CN105479551A - 木工方孔钻床及三刃钻头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及木工机械领域，提供一种木工方孔钻床及三刃钻头，所述木工方孔钻床包括：床身、电机、传动单元和三刃钻头；传动单元设置在电机下方并沿竖直方向滑动设置在床身上；传动单元包括变速箱和固定设置在变速箱下的钻套；电机的输出轴伸入变速箱内部并通过多个齿轮和花键轴与凸轮轴啮合，凸轮轴穿出变速箱并伸入钻套；钻套内部套设方形套，钻套内部固定设置用于限定方形套移动方向的井字导框；凸轮轴底部设置凸轮，凸轮伸入方形套；方形套内部设置勒洛三角形块，凸轮与勒洛三角形块通过十字接头连接；勒洛三角形块的输出轴穿出钻套并与三刃钻头联接。本发明能够提高制作方孔效率，降低劳动强度，提高方孔加工精度。

Description

木工方孔钻床及三刃钻头

技术领域

本发明涉及木工机械领域，尤其涉及一种木工方孔钻床及三刃钻头。

背景技术

木工钻床是用钻头在工件上加工通孔或盲孔的木工机床。木工钻床主要用于木料钻孔、加工圆榫孔和修补节疤等。木工榫卯连接是家俱、建筑不可缺少的连接方式，目前制作木工产品方孔一般采用数控雕刻、铣削加工以及用钻头钻出周边四孔再用凿子手工去除余料等方式。

但是，采用数控雕刻、铣削加工的方式不易去除周边圆角，且加工成本高；用钻头钻出周边四孔再用凿子手工去除余料，劳动强度大，效率低且加工质量与精度参差不齐。

发明内容

本发明主要解决现有木工钻床制作方孔复杂、效率低的技术问题，提出一种木工方孔钻床及三刃钻头，可大大提高制作方孔的效率，降低劳动强度，提高方孔的加工精度。

本发明提供了一种三刃钻头，所述三刃钻头包括：刀具单元和用于固定刀具单元的固定单元(2)；

所述刀具单元包括三个刀块(1)，所述三个刀块(1)在圆周方向均匀分布，所述刀块(1)为三棱柱形，所述三个刀块(1)有一个棱重合；

所述三个刀块(1)的刀刃顺时针或者逆时针分布。

进一步的，所述三个刀块(1)中的一个刀块朝外的侧面为弧形面。

对应的，本发明还提供一种木工方孔钻床，所述木工方孔钻床包括床身(37)、电机(22)、传动单元和权利要求1或2所述的三刃钻头；

所述传动单元设置在电机(22)下方并沿竖直方向滑动设置在床身(37)上；

所述传动单元包括变速箱(32)和固定设置在变速箱(32)下的钻套(8)；所述电机(22)的输出轴伸入变速箱(32)内部并通过多个齿轮和花键轴与凸轮轴(11)啮合，凸轮轴(11)穿出变速箱(32)并伸入钻套(8)；钻套(8)内部套设方形套(9)，钻套(8)内部固定设置用于限定方形套(9)移动方向的井字导框(12)；

凸轮轴(11)底部设置凸轮，凸轮伸入方形套(9)；方形套(9)内部设置勒洛三角形块(6)，凸轮与勒洛三角形块(6)通过十字接头(10)连接；勒洛三角形块(6)的输出轴穿出钻套(8)并与三刃钻头联接，其中，凸轮的偏心量等于勒洛三角形块(6)弧线的高度；

