CN105750986A - 一种便携式双钻头的自动钻孔加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种便携式双钻头的自动钻孔加工装置，包括直线定位机构、主轴驱动机构和主轴进给机构。直线定位机构包括直线运动单元、联轴器、伺服电机和支撑法兰。主轴驱动机构包括主轴驱动电机、同步带传动机构、主轴头和支撑侧板。主轴进给机构包括气液阻尼缸、微型直线运动单元、连接板、限位开关和限位开关挡块。本发明结构紧凑、体积小、重量轻、便携性好，便于重复安装定位使用，加工效率高，改善了工人的工作环境，降低了工人的劳动强度。本发明采用齿轮齿条传动直线运动模组的直线定位系统，可以实现装置的快速准确定位，采用同步齿形带传动的双主轴驱动结构，有利于准确控制中心对称孔的孔距精度，钻孔加工过程稳定可靠。

Description

一种便携式双钻头的自动钻孔加工装置
技术领域
本发明涉及一种钻孔加工技术，特别是一种双钻头的自动钻孔加工装置。
背景技术
在现代军事领域，武器装备的轻量化、小型化、智能化发展已经占有越来越重要的地位，碳纤维复合材料由于其密度小，比强度、比模量高等特性，在火箭及导弹武器系统中的应用越来越多。复合材料导弹发射筒在战略和战术型号上在国外被广泛采用，如美国的战略导弹MX导弹，俄罗斯的战略导弹“白杨IUI”导弹均采用复合材料发射筒。由于复合材料发射筒相对于金属材料而言，结构质量大幅度减轻，使战略导弹的机动灵活成为可能。目前我国在某些导弹型号上也采用了复合材料仪器舱和发射筒，并取得了良好的应用效果。
某碳纤维复合材料导弹发射筒，发射筒横截面为边长500mm左右的方形结构，其筒身长数米，内部筋板上设计有两列中心对称安装孔，孔中心距为C，直径为D，沿发射筒筒身长度方向非等距排列。由于该发射筒尺寸较长，加工孔较多，且加工空间狭小，给孔加工带来很多不便，加工难度很大。
已有的各种自动钻孔加工机床，如立式钻床、台式钻床等要求将工件安装定位在其工作台上完成钻孔加工，但无法将发射筒安装定位在这类机床工作台上加工其内部筋板的安装孔。虽然有些微型钻孔机床可以送入发射筒内部，但其只能安放在筋板上，也无法加工筋板的安装孔，更无法实现筒身长度方向的自动定位。目前采用的是钻模板手动钻孔加工方法，先将钻模板送入发射筒内部，定位固定在筋板上，加工人员爬入发射筒内部，利用手电钻在钻套的导向作用下逐一加工各个安装孔。这种加工方法加工效率低，操作人员的工作环境恶劣，劳动强度大，因此有必要发明设计一种自动钻孔装置。
发明内容
为解决导弹发射筒内部安装孔的加工难题，本发明要设计一套能自动进给、自动定位、可重复安装使用的便携式双钻头的自动钻孔加工装置，实现某导弹发射筒内部安装孔的自动加工，提高加工效率低，改善操作人员的工作环境，降低劳动强度。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种便携式双钻头的自动钻孔加工装置，包括直线定位机构、主轴驱动机构和主轴进给机构。
所述的直线定位机构包括直线运动单元、联轴器、伺服电机和支撑法兰，所述的直线运动单元是一种齿轮齿条传动直线运动模组，所述的联轴器是一种适用伺服电机型的膜片式夹持型联轴器，所述的伺服电机通过联轴器与直线运动单元的齿轮轴相连，所述的伺服电机通过支撑法兰安装在直线运动单元的滑座上。
所述的主轴驱动机构包括主轴驱动电机、同步带传动机构、主轴头和支撑侧板；所述的支撑侧板安装在直线运动单元的滑座上，所述的主轴驱动电机通过机座底脚利用螺栓连接固定在支撑侧板上，所述的同步带传动机构包括一个主动同步齿形带轮、两个从动同步齿形带轮和一条同步齿形带，所述的主动同步齿形带轮通过平键与主轴驱动电机连接，所述的两个从动同步齿形带轮的内孔开有花键槽利用深沟球轴承对称安装在支撑侧板上，所述的两个从动同步齿形带轮与主动同步齿形带轮呈三角形左右对称分布，所述的同步齿形带装配在主动同步齿形带轮和两个从动同步齿形带轮上；所述的主轴头包括主轴、套筒、端盖、深沟球轴承、单向推力球轴承和钻头夹持装置，所述的主轴的一端为花键轴，所述的主轴的另一端连接钻头夹持装置，所述的主轴通过一对深沟球轴承和一对单向推力球轴承安装在套筒内，所述的端盖安装在套筒两端压紧一对深沟球轴承，所述的套筒的横截面外形为带有圆角的方形，所述的主轴头有两个，两个主轴头的主轴的花键轴段分别与两个从动同步齿形带轮内孔的花键配合。
