CN105817663B - 一种打孔机及打孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种打孔机及其打孔方法，打孔机包括机架、刀具驱动动力装置、中央控制器、刀具选择装置、机头升降装置、刀具驱动模块、刀具驱动模块安装座、刀具冷却装置，刀具驱动模块沿机头安装板周向均匀安装在刀具驱动模块安装座上，刀具驱动模块安装座转动安装在机头安装板上，机头安装板滑动安装在机架上，机头升降装置安装在机架上并与机头安装板连接；刀具驱动动力装置安装在机头安装板上并与刀具驱动模块配合；刀具选择装置安装在机头安装板上并与刀具驱动模块安装座配合；刀具冷却装置通过刀具驱动模块安装座与刀具驱动模块连通。本发明能自动选择合适的机头，操作简单，自动化程度高，控制准确精细，制造成本低，使用寿命长。

Description

一种打孔机及打孔方法

技术领域

本发明涉及一种打孔加工设备，尤其是涉及一种多头打孔机及其打孔方法，主要用于玻璃、板材等的打孔工作。

背景技术

现有的打孔加工设备通常仅具有一个钻头，由于材料和应用场合的不一致，钻头类型、形状和大小也不一样，使得每次打孔均需要重新安装钻头，浪费了大量人力和时间。此外，在连续打孔加工以后，由于高速旋转带来的钻头温度升高，容易导致机械疲劳和损伤，从而影响或限制了连续加工的能力、效果和精度。专利名称为“多头打孔机”，公开号为CN 204711261 U的专利文件，公开了一种可同时对多个热流道系统中的喷嘴等圆筒进行加工的打孔机，其不适应板材的打孔，不能够随时选择合适的钻头进行打孔作业。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中所存在的上述缺陷，而提供一种多头打孔机及其打孔方法，能够自动选择合适的钻头进行工作，节约人力和时间，提高劳动效率，还能在打孔一段时间以后，自动转换一套打孔头，使得每套打孔头均能够在工作一段时间以后得到休息冷却恢复的机会，提高使用寿命和加工精度。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案包括：一种打孔机，包括机架、刀具驱动动力装置，其特征在于还设置有中央控制器、刀具选择装置、机头升降装置、刀具驱动模块、刀具驱动模块安装座、刀具冷却装置，若干个刀具驱动模块沿机头安装板周向均匀安装在刀具驱动模块安装座上，刀具驱动模块上安装刀具，刀具驱动模块安装座转动安装在机头安装板上，机头安装板滑动安装在机架上，机头升降装置安装在机架上并与机头安装板连接，实现打孔机打孔部分整体上下运动；刀具驱动动力装置安装在机头安装板上并与刀具驱动模块配合，驱动刀具驱动模块工作；刀具选择装置安装在机头安装板上并与刀具驱动模块安装座配合，通过驱动刀具驱动模块安装座至设定的角度位置来选择设定的刀具；刀具冷却装置通过刀具驱动模块安装座与刀具驱动模块连通并用来冷却刀具；中央控制器与刀具选择装置、机头升降装置、刀具驱动模块、刀具冷却装置均连接并控制这些装置的操作。

本发明所述刀具驱动模块安装座上可以安装8个刀具驱动模块，刀具驱动模块可以安装不同刀具，也可以安装几个不同几个相同的刀具。

本发明所述机头升降装置由滚珠丝杠、机头升降伺服电机、升降连接板、升降轴承、升降装置安装板组成，机头安装板通过导轨滑动安装在机架上，升降连接板与滚珠丝杠配合连接，升降连接板与机头安装板固定连接，滚珠丝杠通过升降轴承安装在升降装置安装板上，升降装置安装板安装在机架上，机头升降伺服电机与滚珠丝杠连接，通过机头升降伺服电机驱动滚珠丝杠实现机头精准上下运动。

本发明所述刀具选择装置设置有齿轮组、旋转轴、旋转套筒、刀具选择伺服电机，刀具驱动模块安装座安装在旋转轴上，旋转轴安装在旋转套筒上，旋转套筒安装在机头安装板上，旋转轴与齿轮组输出端连接，齿轮组输入端与刀具选择伺服电机连接，刀具选择伺服电机安装在机头安装板上并通过齿轮组驱动旋转轴带动刀具驱动模块安装座旋转，使得设定机头转动至工作位置。

