-电磁控制开关一;     5-8-数据存储单元二;    5-9-显示单元二;
5-10-升降速度检测单元;  5-11-升降方向检测单元;
5-12-电参数检测单元三;  5-13-电磁控制开关二;
7-孔位自动对位系统;     7-1-主控制器一;
7-2-参数输入单元一;     7-3-平移机构;          7-4-平移驱动机构;
7-5-位置检测单元;       7-6-位置检测单元;      7-7-数据存储单元一;
7-8-显示单元一;         7-9-移动方向检测单元;
7-10-电参数检测单元三;  7-11-参数输入单元二;
7-12-钻孔加工路线自动生成单元;                  7-13-数据处理器;
8-上位监控机;           9-计时电路。
具体实施方式
如图1、图2所示,本发明包括钻床本体、驱动钻床钻头进行轴向运动的轴向驱动机构1、对被加工工件进行夹持固定的工件夹持固定机构、驱动所述钻床钻头进行旋转运动的旋转驱动机构2和布设在所述钻床本体上的控制系统,所述轴向驱动机构1与旋转驱动机构2均安装在所述钻床本体上且二者分别通过传动机构与所述钻床钻头进行传动连接,所述轴向驱动机构1和旋转驱动机构2通过传动机构与所述钻头所安装的钻轴进行传动连接。同时,本发明还包括孔位自动对位系统7和孔深自动调整系统。
所述孔位自动对位系统7包括用于输入钻床钻轴所处位置GPS坐标数据的参数输入单元一7-2、用于输入需钻孔的数量及各钻孔的加工顺序与位置信息的参数输入单元二7-11、对参数输入单元二7-11所输入信息进行分析并自动生成钻孔加工路线图的钻孔加工路线自动生成单元7-12、安装在钻床本体上的平移机构7-3、对平移机构7-3进行驱动的平移驱动机构7-4、根据参数输入单元二7-11所输入信息对需加工第一个钻孔所处位置的GPS坐标进行实时检测的GPS定位单元7-5、对平移驱动机构7-4的相关电参数进行实时检测的电参数检测单元三7-10、对平移机构7-3的移动位置进行实时检测的位置检测单元7-6、对平移机构7-3的移动方向进行实时检测的移动方向检测单元7-9、对参数输入单元一7-2所输入信息与GPS定位单元7-5所检测信息进行对比分析并根据分析结果对平移驱动机构7-4进行控制完成第一个钻孔孔位自动对位的数据处理器7-13、按钻孔加工路线自动生成单元7-12生成的钻孔加工路线图对平移驱动机构7-4进行控制的主控制器一7-1以及分别与主控制器7-1相接的数据存储单元一7-7和显示单元一7-8,所述数据处理器7-13与主控制器一7-1相接。所述平移驱动机构7-4与平移机构7-3之间通过传动机构进行传动连接,所述位置检测单元7-5布设在平移机构7-3的正中部;所述参数输入单元一7-2、参数输入单元二7-11、钻孔加工路线自动生成单元7-12、GPS定位单元7-5、位置检测单元7-6、移动方向检测单元7-9、电参数检测单元三7-10和平移驱动机构7-4均与主控制器一7-1相接。
所述孔深自动调整系统包括安装在平移机构7-3的正上方且高度可调的升降支架3、安装在升降支架3上的水平托架和对升降支架3进行驱动的升降驱动机构4,所述升降驱动机构4与升降支架3之间通过传动机构进行传动连接,所述工件夹持固定机构通过所述水平托架安装在升降支架3正上方;所述控制系统包括对旋转驱动机构2的相关电参数进行实时检测的电参数检测单元二5-3、对所述水平托架的升降高度进行实时检测的升降高度检测单元5-4、用于输入需钻孔孔深参数的参数输入单元三5-5、用于输入钻孔过程中升降支架3向上移动速度的参数输入单元四5-6、根据参数输入单元三5-5所输入信息对升降驱动机构4进行控制以对当前所钻孔孔深进行控制调整的主控制器二5-2、串接于轴向驱动机构1的供电回路中的电磁控制开关一5-7、对升降支架3的升降速度进行实时检测的升降速度检测单元5-10、对升降支架3的升降方向进行实时检测的升降方向检测单元5-11以及分别与主控制器二5-2相接的数据存储单元二5-8和显示单元二5-9,所述升降驱动机构4、电参数检测单元二5-3、升降高度检测单元5-4、参数输入单元三5-5、参数输入单元四5-6、升降速度检测单元5-10和升降方向检测单元5-11均与主控制器二5-2相接。所述电磁控制开关一5-7由主控制器二5-2进行控制且其与主控制器二5-2相接。所述轴向驱动机构1和旋转驱动机构2均由主控制器二5-2进行控制且二者均与主控制器二5-2相接。所述主控制器二5-2与主控制器一7-1相接。
本实施例中,所述控制系统还包括对轴向驱动机构1的相关电参数进行实时检测的电参数检测单元一5-1,所述电参数检测单元一5-1与主控制器二5-2相接。
同时,所述控制系统还包括对升降驱动机构4的相关电参数进行实时检测的电参数检测单元三5-12。
本实施例中,所述控制系统还包括串接于所述旋转驱动机构2供电回路中的电磁控制开关二5-13,所述电磁控制开关二5-13由主控制器二5-2进行控制且其与主控制器二5-2相接。
