CN106392142B - 一种钻头直径可变的高强度材料的打孔机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于打孔技术领域，尤其涉及一种钻头直径可变的高强度材料的打孔机构，它包括电机、第一齿轮、涡卷弹簧、筒轴、内轴、第一螺旋壁、离心板、第二螺旋壁、钻头、第二滑槽、第一滑槽、第一转轮筒壁圆板，其中第一支板、筒轴、第二齿轮、第一螺旋壁、第二支板组成一个旋转整体，内轴、离心板、第二螺旋壁固定在一起，内轴随着离心板围绕内轴轴线的旋转而旋转，内轴与筒轴之间、第二螺旋壁和筒壁圆板存在相位差，相位差会改变钻头的径向位置，进而钻头钻孔直径可以调节；本发明一方面可以控制电机的转速控制钻头的可打孔直径，另一方面钻头在运动过程中径向位置被第二螺旋壁锁死，被钻孔的材料无法因为坚硬而改变钻头钻孔直径，具有的效果显著。

Description

一种钻头直径可变的高强度材料的打孔机构

技术领域

本发明属于打孔技术领域，尤其涉及一种钻头直径可变的高强度材料的打孔机构。

背景技术

目前打孔常采用固定直径的钻头，不同的打孔孔径使用不同的钻头。对于多个小孔钻孔，如果能够接受换钻头的时间和工作强度的话带上所需的钻头还是比较方便的。但是对于所钻的孔直径较大时，所需的钻头的直径较大、重量很重，对于同时钻多个大孔径的孔时，带上所需要的多个大孔径的钻头将耗费很多的体力和时间，这往往是不能容忍的，所以设计一种钻头直径可变的打孔机构将是非常有必要的。

本发明设计一种钻头直径可变的高强度材料的打孔机构解决如上问题。

发明内容

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种钻头直径可变的高强度材料的打孔机构，它是采用以下技术方案来实现的。

一种钻头直径可变的高强度材料的打孔机构，其特征在于：它包括电机支撑、电机、电机转轴、第一齿轮、涡卷弹簧、第一支板、第二齿轮、筒轴、筒壁、筒轴轴套、轴套支撑、内轴、第二支板、第一螺旋壁、离心板、第三支板、第二螺旋壁、第二转轮、第二转轮转轴、第二滑块、钻杆、钻头、第二滑槽、第一滑槽、第一滑块、第一转轮转轴、第一转轮、第一堵片、第二堵片、筒壁圆板，其中电机安装在电机支撑上，第一齿轮通过电机转轴安装在电机上；第二齿轮安装在筒轴上，第一齿轮与第二齿轮啮合，筒轴通过筒轴轴套安装在轴套支撑上；第一支板安装在筒轴一顶端，第二支板安装在筒轴的另一端且第二支板所安装位置与筒轴安装有第二支板一端的端面之间具有一定距离，第一螺旋壁安装在第二支板上，内轴嵌套于筒轴内部且两端均伸出筒轴，涡卷弹簧内端安装在内轴一端上，外端安装在第一支板上，离心板上具有第一滑槽且安装在内轴另一端上，第一转轮上安装有第一转轮转轴，第一转轮转轴上安装有第一滑块，第一转轮安装在第一螺旋壁的轨道中，第一滑块与第一滑槽配合；第三支板安装在内轴一端，第二螺旋壁安装在第三支板上，筒壁圆板上具有第二滑槽且通过筒壁安装在第二支板的外缘面上，第二转轮上安装有第二转轮转轴，第二转轮转轴上安装有第二滑块，钻头通过钻杆安装在第二滑块上，第二转轮安装在第二螺旋壁轨道中，第二滑块滑动于第二滑槽中；第一螺旋壁和第二螺旋壁的内始端与外终端均分别安装有第二堵片和第一堵片。