所述三刃钻头中三个刀块的刀刃面与勒洛三角形块(6)三个顶点到中心点的连线对应。

进一步的，所述传动单元沿竖直方向滑动设置在床身上，包括：

所述床身(37)上设置工作台(44)，所述床身(37)内部设置直线导轨(29)；所述直线导轨(29)通过滑块(28)与传动单元滑动配合设置；

所述工作台(44)上固定设置液压缸(35)，液压缸(35)的顶端与所述滑块(28)固定连接。

进一步的，所述直线导轨(29)与床身(37)通过导轨座板(30)进行固定。

进一步的，所述床身(37)上设置标尺和与标尺配合设置的感应触头，所述感应触头与磁力位移感应器(42)数据连接，所述磁力位移感应器(42)与液压缸(35)电连接。

进一步的，在床身(37)的两侧且在工作台(44)上部设置用于在竖直方向上抵住待加工产品的气压缸(38)。

进一步的，所述工作台(44)上设置定位靠板(41)以及用于在水平方向上抵住待加工产品的气压缸(38)。

进一步的，所述木工方孔钻床还包括变速单元，所述变速单元设置在变速箱(32)内部，包括：

第一变速旋钮(15)与第一变速齿轮(21)啮合，第一变速齿轮(21)外缘与变速拔块(16)凹槽啮合，变速拔块(16)凹槽与齿轮组(26)外缘啮合；

第二变速旋钮(17)与第二变速齿轮(19)啮合，第二变速齿轮(19)外缘与变速拔块(16)凹槽啮合，变速拔块(16)凹槽与齿轮组(26)外缘啮合。

本发明提供的一种木工方孔钻床及三刃钻头，结构简单，设计合理，省工、省时、效率高，与现有技术相比，具有以下优点：

本发明电机、凸轮轴、方形套、井字导框以及勒洛三角形块的相互配合，电机的输出轴通过第一花键轴带动凸轮轴转动，进而带动勒洛三角形块转动，由于勒洛三角形块输出轴与三刃钻头联接，能够使三刃钻头钻出方孔，利用井字导框限定方形套的运动方向，能够清除方孔的圆角，使钻头刀刃既可做沿方形套内沿的曲线转动同进也有水平方向的垂直直线补偿运动。因此，本发明能够克服现有技术中制作方孔困难的问题，提高方孔的加工精度，制作出的方孔精度高，提高制作方孔的效率，进而可以降低施工难度和劳动强度。

附图说明

图1为本发明木工方孔钻床的结构示意图；

图2为本发明木工方孔钻床的俯视图；

图3a为沿图2中A-A线的剖视图；

图3b为沿图2中B-B线的部视图；

图4a-b为方孔加工成型的原理图；

图5为利用勒洛三角形原理加工的产品图；

图6a-b为去除方孔加工产生圆角的原理图；

图7a-c为刀块的示意图；

图8a-b为三刃钻头的结构示意图；

图9a-b为刀具加工功能图。

图中附图标记指代的技术特征为：

1、刀块；2、固定单元；3、刀体座；4、钻套盖板；5、方形套盖板；6、勒洛三角形块；7、方形套螺钉；8、钻套；9、方形套；10、十字接头；11、凸轮轴；12、井字导框；13、滚动轴承；14、钻套基座；15、第一变速旋钮；16、变速拔块；17、第二变速旋钮；18、第三花键轴；19、第二变速齿轮；20、第四花键轴；21、第一变速齿轮；22、电机；23、第一齿轮；24、变速箱轴承固定板；25、第二齿轮；26、齿轮组；27、变速箱座板；28、滑块；29、直线导轨；30、导轨座板；31、第二花键轴；32、变速箱；33、液缸接头；34、钻套座板；35、液压缸；36、第一花键轴；37、床身；38、气压缸；39、气缸座；40、气缸压头；41、定位靠板；42、磁力位移感应器；43、待加工产品；44、工作台；45、待加工方孔；46、主刀刃；47、次一刀刃；48、次二刀刃。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

图1为本发明木工方孔钻床的结构示意图。图2为本发明木工方孔钻床的俯视图。图3a为沿图2中A-A线的剖视图。图3b为沿图2中B-B线的部视图。参照图1至3，本发明实施例提供了一种木工方孔钻床，包括：床身37、电机22、传动单元和三刃钻头。