同时,本发明还包括主控制器一7-1相接的上位监控机8,所述上位监控机8与主控制器一7-1之间通过局域网进行双向通信。本实施例中,本发明还包括主控制器一7-1相接的计时电路9。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种钻孔路线及孔深自动调控式数控钻床,包括钻床本体、驱动钻床钻头进行轴向运动的轴向驱动机构(1)、对被加工工件进行夹持固定的工件夹持固定机构、驱动所述钻床钻头进行旋转运动的旋转驱动机构(2)和布设在所述钻床本体上的控制系统,所述轴向驱动机构(1)与旋转驱动机构(2)均安装在所述钻床本体上且二者分别通过传动机构与所述钻床钻头进行传动连接,所述轴向驱动机构(1)和旋转驱动机构(2)通过传动机构与所述钻头所安装的钻轴进行传动连接,其特征在于:还包括孔位自动对位系统(7)和孔深自动调整系统;所述孔位自动对位系统(7)包括用于输入钻床钻轴所处位置GPS坐标数据的参数输入单元一(7-2)、用于输入需钻孔的数量及各钻孔的加工顺序与位置信息的参数输入单元二(7-11)、对参数输入单元二(7-11)所输入信息进行分析并自动生成钻孔加工路线图的钻孔加工路线自动生成单元(7-12)、安装在钻床本体上的平移机构(7-3)、对平移机构(7-3)进行驱动的平移驱动机构(7-4)、根据参数输入单元二(7-11)所输入信息对需加工第一个钻孔所处位置的GPS坐标进行实时检测的GPS定位单元(7-5)、对平移驱动机构(7-4)的相关电参数进行实时检测的电参数检测单元三(7-10)、对平移机构(7-3)的移动位置进行实时检测的位置检测单元(7-6)、对平移机构(7-3)的移动方向进行实时检测的移动方向检测单元(7-9)、对参数输入单元一(7-2)所输入信息与GPS定位单元(7-5)所检测信息进行对比分析并根据分析结果对平移驱动机构(7-4)进行控制完成第一个钻孔孔位自动对位的数据处理器(7-13)、按钻孔加工路线自动生成单元(7-12)生成的钻孔加工路线图对平移驱动机构(7-4)进行控制的主控制器一(7-1)以及分别与主控制器(7-1)相接的数据存储单元一(7-7)和显示单元一(7-8),所述数据处理器(7-13)与主控制器一(7-1)相接;所述平移驱动机构(7-4)与平移机构(7-3)之间通过传动机构进行传动连接,所述位置检测单元(7-5)布设在平移机构(7-3)的正中部;所述参数输入单元一(7-2)、参数输入单元二(7-11)、钻孔加工路线自动生成单元(7-12)、GPS定位单元(7-5)、位置检测单元(7-6)、移动方向检测单元(7-9)、电参数检测单元三(7-10)和平移驱动机构(7-4)均与主控制器一(7-1)相接;
所述孔深自动调整系统包括安装在平移机构(7-3)的正上方且高度可调的升降支架(3)、安装在升降支架(3)上的水平托架和对升降支架(3)进行驱动的升降驱动机构(4),所述升降驱动机构(4)与升降支架(3)之间通过传动机构进行传动连接,所述工件夹持固定机构通过所述水平托架安装在升降支架(3)正上方;所述控制系统包括对旋转驱动机构(2)的相关电参数进行实时检测的电参数检测单元二(5-3)、对所述水平托架的升降高度进行实时检测的升降高度检测单元(5-4)、用于输入需钻孔孔深参数的参数输入单元三(5-5)、用于输入钻孔过程中升降支架(3)向上移动速度的参数输入单元四(5-6)、根据参数输入单元三(5-5)所输入信息对升降驱动机构(4)进行控制以对当前所钻孔孔深进行控制调整的主控制器二(5-2)、串接于轴向驱动机构(1)的供电回路中的电磁控制开关一(5-7)、对升降支架(3)的升降速度进行实时检测的升降速度检测单元(5-10)、对升降支架(3)的升降方向进行实时检测的升降方向检测单元(5-11)以及分别与主控制器二(5-2)相接的数据存储单元二(5-8)和显示单元二(5-9),所述升降驱动机构(4)、电参数检测单元二(5-3)、升降高度检测单元(5-4)、参数输入单元三(5-5)、参数输入单元四(5-6)、升降速度检测单元(5-10)和升降方向检测单元(5-11)均与主控制器二(5-2)相接;所述电磁控制开关一(5-7)由主控制器二(5-2)进行控制且其与主控制器二(5-2)相接;所述轴向驱动机构(1)和旋转驱动机构(2)均由主控制器二(5-2)进行控制且二者均与主控制器二(5-2)相接;所述主控制器二(5-2)与主控制器一(7-1)相接。
2.按照权利要求1所述的一种钻孔路线及孔深自动调控式数控钻床,其特征在于:所述控制系统还包括对轴向驱动机构(1)的相关电参数进行实时检测的电参数检测单元一(5-1),所述电参数检测单元一(5-1)与主控制器二(5-2)相接。
3.按照权利要求1或2所述的一种钻孔路线及孔深自动调控式数控钻床,其特征在于:所述控制系统还包括对升降驱动机构(4)的相关电参数进行实时检测的电参数检测单元三(5-12)。
4.按照权利要求1或2所述的一种钻孔路线及孔深自动调控式数控钻床,其特征在于:所述控制系统还包括串接于所述旋转驱动机构(2)供电回路中的电磁控制开关二(5-13),所述电磁控制开关二(5-13)由主控制器二(5-2)进行控制且其与主控制器二(5-2)相接。
5.按照权利要求1或2所述的一种钻孔路线及孔深自动调控式数控钻床,其特征在于:还包括主控制器一(7-1)相接的上位监控机(8),所述上位监控机(8)与主控制器一(7-1)之间通过局域网进行双向通信。
6.按照权利要求1或2所述的一种钻孔路线及孔深自动调控式数控钻床,其特征在于:还包括主控制器一(7-1)相接的计时电路(9)。
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