CN105537648B - 垂直孔内双向水平孔钻孔装置及钻孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垂直孔内双向水平孔钻孔装置和钻孔方法，装置包括定位盘、钻孔机构和进给机构，钻孔机构包括电机、电机底板、水平主轴支撑架、水平圆锥齿轮和垂直圆锥齿轮、第一水平主轴、第二水平主轴、一对啮合的第一齿轮和第二齿轮，进给机构包括操纵手轮、手轮轴、相互啮合的进给齿轮齿条副、齿轮座和一对直线滚动导轨。钻孔方法：定位盘定位在垂直孔中，启动电机，转动操纵手轮，水平移动水平主轴支撑架进行钻孔。定位盘转动一个角度后，钻头水平钻出同一或不同高度的第二个水平孔。本发明的装置结构紧凑，操作方法轻便，将垂直方向的电机动力改变为水平方向且朝向相反的两个钻削动力。提高了水平孔的钻削精度、钻削效率和加工质量。

Description

垂直孔内双向水平孔钻孔装置及钻孔方法

技术领域

本发明涉及一种从大直径垂直孔内横向钻孔的装置，尤其是一种从柴油机机架缸套安装孔内向外钻削上下两排水平设置的冷却水道孔的装置及钻孔方法，属于金属切削加工专用设备技术领域。

背景技术

在柴油机工作过程中，工件缸套需要承受高温和高压，工况极其恶劣，必须得到及时、可靠的冷却，才能有效地降低缸套和相关运动部件的温度，确保柴油机能够长期稳定的工作。目前，各种先进的水冷式柴油机机架的缸套安装孔中均设有纵横交错的冷却水道孔，其中，需要在每只缸套安装孔内向外水平钻削6～12只直径为φ10mm左右的水平孔，该水平孔为双层排列结构，并与工件顶面已加工好的垂直孔贯通。由于这些水平孔必须从柴油机机架安装缸套的垂直孔内向外钻削，目前尚无机械设备可以加工，只能采用手枪钻人工钻孔，其钻削方向难以控制，容易造成水平孔与垂直孔偏向贯通，影响冷却水的循环流动，使缸套和工件的冷却效果不能达到相关技术要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、操作方便、加工精度好、能在大直径垂直孔内通过快速定位,即可双向钻削上下两排位置水平孔的垂直孔内双向水平孔钻孔装置及钻孔方法

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种垂直孔内双向水平孔钻孔装置，包括定位盘、设置在定位盘下的钻孔机构和定位盘上的进给机构，所述定位盘通过其下侧的环形凸台嵌入直径大于水平孔的垂直孔中；所述进给机构包括操纵手轮、手轮轴、相互啮合的进给齿轮齿条副、齿轮座和一对直线滚动导轨，操纵手轮固定在手轮轴上端，手轮轴下端与进给齿轮固定连接，并通过并通过一对手轮轴支撑轴承支撑在齿轮座内，进给齿轮位于齿轮座内，齿轮座固定在定位盘上侧，齿条水平固定在电机底板一侧上，一对直线滚动导轨设置在电机底板下侧与定位盘上侧之间；所述钻孔机构包括电机、电机底板、水平主轴支撑架、彼此啮合的水平圆锥齿轮和垂直圆锥齿轮、第一水平主轴、第二水平主轴、一对啮合的第一齿轮和和第二齿轮，所述电机垂直固定在电机底板上，电机底板通过一对直线滚动导轨支撑在定位盘上；水平主轴支撑架上端穿过定位盘，与电机底板下侧垂直固定连接，垂直轴上端与电机轴固定连接，垂直轴下端穿过定位盘，通过垂直轴支撑轴承支撑在水平主轴支撑架上；水平圆锥齿轮固定在垂直轴下端端头上，垂直圆锥齿轮固定在第一水平主轴上，上下平行设置的第一水平主轴和第二水平主轴两端分别通过水平主轴支撑轴承支撑在水平主轴支撑架上；第一水平主轴一端伸出水平主轴支撑架一侧，第二水平主轴伸出水平主轴支撑架另一侧；第一水平主轴中部和第一齿轮固定连接，第二水平主轴中部和第二齿轮固定连接；第一水平主轴一端端头、第二水平主轴一端端头分别通过钻套与对应的钻头柄部固定连接，第一钻头和第二钻头的指向相反，