所述传动单元设置在电机22下方并沿竖直方向滑动设置在床身37上；所述传动单元包括变速箱32和固定设置在变速箱32下的钻套8；所述电机22的输出轴伸入变速箱32内部并通过多个齿轮和花键轴与凸轮轴11啮合，凸轮轴11穿出变速箱32并伸入钻套8；钻套8内部套设方形套9，钻套8内部固定设置用于限定方形套9移动方向的井字导框12；凸轮轴11底部设置凸轮，凸轮伸入方形套9；方形套9内部设置勒洛三角形块6，凸轮与勒洛三角形块6通过十字接头10连接；勒洛三角形块6的输出轴穿出钻套8并与三刃钻头联接，其中，凸轮的偏心量等于勒洛三角形块6弧线的高度；所述三刃钻头中三个刀块的刀刃面与勒洛三角形块6三个顶点到中心点的连线对应。

具体的，所述电机22的输出轴伸入变速箱32内部并直联第二齿轮25，第二齿轮25与第一齿轮23啮合，第一齿轮23固定在第三花键轴18上，所述第三花键轴18与第二花键轴31啮合，所述第二花键轴31通过齿轮组26与第一花键轴36啮合，所述第一花键轴36与凸轮轴11花键联接。第三花键轴18能够将输出扭矩通过齿轮组、第二花键轴31传递给第一花键轴36，进而传递给凸轮轴11。参照图4a，勒洛三角形是在等边三角形基础上以三角形的顶点为中心以边长L为半径将其余两点连接的弧面，以三个弧面构成的三角形，本发明中勒洛三角形块6的结构采用勒洛三角形。

其中，电机22安装在变速箱轴承固定板24顶部，电机22的输出轴通过齿轮组26变速，电机22可以为三项电机。变速箱32和钻套8可设置在床身37内，电机22露出床身37。变速箱32和钻套8通过钻套座板34进行固定。勒洛三角形块6通过输出轴和刀体座3和三刃钻头联接。第一花键轴36联接凸轮轴11通过十字接头10传动给勒洛三角形块6带动三刃钻头进行方孔加工，凸轮轴11在转动过程中带动方形套9在井字导框12的限制下进行直线移动，方形套9上端设有井字型凹槽与井字导框12滑动配合清除直角部分材料。滚动轴承13安装在钻套基座14上，内部安装凸轮轴11，能够使凸轮轴11沿轴承中线做旋转运动。

本发明的传动单元沿竖直方向滑动设置在床身上，包括：所述床身37上设置工作台44，所述床身37内部设置直线导轨29；所述直线导轨29通过滑块28与传动单元滑动配合设置；所述工作台44上固定设置液压缸35，液压缸35的顶端与所述滑块28固定连接。其中，所述直线导轨29与床身37通过导轨座板30进行固定，导轨座板30固定在床身37内部。床身37、工作台44、导轨座板30采用钢板数控切割成型，各部件机械加工完成后，组焊而成。具体的，所述传动单元的滑动由液压缸35提供动力，液压缸35底端固定在工作台44上，顶端通过液压缸35的液缸接头33联接在滑块28上。通过液压系统进给控制，液压缸35推杆连接滑块28，滑块28与变速箱座板27螺栓连接，变速箱座板27与变速箱32固定，液压缸35上下往复工作，在直线导轨29的导向下，实现三刃钻头的直线往复运动，液压系统可以在进给过程中实现无级调速。