本发明所述刀具驱动动力装置设置有主轴、主驱动电机、主动齿轮，主轴、主驱动电机均安装在机头安装板上，主轴一端与主驱动电机连接，主轴另一端安装有主动齿轮，主轴通过主轴轴承安装在旋转套筒内孔中，主动齿轮呈锥形并与刀具驱动模块配合。

本发明还设置有机头锁定装置，机头锁定装置设置有机头位置锁定气缸、凹块、凸块，机头位置锁定气缸安装在机头安装板上，机头位置锁定气缸一端连接有凸块，刀具驱动模块安装座上设置有凹块，凹块、凸块配合。当打孔机需要切换刀具时机头位置锁定气缸缩进使得凹块凸块装置分离，这样刀具驱动模块安装座可以在刀具选择伺服电机驱动下进行旋转。当选择刀具到达加工位置时机头位置锁定气缸伸出使得凹块凸块装置咬合从而固定住刀具驱动模块安装座。

本发明所述刀具驱动模块设置有刀具轴、刀具气缸、从动齿轮、弹簧，刀具气缸转动套装在刀具轴上，机头位置锁定气缸与刀具气缸连通，刀具气缸与从动齿轮一端连接，从动齿轮另一端与弹簧连接，弹簧固定在刀具轴后端，从动齿轮与主动齿轮配合。当刀具气缸里面进入压缩空气后气缸活塞伸长从而推动从动齿轮运动，将刀具驱动模块末端的从动齿轮推出去与安装在主轴上的主动齿轮啮合。当两个齿轮啮合后就可以通过主驱动电机驱动刀具运转了。当机头位置锁定气缸缩回时，刀具气缸会被弹簧压缩回初始状态，相应的从动齿轮也被一并压回初始状态，从而使得两个齿轮从啮合状态变成分离状态。

本发明所述刀具冷却装置由分水座、分水轴、分水轴承、导水杆、水管、水泵组成，分水座安装在刀具驱动模块安装座上，分水轴通过分水轴承转动安装在分水座上，导水杆一端安装在分水轴上，导水杆另一端与水泵连接，分水座通过水管与刀具驱动模块连接，分水座上开有与刀具驱动模块数量相同且对应的分导水孔，分水轴上设有一个总导水孔，总导水孔与导水杆连通并与分导水孔配合，工作位置的刀具驱动模块通过其对应的分导水孔与总导水孔连通。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案还包括：一种打孔机的打孔方法，所述打孔机采用上述打孔机，并通过以下步骤进行：

一、设定打孔参数；

二、控制器根据打孔参数选择适当的刀具；

三、机头位置锁定气缸缩回释放刀具驱动模块安装座；

控制器根据所述刀具位置通过刀具选择装置将该刀具转动至工作位置；

四、机头位置锁定气缸伸出锁定刀具驱动模块安装座；

五、刀具驱动模块中的刀具气缸将从动齿轮与主轴上的主动齿轮啮合；

六、刀具冷却装置向刀具供水；

七、主驱动电机驱动刀具运转；

八、机头升降装置驱动刀具驱动模块上下运动；

九、设定工作时间到时控制器根据打孔参数换一个刀具驱动模块并转第三步或者停机。

本发明打孔参数包括机头参数、设定工作时间、换机头标记，若需要定时换机头则换机头标记为是且在设定工作时间到时轮换一个同类型的机头；若不需要定时换机头则换机头标记为否且在设定工作时间到时停机。

本发明通过数控方式实现打孔机加工过程中的自动选择合适的机头，在该机头工作时间较长时或者打孔材料模型不同时可以自动选择换一个机头，具有操作简单，自动化程度高，控制准确精细，制造成本低，使用寿命长等优点。

附图说明

图1是本发明实施例打孔机的立体示意图。

图2是本发明实施例钻头侧的示意图。

图3是图2的C-C示意图。

图4是本发明实施例打孔机的结构示意图。

图5是本发明实施例打孔机的局部示意图。

图6是本发明实施例刀具驱动模块的结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例并对照附图对本发明作进一步的叙述。