本发明 的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

进一步的，两个弹性定位插销分别垂直设置在定位盘两侧上，定位盘通过其两侧上的弹性定位插销定位在垂直孔外缘的的平面上。

两只弹性定位插销分别垂直设置在定位盘上表面的两端上，定位盘根据各个水平孔加工的位置，通过两只弹性定位插销定位在垂直孔外缘的平面上。

进一步的，所述第一齿轮和第二齿轮均为直齿轮；第一齿轮和第二齿轮的中心距为两排水平孔的中心距。

进一步的，第一水平主轴另一端或第二水平主轴另一端分别伸出对应的水平主轴支撑架外侧，并通过锁紧螺母轴向限位。

一种垂直孔内双向水平孔钻孔装置的钻孔方法，包括以下步骤：

1)将两根钻头柄部分别插进对应的钻套中，并用紧固螺钉使钻头固定在钻套中；

2)然后将定位盘下侧的环形凸台作嵌入垂直孔中作为径向与轴向的安装定位基准，提起两根弹性定位插销中的一根，将其下端插入垂直孔顶面外周已经加工好对应位置的定位孔内，作为该水平孔的钻孔角度定位基准；

3)按下押扣开关启动电机，电机轴旋转；通过一对啮合的水平圆锥齿轮和垂直圆锥齿轮的减速传动和第一齿轮和第二齿轮的啮合传动，使第一水平主轴和第二水平主轴分别旋转，从而带动第一钻头和第二钻头旋转；

4)转动操纵手轮，带动进给齿轮转动，使得与进给齿轮啮合的齿条移动，从而使得钻孔机构的水平主轴支撑架在一对直线滚动导轨支撑下向垂直孔孔壁方向移动，水平主轴支撑架上层的第一钻头或水平主轴支撑架下层的第二钻头，水平钻入对应位置的垂直孔孔壁内，直至钻削的水平孔与垂直孔贯通；钻完第一个水平孔后的后续步骤分为以下两种：

A)关闭押扣开关，拔出一根弹性定位插销，将定位盘按照下一个水平孔的角度转动，然后将一根弹性定位插销下端插入对应的位置的定位孔内，即可用第一钻头或第二钻头钻削加工不同角度或不同高度的第二水平孔；

B)钻完一个水平孔后，反向转动操纵手轮，钻孔机构的水平主轴支撑架向垂直孔孔壁与步骤4)相反方向移动，第一钻头或第二钻头或水平钻入对应位置的垂直孔孔壁内，完成与第一个水平孔方向相反的第二个水平孔的钻削加工；

5)重复A)或B)的过程，逐一完成其余水平孔的钻削。

本发明的装置结构紧凑，操作轻便，采用水平圆锥齿轮与垂直圆锥齿轮的啮合以及一对直齿轮的啮合，将垂直方向的电机动力改变为水平方向且朝向相反的两个钻削动力。本发明定位后即可在垂直孔径向狭小的空间内，准确地钻削上下两排、方向相反或角度不同的水平孔，提高了水平孔的钻削精度、钻削效率和加工质量。

本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的右视图。

具体实施方式

下面结合附图和和柴油机机架缸套安装孔内用作冷却水道的水平孔钻削加工的实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明包括定位盘1、设置在定位盘1下的钻孔机构2 和定位盘1上的进给机构3，定位盘1通过其下侧的环形凸台11嵌入直径大于水平孔的柴油机机架缸套安装孔51中。