本发明的木工方孔钻床还包括变速单元，即变速箱32的调速结构，所述变速单元设置在变速箱32内部，包括：第一变速旋钮15与第一变速齿轮21啮合，第一变速齿轮21外缘与变速拔块16凹槽啮合，变速拔块16凹槽与齿轮组26外缘啮合；第二变速旋钮17与第二变速齿轮19啮合，第二变速齿轮19外缘与变速拔块16凹槽啮合，变速拔块16凹槽与齿轮组26外缘啮合。调速原理：通过齿轮组26内部三套双联齿在第一花键轴36、第二花键轴31、第三花键轴18上的滑动来改变齿轮的变速成比来实现不同转速。因此，本发明的木工方孔钻床可以调节加工速度。变速拔块16安装在第四花键轴20上在变速旋钮旋转的作用下可做没花键线做直线往复运动。变速箱轴承固定板24用螺栓联接在变速箱32上起固定箱体内各花键轴轴端作用。滑叶轮安装在第一齿轮23底端，随着电机22的转运可将变速箱内润滑油带起飞溅到各花键轴与齿轮上起润滑作用。

本发明床身37上设置标尺和与标尺配合设置的感应触头，所述感应触头与磁力位移感应器42数据连接，所述磁力位移感应器42与液压缸35电连接。通过标尺来调节待加工产品预加工的方孔深度，通过与标尺配合设置的感应触头感应设置的方孔深度，并通过磁力位移感应器42来控制液压缸35的上下往复程度，进而实现对方孔深度的控制。

另外，本发明还设置两组(四个)用于固定待加工产品43的气压缸38，在床身37的两侧且在工作台44上部设置用于在竖直方向上抵住待加工产品的两个气压缸38，所述工作台44上设置定位靠板41以及用于在水平方向上抵住待加工产品的两个气压缸38。气压缸38通过气缸座39与床身37固定，气压缸38靠近待加工产品43的一端设置气缸压头40。两个竖直方向设置的气压缸38可以下压，使放置在工作台44上的待加工产品43在竖直方向上固定，两个水平方向上设置的气压缸38设置在工作台44上，与定位靠板41配合，使待加工产品43在水平方向上固定。

本发明的切削部分主要包括三刃钻头，所述三刃钻头包括：刀具单元和用于固定刀具单元的固定单元2；所述刀具单元包括三个刀块1，所述三个刀块1在圆周方向均匀分布，所述刀块1为三棱柱形，所述三个刀块1有一个棱重合；所述三个刀块1的刀刃顺时针或者逆时针分布。所述三个刀块1的一个刀块朝外的侧面为弧形面。三刃方孔钻头中三个刀块1的刀刃面与勒洛三角形三个顶点到中心点的连线对应。切削部分设置在变速箱32的下部，采用三块三刃刀具，刀块1热装入固定单元2中，三刃钻头与刀体座3螺栓连接。三个刀块1分为主刀块、次一刀块和次二刀块，所述主刀块、所述次一刀块和次二刀块分别为三棱柱形，所述主刀块朝外的侧面为弧形面。为配合上述加工动做，采用了三块三刀刃钻头，每个刀块的功能个有不同。