作为本技术的进一步改进，上述钻头的四周还加工有钻头斜面。

作为本技术的进一步改进，上述涡卷弹簧外端通过弹簧卡块安装在第一支板上。

作为本技术的进一步改进，上述筒轴通过轴承安装在筒轴轴套内部。

作为本技术的进一步改进，上述弹簧卡块具有凹槽。

相对于传统的打孔技术，本发明中第一支板、筒轴、第二齿轮、第二支板组成一个旋转整体，第一螺旋壁随着第二支板旋转，内轴、离心板固定在一起，内轴随着离心板围绕内轴轴线的旋转而旋转，内轴与筒轴之间具有涡卷弹簧，内轴与筒轴之间的转速或者相位差不同，涡卷弹簧将会被扭转压缩；筒壁圆板、筒壁将会随着第二支板旋转而旋转；当第一支板在筒轴带动下旋转，第一转轮将会在第一螺旋壁轨道中做离心螺旋运动，第一转轮会从第一螺旋壁的内始端向外终端运动，运动中通过第一转轮上的第一滑块与离心板的第一滑槽配合带动离心板围绕筒轴轴线旋转；之后离心板带动内轴旋转，因为离心板通过了转轮带动，转轮的运动在第一螺旋壁和离心力共同作用下运动，转轮与第一螺旋壁是具有相对运动的，离心板与第一螺旋壁的旋转将产生相位差，使得内轴与和筒轴之间产生相位差，相位差导致涡卷弹簧被压缩扭转，涡卷弹簧的反作用力抑制相位差的产生，当涡卷弹簧的抑制力、离心板受到的转轮离心力运动所产的力达到平衡时，内轴与筒轴同步旋转。筒轴获得的速度越大，第一转轮的离心力越大，离心板相对与筒轴的相位差越大，涡卷弹簧就需要较大的压缩形变才能够使内轴与筒轴在较大的相位差下旋转达到平衡；被压缩的涡卷弹簧在筒轴停止运动时能量释放，通过带动内轴、第一滑槽、第一滑块对第一转轮进行复位；另外内轴的旋转带动第三支板和第二螺旋壁旋转，因为筒壁圆板是通过第二支板带动的，那么第二螺旋壁与第二支板旋转将具有相位差，第二转轮一方面通过第二滑块受到第二滑槽的作用，在周向方向随着筒壁圆板旋转而旋转，另一方面受到第二螺旋壁轨道限制作用，因为具有相位差，第一转轮在第二螺旋壁中沿轨道螺旋移动，螺旋方向的设计使得第一转轮沿径向方向距离筒轴轴线的距离增大，相位差越大，距离筒轴轴线的距离越大。也就是说，当筒轴在第二齿轮带动下，钻头一方面随着筒壁旋转，另一方面，钻头与旋转中心线的距离随着筒轴的速度变化而变化，不同的电机转速对应于钻头的可钻孔的直径。本发明可以针对高强度的材料进行钻孔，在针对高强度材料进行钻孔过程中，材料强度很高，在所钻孔的直径和涡卷弹簧的弹性系数确定的情况下，可以找到一个合适的电机转速，既能保证打孔的直径又能保证具有足够的转速和扭矩对材料进行钻孔；在钻孔过程中，材料将阻碍钻头的运动，钻头在径向方向受到第二螺旋壁的锁死，不会因为钻头受到材料的径向的反作用力而发生径向的位移，钻头径向位置的移动仅能通过改变第二螺旋壁的运动而使钻头的径向位置发生变化；周向方向，钻头与电机刚性连接，能够高效的将电机的扭矩传递到钻头上；本发明设计的打孔机构，一方面可以控制电机的转速控制钻头的可打孔直径，另一方面钻头在运动过程中径向位置被第二螺旋壁锁死，被钻孔的材料无法因为坚硬而改变钻头钻孔直径，被打孔材料强度越大，这种使用效果越显著。

附图说明

图1是整体部件分布示意图。

图2是整体部件结构剖视图。

图3是第一滑槽和第二滑槽相对位置示意图。

图4是第一转孔与第二转孔处的剖面图。

图5是第三支板安装示意图。

图6是钻头安装示意图。

图7是筒壁圆板安装示意图。

图8是离心板安装示意图。

图9是筒轴相关结构安装示意图。

图10是第一转轮安装示意图。

图11是涡卷弹簧安装示意图。

图12是弹簧卡块安装示意图。

图13是第一螺旋壁安装示意图。

图14是筒轴轴套与轴套支撑安装示意图。

图中标号名称：1、电机支撑，2、电机，3、电机转轴，4、第一齿轮，5、涡卷弹簧，6、第一支板，7、第二齿轮，8、筒轴，9、筒壁，13、筒轴轴套，14、轴套支撑，15、内轴，16、第二支板，17、第一螺旋壁，18、离心板，19、第三支板，20、第二螺旋壁，21、第二转轮，22、第二转轮转轴，23、第二滑块，24、钻杆，25、钻头，26、第二滑槽，27、第一滑槽，28、弹簧卡块，29、第一滑块，30、第一转轮转轴，31、第一转轮，32、第一堵片，33、第二堵片，34、钻头斜面，35、筒壁圆板。