参见图1～图6，本发明所述打孔机，包括机架1、主轴2、主驱动电机3、中央控制器、刀具选择装置、机头升降装置、刀具驱动模块8（机头）、机头安装板9、刀具驱动模块安装座10、刀具冷却装置12、主动齿轮13。刀具驱动模块8安装在刀具驱动模块安装座10上，刀具驱动模块安装座10安装在机头安装板9上并且可以做圆周旋转运动。机头安装板9安装在导轨7上，导轨7安装在机架1上。机头升降装置与机头安装板9连接实现机头整体上下运动。主轴2两端分别安装主驱动电机3和主动齿轮13，三者安装在机头安装板9上，机头位置锁定气缸11安装在机头安装板9上并且驱动安装在机头安装板9上的凸块14和安装在刀具驱动模块安装座10上的凹块15咬合或者分离。刀具选择伺服电机4以及齿轮组5安装在机头安装板9上，齿轮组5输入端连接刀具选择伺服电机4，输出端（末端）连接刀具驱动模块安装座10。冷却装置12安装在刀具驱动模块安装座10上并且通过水管32与刀具驱动模块8连接。刀具驱动模块安装座10上可以安装八个刀具驱动模块8，每个刀具驱动模块8可以安装不同刀具。生产时工人通过中央控制器选择一种刀具进行生产加工：第一步、机头位置锁定气缸11驱动凹块15凸块14装置分离，第二步、刀具选择伺服电机4通过齿轮组5驱动刀具驱动模块安装座10旋转直到选择刀具到达加工位置时停止。第三步、机头位置锁定气缸11驱动凹块15凸块14装置咬合，固定住刀具驱动模块安装座10。与此同时机头位置锁定气缸11会吹出一股压缩空气通过管路进入到刀具驱动模块8，将刀具驱动模块8末端的从动齿轮16推出去与安装在主轴2上的主动齿轮13啮合。第四步、通过水泵将冷却水通过冷却装置12注入刀具驱动模块8后从刀具流出。第五步、主驱动电机3驱动主轴2以及从动齿轮16旋转并且带动刀具旋转。第六步、机头升降装置带动机头运动实现零件加工。

本发明所述刀具驱动模块8设置有刀具轴33、刀具气缸26、从动齿轮16、弹簧27，刀具气缸26转动套装在刀具轴33上，机头位置锁定气缸11与刀具气缸26连通，刀具气缸26与从动齿轮16一端连接，从动齿轮16另一端与弹簧27连接，弹簧27固定在刀具轴33后端（图6左边），刀具轴33前端安装刀具。

本发明机头升降装置由滚珠丝杠18、机头升降伺服电机19、升降连接板20、升降轴承21、升降装置安装板22组成。机头整体安装在导轨7上，导轨7安装在机架1上，升降连接板20两端分别连接滚珠丝杠18和机头安装板9，滚珠丝杠18通过升降轴承21安装在升降装置安装板22上，升降装置安装板22安装在机架1上。机头升降伺服电机19安装在机架1上并与滚珠丝杠18连接，通过机头升降伺服电机19驱动滚珠丝杠18实现机头精准上下运动。

本发明刀具选择装置：刀具驱动模块安装座10安装在旋转轴23上，旋转轴23安装在旋转套筒24上，旋转套筒24安装在机头安装板9上。旋转轴23与齿轮组5末端齿轮连接，齿轮组5输入端与刀具选择伺服电机4连接，刀具选择伺服电机4安装在机头安装板9上。刀具选择伺服电机4通过齿轮组5驱动旋转轴23带动刀具驱动模块安装座10旋转。

本发明刀具驱动动力装置：主轴2利用主轴轴承25安装在旋转套筒24内孔中，一端连接主驱动电机3，另一端连接主动齿轮13，主驱动电机3安装在机头安装板9上。主驱动电机3利用主轴2驱动主动齿轮13旋转。