所述的主轴进给机构包括气液阻尼缸、微型直线运动单元、连接板、限位开关和限位开关挡块，所述的气液阻尼缸是一个并联式气液阻尼缸，所述的气液阻尼缸的轴向支座安装固定在支撑侧板上，所述的微型直线运动单元包括微型直线导轨和滑块，所述的微型直线运动单元有两个，两个微型直线导轨对称安装在支撑侧板上，两导轨的中心线之间的距离与待加工对称安装孔的中心之间的距离相等，两个滑块分别安装在两个套筒与支撑侧板相对的平面上并沿两个微型直线导轨滑动，所述的连接板安装在气液阻尼缸的伸出轴上，所述的连接板的两端分别安装在两个主轴头的套筒侧面上，所述的限位开关有两个，分别安装在支撑侧板上的主轴头运动行程上下两个极限位置处，所述的限位开关挡块有两个，安装在同一主轴头套筒的侧面上并保证当主轴头运动到上下两个极限位置时分别压下两个限位开关。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明结构紧凑、体积小、重量轻、便携性好，便于重复安装定位使用，加工效率高，改善了工人的工作环境，降低了工人的劳动强度。
2、本发明采用齿轮齿条传动直线运动模组的直线定位系统，可以实现装置的快速准确定位，采用同步齿形带传动的双主轴驱动结构，有利于准确控制中心对称孔的孔距精度，通过精确控制气液阻尼缸，实现双主轴的同步匀速进给与快速返回，钻孔加工过程稳定可靠。
附图说明
本发明有附图3张，其中：
图1是双钻头自动钻孔加工装置的主视图。
图2是图1的俯视图。
图3是图1的A向视图。
图中：1、齿条，2、滑块，3、支撑法兰，4、伺服电机，5、主轴驱动电机，6、主动同步齿形带轮，7、同步齿形带，8、主轴，9、从动同步齿形带轮，10、气液阻尼缸，11、套筒，12、微型直线运动单元，13、支撑侧板，14、直线导轨，15、挡块，16、行程限位开关，17、连接板，18、钻头。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1-3所示，一种便携式双钻头的自动钻孔加工装置，包括直线定位机构、主轴驱动机构和主轴进给机构。
所述的直线定位机构包括直线运动单元、联轴器、伺服电机4和支撑法兰3，所述的直线运动单元是一种齿轮齿条1传动直线运动模组，所述的联轴器是一种适用伺服电机4型的膜片式夹持型联轴器，所述的伺服电机4通过联轴器与直线运动单元的齿轮轴相连，所述的伺服电机4通过支撑法兰3安装在直线运动单元的滑座上。
所述的主轴驱动机构包括主轴驱动电机5、同步带传动机构、主轴头和支撑侧板13；所述的支撑侧板13安装在直线运动单元的滑座上，所述的主轴驱动电机5通过机座底脚利用螺栓连接固定在支撑侧板13上，所述的同步带传动机构包括一个主动同步齿形带轮6、两个从动同步齿形带轮9和一条同步齿形带7，所述的主动同步齿形带轮6通过平键与主轴驱动电机5连接，所述的两个从动同步齿形带轮9的内孔开有花键槽利用深沟球轴承对称安装在支撑侧板13上，所述的两个从动同步齿形带轮9与主动同步齿形带轮6呈三角形左右对称分布，所述的同步齿形带7装配在主动同步齿形带轮6和两个从动同步齿形带轮9上；所述的主轴头包括主轴8、套筒11、端盖、深沟球轴承、单向推力球轴承和钻头18夹持装置，所述的主轴8的一端为花键轴，所述的主轴8的另一端连接钻头18夹持装置，所述的主轴8通过一对深沟球轴承和一对单向推力球轴承安装在套筒11内，所述的端盖安装在套筒11两端压紧一对深沟球轴承，所述的套筒11的横截面外形为带有圆角的方形，所述的主轴头有两个，两个主轴头的主轴8的花键轴段分别与两个从动同步齿形带轮9内孔的花键配合。
所述的主轴进给机构包括气液阻尼缸10、微型直线运动单元12、连接板17、限位开关和限位开关挡块15，所述的气液阻尼缸10是一个并联式气液阻尼缸10，所述的气液阻尼缸10的轴向支座安装固定在支撑侧板13上，所述的微型直线运动单元12包括微型直线导轨14和滑块2，所述的微型直线运动单元12有两个，两个微型直线导轨14对称安装在支撑侧板13上，两导轨的中心线之间的距离与待加工对称安装孔的中心之间的距离相等，两个滑块2分别安装在两个套筒11与支撑侧板13相对的平面上并沿两个微型直线导轨14滑动，所述的连接板17安装在气液阻尼缸10的伸出轴上，所述的连接板17的两端分别安装在两个主轴头的套筒11侧面上，所述的限位开关有两个，分别安装在支撑侧板13上的主轴头运动行程上下两个极限位置处，所述的限位开关挡块15有两个，安装在同一主轴头套筒11的侧面上并保证当主轴头运动到上下两个极限位置时分别压下两个限位开关。