钻孔机构2包括电机21、电机底板22、水平主轴支撑架23、彼此啮合的水平圆锥齿轮24和垂直圆锥齿轮25、第一水平主轴26、第二水平主轴27、一对啮合的第一齿轮28和和第二齿轮29，电机21垂直固定在电机底板22上，电机底板22通过一对直线滚动导轨210支撑在定位盘1上，呈“Π”形的水平主轴支撑架23上端穿过定位盘1，与电机底板22下侧垂直固定连接。垂直轴213上端与电机轴固定连接，下端穿过定位盘1后通过上下两个垂直轴支撑轴承214支撑在定位盘1上。水平圆锥齿轮24固定在垂直轴213下端端头上，垂直圆锥齿轮25固定在第一水平主轴26上。上下平行设置的第一水平主轴26和第二水平主轴27两端分别通过水平主轴支撑轴承261支撑在水平主轴支撑架 23上。如图1所示，第一水平主轴26右端伸出水平主轴支撑架23右侧，第二水平主轴27伸出水平主轴支撑架23左侧。第一水平主轴26中部和第一齿轮 28固定连接，第二水平主轴27中部和第二齿轮29固定连接。第一水平主轴26右端端头、第二水平主轴27左端端头分别通过钻套217与对应的钻头后端固定连接，第一钻头215和第二钻头216的指向相反。

进给机构3包括操纵手轮31、手轮轴32、相互啮合的进给齿轮齿条副、齿轮座33和一对直线滚动导轨210，操纵手轮31固定在手轮轴32上端，手轮轴 32下端与进给齿轮34固定连接，并通过一对手轮轴支撑轴承36支撑在齿轮座 33内，进给齿轮34位于齿轮座33内，齿轮座33固定在定位盘1上侧，齿条 35水平固定在电机底板22一侧上，其中每根直线滚动导轨210的两个滑块211 固定在电机底板22下侧面上，直线滚动导轨210的导轨体212固定在定位盘1 上表面上。

两个弹性定位插销4分别垂直设置在定位盘1上表面两侧，定位盘1通过其两个弹性定位插销4分别定位在柴油机机架缸套安装孔51外缘的定位孔52 中，使本发明可靠定位在柴油机机架5上，确保水平孔的钻削加工质量。

第一齿轮28和第二齿轮29均为直齿轮；水平圆锥齿轮24和垂直圆锥齿轮 25均为螺旋伞齿轮。第一齿轮28与第二齿轮29的中心距即为两排水平孔的中心距。

第一水平主轴26右端或第二水平主轴27左端分别伸出对应的水平主轴支撑架23外侧，并通过锁紧螺母218轴向限位。

本实施例的钻孔方法如下：

1)将两根Φ10mm钻头柄部分别插进对应的钻套261内，用四只M8紧固螺钉262从上向下拧入钻套217内压紧Φ10mm钻头柄部。

2)然后将定位盘1下侧的环形凸台11嵌入柴油机机架缸套安装孔51中作为径向和轴向的安装定位基准，分别提起两个弹性定位插销4，将其下端插入柴油机机架缸套安装孔51的顶面外周已经加工好对应位置的定位孔52内，作为钻水平孔的角度定位基准。

3)按下押扣开关6启动电机21，电机轴旋转，通过一对啮合的水平圆锥齿轮24和垂直圆锥齿轮25的减速传动和第一齿轮28和第二齿轮29的啮合传动，使第一水平主轴26和第二水平主轴27分别旋转，从而带动第一钻头215 和第二钻头216旋转。

4)转动操纵手轮31，通过齿轮33和齿条34的啮合传动，使得电机底板 22载着钻孔机构2在一对直线滚动导轨36支撑下向柴油机机架缸套安装孔51 右侧孔壁方向移动，第一钻头215水平钻入柴油机机架缸套安装孔51的右侧孔壁内，直至钻削的水平孔与机架顶面已经加工好的垂直孔贯通。

5)钻完一个水平孔后，关闭押扣开关6，拔出弹性定位插销4，将定位盘 11转动角度，使弹性定位插销4下端插入对应的定位孔内；重复步骤4)，即可用第一钻头215逐一钻削同一高度、不同角度的水平孔。也可在拔出弹性定位插销4后，转动定位盘11，使弹性定位插销4下端插入对应的定位孔52内，用第一钻头215或第二钻头216逐一钻削不同高度、角度的水平孔。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，如在大直径的垂直孔内横向钻削水平孔。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (4)