本发明机头锁定装置：机头位置锁定气缸11安装在机头安装板9上，一端连接凹块15凸块14装置的凸块14部分，凹块15凸块14装置的凹块15部分安装在刀具驱动模块安装座10上。当打孔机需要切换刀具时，机头位置锁定气缸11缩进使得凹块15凸块14装置分离，这样刀具驱动模块安装座10可以在刀具选择伺服电机4驱动下进行旋转。当选择刀具到达加工位置时机头位置锁定气缸11伸出使得凹块15凸块14装置咬合，从而固定住刀具驱动模块安装座10。

本发明刀具驱动连接装置：当机头位置锁定气缸11伸出时机头位置锁定气缸11会吹出一股压缩空气通过管路进入到刀具驱动模块8，刀具驱动模块8中有一个刀具气缸26，刀具气缸26与从动齿轮16一端连接，从动齿轮16另一端与弹簧27连接。当刀具气缸26里面进入压缩空气后刀具气缸26活塞伸出从而推动从动齿轮16运动，将刀具驱动模块8末端的从动齿轮16推出去与安装在主轴2上的主动齿轮13啮合。当两个齿轮啮合后就可以通过主驱动电机3驱动刀具运转了。当机头位置锁定气缸11缩回时气缸停止吹出压缩空气，刀具驱动模块8中的刀具气缸26会被从动齿轮16另一端的弹簧27压缩回初始状态，相应的从动齿轮16也被一并压回初始状态，从而使得两个齿轮从啮合状态变成分离状态。

本发明刀具冷却装置12：由分水座28、分水轴29，分水轴承30、导水杆31、水管32，水泵组成。分水座28安装在刀具驱动模块安装座10上，分水轴29通过分水轴承30安装在分水座28上并且可以围绕分水座28旋转。导水杆31一端安装在分水轴29上另一端安装在机架1上并与水泵连接。分水座28通过水管32和刀具驱动模块8连接。分水座28上开有和刀具数量一样位置（角度）对应的分导水孔281，分水轴29上有一个总导水孔291，总导水孔291与导水杆31连通并与分导水孔281配合。安装时分水轴29利用导水杆31的刚性使得分水轴29上的总导水孔291垂直向下（始终与加工的刀具在同一分度轴线上），从而与工作位置的刀具驱动模块8连通。分水座28的分导水孔281与刀具驱动模块安装座10上的刀具保持在同一分度轴线上。当切换刀具时分水座28和刀具驱动模块安装座10按照相同角速度运转，当刀具到达加工位置时刚好形成一个从导水杆31--分水轴29--分水座28—水管32—刀具的水路，从而可以利用水泵把冷却水输入到刀具为刀具提供冷却。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案还包括：一种打孔机的打孔方法，所述打孔机采用上述打孔机，其特征在于主要采用以下步骤：

一、设定打孔参数；

二、控制器根据打孔参数选择适当的刀具；

三、机头位置锁定气缸11缩回释放刀具驱动模块安装座10；

控制器根据所述刀具位置通过刀具选择装置将该刀具转动至工作位置；

四、机头位置锁定气缸11伸出锁定刀具驱动模块安装座10；

五、刀具驱动模块8中的刀具气缸26将从动齿轮16与主轴上的主动齿轮12啮合；

六、刀具冷却装置12向刀具驱动模块8上的刀具供水；

七、主驱动电机3驱动刀具运转；

八、机头升降装置驱动刀具驱动模块8上下运动；

九、设定工作时间到时控制器根据打孔参数换一个刀具驱动模块8并转第三步或者停机。

本发明打孔参数包括机头参数（选那个刀具）、设定工作时间、换刀具标记，若需要定时换刀具则换刀具标记为是且在设定工作时间到时轮换一个同类型的刀具；若不需要定时换刀具则换刀具标记为否且在设定工作时间到时停机。所述打孔参数通常采用初始设定值，如需要修改，可在开机时的控制器工作页面设定，控制器可采用现有技术实现。