参照图4至9，本发明能够钻出方孔的原理：木工方孔钻床，采用勒洛三角形块6在方形套9内部圆周转动，勒洛三角形块6尖点轨迹成正方形，三刃钻头的三个刀块的刀刃与勒洛三角形三个顶点在竖直方向重合，即可加工出正方形孔(如图4)，图4a为勒洛三角形转动初始状态示意图，图4b为勒洛三角形顺时针转动45度后的示意图，通过图4a和4b可以看出勒洛三角形在方形套9内腔约束情况下转动三个刀刃的切削运动轨迹。但是，上述原理加工出的产品不足处为直线连接处(正方形的四个角)会产生圆角(如图5)。为了清除圆角部分，在勒洛三角形块6的轴向输入端填加一套凸轮轴11，利用凸轮轴11中凸轮的偏心量配合井字导框12使勒洛三角形块6和方形套9直线偏移，凸轮的偏心量等于勒洛三角形弧线的高度。勒洛三角形块6做旋转运动，并且由于勒洛三角形块6设置在方形套9内部，方形套9又在井字导框12的限制下运动，方形套9能够沿井字导框12的“井”字的两个“竖”运动，又能够沿井字导框12的两个“横”运动。当勒洛三角形块6带动的主刀刃46旋转到圆角前一定距离时，凸轮旋转的偏心距使方形套9沿井字导框12直线提前运动到正方形的尖点处，进而对加工产生圆角进行补偿性清除(如图6)，图6a为凸轮、方形套9、勒洛三角形块6与刀刃重合运动原理的状态示意图一，如图6a所示，凸轮沿中心线旋转，方形套9与待加工方孔45重合；图6b为凸轮、方形套9、勒洛三角形块6与刀刃重合运动原理的状态示意图二，如图6b所示，凸轮沿轴线转动凸轮凸缘推动方形套9内壁使方形套做单一方向直线运动，勒洛三角形块6装入方形套内部其三个顶点与中心的连线与刀刃重合并做旋转运动。通过图6a和b可以看出以凸轮为不动中心线，方形套9、勒洛三角形块6、刀刃运动的轨迹。图7a为刀块的主视图，图7b为刀块的左视图，图7c为刀块的俯视图，图8a为三刃钻头的主视图，图8b为三刃钻头的俯视图。参照图7、8和9，三刃钻头由三个刀块1镶拼而成，每个刀块1具有三个切削刃(主刀刃46、次一刀刃47、次二刀刃48)，钻头有九个刀刃不同时进行加工切削(如图7)三个刀块1热合与刀体中(如图8)，三个刀块1拥有各自功能，主刀块进行清理直线段和切削直角功能，次一刀块主要进行圆角切削及方孔直线段前1/2加工，次二刀块主要进行底面及方孔直线部分后1/2处加工(如图9)，刀具采用液压进给方式，可在运行过程中实现阶段性变速。本发明主要适应于木材方孔可工，加要效率高、准度准确、操作方便快捷。

参照图1至3，本发明木工方孔钻床的工作原理：将待加工产品43放置工作台44上，通过四个气压缸38及定位靠板41将待加工产品43固定在工作台44上，通用电机22驱动，电机22的输出轴通过多个花键轴和齿轮传递转拒给凸轮轴11，凸轮轴11转动，凸轮轴11的凸轮置于方形套9内部于方形套9内孔紧密配合，偏心的凸轮旋转径向托动方形套9在井字导框12的限制下做平行于待加工产品或者垂直于待加工产品的运动，方形套9与钻套基座14利用井字导框12联接，使方形套9在钻套基座14与钻套盖板4间只能沿井字导框12进行两个垂直方向的直线往复动运，凸轮轴11输出端部开直槽通过十字接头10与勒洛三角形块6相对联接，方形套9在钻套基座14与方形套盖板5之间沿床身37主轴做摆动旋转，勒洛三角形块6与刀体座3联接，三刃钻头固定在刀体座3上，使钻头旋转中心线与凸轮轴11的中心线保持平行，做不等半径的公转，且钻头自身绕钻头中心线做等速自转。方形套盖板5通过方形套螺钉7固定在方形套9上。各刀刃既可做沿机床主轴方向曲线转动同进行垂直于主轴方向平面内的水平、垂直的直线补偿运动，在待加工产品43上加工出无圆角方孔，三刃钻头的纵向进给是以直线导轨29做导向，直线导轨29固定在床身37的导轨座板30上，液压缸35一端固定在工作台上另一端通过液缸接头33联接在变速箱座板27上，液缸工作拖动整个变速及钻头系统运动，实现钻头上下往复运动，实现钻头进给，液压缸35上设有磁力位移感应器42，在床身37上设有感应触头，触头于标尺滑动配合，按刻度调整后锁紧，来调节加工孔的深度。