1.一种垂直孔内双向水平孔钻孔装置，包括定位盘、设置在定位盘下的钻孔机构和定位盘上的进给机构，所述定位盘通过其下侧的环形凸台嵌入直径大于水平孔的垂直孔中；所述进给机构包括操纵手轮、手轮轴、相互啮合的进给齿轮齿条副、齿轮座和一对直线滚动导轨，操纵手轮固定在手轮轴上端，手轮轴下端与进给齿轮固定连接，并通过一对手轮轴支撑轴承支撑在齿轮座内，进给齿轮位于齿轮座内，齿轮座固定在定位盘上侧，齿条水平固定在电机底板一侧上，一对直线滚动导轨设置在电机底板下侧与定位盘上侧之间；所述钻孔机构包括电机、电机底板、水平主轴支撑架、彼此啮合的水平圆锥齿轮和垂直圆锥齿轮，其特征在于：还包括第一水平主轴、第二水平主轴、一对啮合的第一齿轮和第二齿轮，所述电机垂直固定在电机底板上，电机底板通过一对直线滚动导轨支撑在定位盘上；水平主轴支撑架上端穿过定位盘，与电机底板下侧垂直固定连接，垂直轴上端与电机轴固定连接，垂直轴下端穿过定位盘，通过垂直轴支撑轴承支撑在水平主轴支撑架上；水平圆锥齿轮固定在垂直轴下端端头上，垂直圆锥齿轮固定在第一水平主轴上，上下平行设置的第一水平主轴和第二水平主轴两端分别通过水平主轴支撑轴承支撑在水平主轴支撑架上；第一水平主轴一端伸出水平主轴支撑架一侧，第二水平主轴伸出水平主轴支撑架另一侧；第一水平主轴中部和第一齿轮固定连接，第二水平主轴中部和第二齿轮固定连接；第一水平主轴一端端头、第二水平主轴一端端头分别通过钻套与对应的钻头柄部固定连接，第一钻头和第二钻头的指向相反。

2.如权利要求1所述的垂直孔内双向水平孔钻孔装置，其特征在于：两个弹性定位插销分别垂直设置在定位盘两侧上，定位盘通过其两侧上的弹性定位插销定位在垂直孔外缘的定位孔上。

3.如权利要求1所述的垂直孔内双向水平孔钻孔装置，其特征在于，所述第一齿轮和第二齿轮均为直齿轮；水平圆锥齿轮和垂直圆锥齿轮均为螺旋伞齿轮。

4.一种如权利要求1所述的垂直孔内双向水平孔钻孔装置的钻孔方法，包括以下步骤：

1)将两根钻头柄部分别插进对应的钻套中，并用紧固螺钉使钻头固定在钻套中；

其特征在于，还包括以下步骤：

2)然后将定位盘下侧的环形凸台嵌入垂直孔中作为径向和轴向的安装定位基准，分别提起两根弹性定位插销，将其下端分别插入垂直孔顶面外周已经加工好对应位置的定位孔内，作为钻水平孔的角度定位基准；

3)按下押扣开关启动电机，电机轴旋转；通过一对啮合的水平圆锥齿轮和垂直圆锥齿轮的减速传动及第一齿轮和第二齿轮的啮合传动，使第一水平主轴和第二水平主轴同时旋转，从而带动第一钻头和第二钻头旋转；

4)转动操纵手轮，带动进给齿轮转动，使得与进给齿轮啮合的齿条移动，从而使钻孔机构的水平主轴支撑架在一对直线滚动导轨支撑下向垂直孔孔壁方向移动，水平主轴支撑架上层的第一钻头或水平主轴支撑架下层的第二钻头水平钻入对应位置的垂直孔孔壁内，直至钻削的水平孔与垂直孔贯通；钻完第一个水平孔后的后续步骤分为以下两种：

A)关闭押扣开关，拔出弹性定位插销，将定位盘按照下一个水平孔的角度转动，然后将其中一根弹性定位插销的下端插入对应位置的定位孔内，即可用第一钻头或第二钻头钻削加工不同角度的第二水平孔；

B)钻完一个水平孔后，反向转动操纵手轮，钻孔机构的水平主轴支撑架向垂直孔孔壁与步骤4)相反方向移动，第一钻头或第二钻头或水平钻入对应位置的垂直孔孔壁内，完成与第一个水平孔方向相反的第二个水平孔的钻削加工；

5)重复A)或B)的过程，逐一完成其余水平孔的钻削。