凡是本发明实施例技术方案和技术特征的简单变形或组合，均应认为落入本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种打孔机，包括机架、刀具驱动动力装置，其特征在于还设置有中央控制器、刀具选择装置、机头升降装置、刀具驱动模块、刀具驱动模块安装座、刀具冷却装置，若干个刀具驱动模块沿机头安装板周向均匀安装在刀具驱动模块安装座上，刀具驱动模块上安装刀具，刀具驱动模块安装座转动安装在机头安装板上，机头安装板滑动安装在机架上，机头升降装置安装在机架上并与机头安装板连接；刀具驱动动力装置安装在机头安装板上并与刀具驱动模块配合；刀具选择装置安装在机头安装板上并与刀具驱动模块安装座配合；刀具冷却装置通过刀具驱动模块安装座与刀具驱动模块连通并用来冷却刀具；中央控制器与刀具选择装置、机头升降装置、刀具驱动模块、刀具冷却装置均连接。

2.根据权利要求1所述的打孔机，其特征在于：所述机头升降装置由滚珠丝杠、机头升降伺服电机、升降连接板、升降轴承、升降装置安装板组成，机头安装板通过导轨滑动安装在机架上，升降连接板与滚珠丝杠配合连接，升降连接板与机头安装板固定连接，滚珠丝杠通过升降轴承安装在升降装置安装板上，升降装置安装板安装在机架上，机头升降伺服电机与滚珠丝杠连接。

3.根据权利要求1或2所述打孔机，其特征在于:所述刀具选择装置设置有齿轮组、旋转轴、旋转套筒、刀具选择伺服电机，刀具驱动模块安装座安装在旋转轴上，旋转轴安装在旋转套筒上，旋转套筒安装在机头安装板上，旋转轴与齿轮组输出端连接，齿轮组输入端与刀具选择伺服电机连接，刀具选择伺服电机安装在机头安装板上。

4.根据权利要求1或2所述打孔机，其特征在于：所述刀具驱动动力装置设置有主轴、主驱动电机、主动齿轮，主轴、主驱动电机均安装在机头安装板上，主轴一端与主驱动电机连接，主轴另一端安装有主动齿轮，主轴通过主轴轴承安装在旋转套筒内孔中，主动齿轮呈锥形并与刀具驱动模块配合。

5.根据权利要求1或2所述的打孔机，其特征在于：还设置有机头锁定装置，机头锁定装置设置有机头位置锁定气缸、凹块、凸块，机头位置锁定气缸安装在机头安装板上，机头位置锁定气缸一端连接有凸块，刀具驱动模块安装座上设置有凹块，凹块、凸块配合。

6.根据权利要求4所述的打孔机，其特征在于：所述刀具驱动模块设置有刀具轴、刀具气缸、从动齿轮、弹簧，刀具气缸转动套装在刀具轴上，机头位置锁定气缸与刀具气缸连通，刀具气缸与从动齿轮一端连接，从动齿轮另一端与弹簧连接，弹簧固定在刀具轴后端，从动齿轮与主动齿轮配合。

7.根据权利要求1或2所述的打孔机，其特征在于：所述刀具冷却装置由分水座、分水轴、分水轴承、导水杆、水管、水泵组成，分水座安装在刀具驱动模块安装座上，分水轴通过分水轴承转动安装在分水座上，导水杆一端安装在分水轴上，导水杆另一端与水泵连接，分水座通过水管与刀具驱动模块连接，分水座上开有与刀具驱动模块数量相同且对应的分导水孔，分水轴上设有一个总导水孔，总导水孔与导水杆连通并与分导水孔配合，工作位置的刀具驱动模块通过其对应的分导水孔与总导水孔连通。

8.一种打孔机的打孔方法，所述打孔机采用权利要求1～7任一打孔机，其特征在于采用以下步骤：

一、设定打孔参数；

二、控制器根据打孔参数选择适当的刀具；

三、机头位置锁定气缸缩回释放刀具驱动模块安装座；

控制器根据所述刀具位置通过刀具选择装置将该刀具转动至工作位置；

四、机头位置锁定气缸伸出锁定刀具驱动模块安装座；

五、刀具驱动模块中的刀具气缸将从动齿轮与主轴上的主动齿轮啮合；

六、刀具冷却装置向刀具供水；

七、主驱动电机驱动刀具运转；

八、机头升降装置驱动刀具驱动模块上下运动；

九、设定工作时间到时控制器根据打孔参数换一个刀具驱动模块并转第三步或者停机。