本发明的工作原理如下：本发明使用时，首先将整套装置定位安装在导弹发射筒内，直线定位机构在伺服电机4控制下通过齿轮齿条1传动实现主轴驱动机构和主轴进给机构沿发射筒筒身长度方向的自动定位；主轴驱动电机5驱动主动同步齿形带轮6转动，并通过同步齿形带7传动给两个从动同步齿形带轮9，从动同步齿形带轮9与两个主轴8通过花键连接，驱动两个主轴8同步旋转，实现钻孔加工所需的主运动；通过控制主轴进给机构的气液阻尼缸10伸出轴的运动驱动两个主轴8的匀速进给和快退返回，实现钻孔加工的匀速进给与快退功能；利用控制系统控制直线定位机构、主轴驱动机构与主轴进给机构协同工作，实现某导弹发射筒内部安装孔的自动加工。加工完成一个导弹发射筒内部的全部安装孔后，将整套装置从发射筒内部移出，重复同样的操作过程加工其它导弹发射筒。

Claims (1)

1.一种便携式双钻头的自动钻孔加工装置，其特征在于：包括直线定位机构、主轴驱动机构和主轴进给机构；
所述的直线定位机构包括直线运动单元、联轴器、伺服电机(4)和支撑法兰(3)，所述的直线运动单元是一种齿轮齿条(1)传动直线运动模组，所述的联轴器是一种适用伺服电机(4)型的膜片式夹持型联轴器，所述的伺服电机(4)通过联轴器与直线运动单元的齿轮轴相连，所述的伺服电机(4)通过支撑法兰(3)安装在直线运动单元的滑座上；
所述的主轴驱动机构包括主轴驱动电机(5)、同步带传动机构、主轴头和支撑侧板(13)；所述的支撑侧板(13)安装在直线运动单元的滑座上，所述的主轴驱动电机(5)通过机座底脚利用螺栓连接固定在支撑侧板(13)上，所述的同步带传动机构包括一个主动同步齿形带轮(6)、两个从动同步齿形带轮(9)和一条同步齿形带(7)，所述的主动同步齿形带轮(6)通过平键与主轴驱动电机(5)连接，所述的两个从动同步齿形带轮(9)的内孔开有花键槽利用深沟球轴承对称安装在支撑侧板(13)上，所述的两个从动同步齿形带轮(9)与主动同步齿形带轮(6)呈三角形左右对称分布，所述的同步齿形带(7)装配在主动同步齿形带轮(6)和两个从动同步齿形带轮(9)上；所述的主轴头包括主轴(8)、套筒(11)、端盖、深沟球轴承、单向推力球轴承和钻头(18)夹持装置，所述的主轴(8)的一端为花键轴，所述的主轴(8)的另一端连接钻头(18)夹持装置，所述的主轴(8)通过一对深沟球轴承和一对单向推力球轴承安装在套筒(11)内，所述的端盖安装在套筒(11)两端压紧一对深沟球轴承，所述的套筒(11)的横截面外形为带有圆角的方形，所述的主轴头有两个，两个主轴头的主轴(8)的花键轴段分别与两个从动同步齿形带轮(9)内孔的花键配合；
所述的主轴进给机构包括气液阻尼缸(10)、微型直线运动单元(12)、连接板(17)、限位开关和限位开关挡块(15)，所述的气液阻尼缸(10)是一个并联式气液阻尼缸(10)，所述的气液阻尼缸(10)的轴向支座安装固定在支撑侧板(13)上，所述的微型直线运动单元(12)包括微型直线导轨(14)和滑块(2)，所述的微型直线运动单元(12)有两个，两个微型直线导轨(14)对称安装在支撑侧板(13)上，两导轨的中心线之间的距离与待加工对称安装孔的中心之间的距离相等，两个滑块(2)分别安装在两个套筒(11)与支撑侧板(13)相对的平面上并沿两个微型直线导轨(14)滑动，所述的连接板(17)安装在气液阻尼缸(10)的伸出轴上，所述的连接板(17)的两端分别安装在两个主轴头的套筒(11)侧面上，所述的限位开关有两个，分别安装在支撑侧板(13)上的主轴头运动行程上下两个极限位置处，所述的限位开关挡块(15)有两个，安装在同一主轴头套筒(11)的侧面上并保证当主轴头运动到上下两个极限位置时分别压下两个限位开关。
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