本发明实施例提供的木工方孔钻床，通过电机22、凸轮轴11、方形套9、井字导框12以及勒洛三角形块6的相互配合，电机22的输出轴通过第一花键轴带动凸轮轴11转动，进而带动勒洛三角形块6转动，由于勒洛三角形块6输出轴与三刃钻头联接，能够使三刃钻头钻出方孔，利用井字导框12限定方形套9的运动方向，能够清除方孔的圆角，使钻头刀刃既可做沿方形套9内沿的曲线转动同进也有水平方向的垂直直线补偿运动。因此，本发明能够克服现有技术中制作方孔困难的问题，提高方孔的加工精度，制作出的方孔精度高，提高制作方孔的效率，进而可以减低施工难度和劳动强度。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种三刃钻头，其特征在于，所述三刃钻头包括：刀具单元和用于固定刀具单元的固定单元(2)；

所述刀具单元包括三个刀块(1)，所述三个刀块(1)在圆周方向均匀分布，所述刀块(1)为三棱柱形，所述三个刀块(1)有一个棱重合；

所述三个刀块(1)的刀刃顺时针或者逆时针分布。

2.根据权利要求1所述的三刃钻头，其特征在于，所述三个刀块(1)中的一个刀块朝外的侧面为弧形面。

3.一种木工方孔钻床，其特征在于，所述木工方孔钻床包括床身(37)、电机(22)、传动单元和权利要求1或2所述的三刃钻头；

所述传动单元设置在电机(22)下方并沿竖直方向滑动设置在床身(37)上；

所述传动单元包括变速箱(32)和固定设置在变速箱(32)下的钻套(8)；所述电机(22)的输出轴伸入变速箱(32)内部并通过多个齿轮和花键轴与凸轮轴(11)啮合，凸轮轴(11)穿出变速箱(32)并伸入钻套(8)；钻套(8)内部套设方形套(9)，钻套(8)内部固定设置用于限定方形套(9)移动方向的井字导框(12)；

凸轮轴(11)底部设置凸轮，凸轮伸入方形套(9)；方形套(9)内部设置勒洛三角形块(6)，凸轮与勒洛三角形块(6)通过十字接头(10)连接；勒洛三角形块(6)的输出轴穿出钻套(8)并与三刃钻头联接，其中，凸轮的偏心量等于勒洛三角形块(6)弧线的高度；

所述三刃钻头中三个刀块的刀刃面与勒洛三角形块(6)三个顶点到中心点的连线对应。

4.根据权利要求3所述的木工方孔钻床，其特征在于，所述传动单元沿竖直方向滑动设置在床身上，包括：

所述床身(37)上设置工作台(44)，所述床身(37)内部设置直线导轨(29)；所述直线导轨(29)通过滑块(28)与传动单元滑动配合设置；

所述工作台(44)上固定设置液压缸(35)，液压缸(35)的顶端与所述滑块(28)固定连接。

5.根据权利要求4所述的木工方孔钻床，其特征在于，所述直线导轨(29)与床身(37)通过导轨座板(30)进行固定。

6.根据权利要求4所述的木工方孔钻床，其特征在于，所述床身(37)上设置标尺和与标尺配合设置的感应触头，所述感应触头与磁力位移感应器(42)数据连接，所述磁力位移感应器(42)与液压缸(35)电连接。

7.根据权利要求4所述的木工方孔钻床，其特征在于，在床身(37)的两侧且在工作台(44)上部设置用于在竖直方向上抵住待加工产品的气压缸(38)。

8.根据权利要求4或7所述的木工方孔钻床，其特征在于，所述工作台(44)上设置定位靠板(41)以及用于在水平方向上抵住待加工产品的气压缸(38)。

9.据权利要求3所述的木工方孔钻床，其特征在于，所述木工方孔钻床还包括变速单元，所述变速单元设置在变速箱(32)内部，包括：

第一变速旋钮(15)与第一变速齿轮(21)啮合，第一变速齿轮(21)外缘与变速拔块(16)凹槽啮合，变速拔块(16)凹槽与齿轮组(26)外缘啮合；

第二变速旋钮(17)与第二变速齿轮(19)啮合，第二变速齿轮(19)外缘与变速拔块(16)凹槽啮合，变速拔块(16)凹槽与齿轮组(26)外缘啮合。