具体实施方式

如图1、2所示，它包括电机支撑、电机、电机转轴、第一齿轮、涡卷弹簧、第一支板、第二齿轮、筒轴、筒壁、筒轴轴套、轴套支撑、内轴、第二支板、第一螺旋壁、离心板、第三支板、第二螺旋壁、第二转轮、第二转轮转轴、第二滑块、钻杆、钻头、第二滑槽、第一滑槽、第一滑块、第一转轮转轴、第一转轮、第一堵片、第二堵片、筒壁圆板，其中如图1所示，电机安装在电机支撑上，第一齿轮通过电机转轴安装在电机上；第二齿轮安装在筒轴上，第一齿轮与第二齿轮啮合，如图2、9、14所示，筒轴通过筒轴轴套安装在轴套支撑上；第一支板安装在筒轴一顶端，第二支板安装在筒轴的另一端且第二支板所安装位置与筒轴安装有第二支板一端的端面之间具有一定距离，如图2、8所示，第一螺旋壁安装在第二支板上，如图2、4所示，内轴嵌套于筒轴内部且两端均伸出筒轴，如图11所示，涡卷弹簧内端安装在内轴一端上，外端安装在第一支板上，如图8所示，离心板上具有第一滑槽且安装在内轴另一端上；图4中的a、b为图3中的a线和b线的剖面，如图2、4（b）、10所示，第一转轮上安装有第一转轮转轴，第一转轮转轴上安装有第一滑块，第一转轮安装在第一螺旋壁的轨道中，如图8所示，第一滑块与第一滑槽配合；如图2、5所示，第三支板安装在内轴一端，第二螺旋壁安装在第三支板上，如图7所示，筒壁圆板上具有第二滑槽且通过筒壁安装在第二支板的外缘面上，如图4（a）所示，第二转轮上安装有第二转轮转轴，第二转轮转轴上安装有第二滑块，如图6所示，钻头通过钻杆安装在第二滑块上，第二转轮安装在第二螺旋壁轨道中，第二滑块滑动于第二滑槽中；如图13所示，第一螺旋壁和第二螺旋壁的内始端与外终端均分别安装有第二堵片和第一堵片。从整个机构的侧面看，第一螺旋壁、涡卷弹簧螺旋方向相同，且均与第二螺旋壁相反。

如图6所示，上述钻头的四周还加工有钻头斜面。

如图13所示，上述涡卷弹簧外端通过弹簧卡块安装在第一支板上。

上述筒轴通过轴承安装在筒轴轴套内部。

如图13所示，上述弹簧卡块具有凹槽。

综上所述，如图2、14所示，本发明中第一支板、筒轴、第二齿轮、第二支板组成一个旋转整体，第一螺旋壁随着第二支板旋转，内轴、离心板固定在一起，内轴随着离心板围绕内轴轴线的旋转而旋转，内轴与筒轴之间具有涡卷弹簧，内轴与筒轴之间的转速或者相位差不同，涡卷弹簧将会被扭转压缩；筒壁圆板、筒壁将会随着第二支板旋转而旋转；当第一支板在筒轴带动下旋转，第一转轮将会在第一螺旋壁轨道中做离心螺旋运动，第一转轮会从第一螺旋壁的内始端向外终端运动，运动中通过第一转轮上的第一滑块与离心板的第一滑槽配合带动离心板围绕筒轴轴线旋转；之后离心板带动内轴旋转，因为离心板通过了转轮带动，转轮的运动在第一螺旋壁和离心力共同作用下运动，转轮与第一螺旋壁是具有相对运动的，离心板与第一螺旋壁的旋转将产生相位差，使得内轴与和筒轴之间产生相位差，相位差导致涡卷弹簧被压缩扭转，涡卷弹簧的反作用力抑制相位差的产生，当涡卷弹簧的抑制力、离心板受到的转轮离心力运动所产的力达到平衡时，内轴与筒轴同步旋转。筒轴获得的速度越大，第一转轮的离心力越大，离心板相对与筒轴的相位差越大，涡卷弹簧就需要较大的压缩形变才能够使内轴与筒轴在较大的相位差下旋转达到平衡；被压缩的涡卷弹簧在筒轴停止运动时能量释放，通过带动内轴、第一滑槽、第一滑块对第一转轮进行复位；另外内轴的旋转带动第三支板和第二螺旋壁旋转，因为筒壁圆板是通过第二支板带动的，那么第二螺旋壁与第二支板旋转将具有相位差，第二转轮一方面通过第二滑块受到第二滑槽的作用，在周向方向随着筒壁圆板旋转而旋转，另一方面受到第二螺旋壁轨道限制作用，因为具有相位差，第一转轮在第二螺旋壁中沿轨道螺旋移动，螺旋方向的设计使得第一转轮沿径向方向距离筒轴轴线的距离增大，相位差越大，距离筒轴轴线的距离越大。也就是说，当筒轴在第二齿轮带动下，钻头一方面随着筒壁旋转，另一方面，钻头与旋转中心线的距离随着筒轴的速度变化而变化，不同的电机转速对应于钻头的可钻孔的直径。本发明可以针对高强度的材料进行钻孔，在针对高强度材料进行钻孔过程中，材料强度很高，在所钻孔的直径和涡卷弹簧的弹性系数确定的情况下，可以找到一个合适的电机转速，既能保证打孔的直径又能保证具有足够的转速和扭矩对材料进行钻孔；在钻孔过程中，材料将阻碍钻头的运动，钻头在径向方向受到第二螺旋壁的锁死，不会因为钻头受到材料的径向的反作用力而发生径向的位移，钻头径向位置的移动仅能通过改变第二螺旋壁的运动而使钻头的径向位置发生变化；周向方向，钻头与电机刚性连接，能够高效的将电机的扭矩传递到钻头上；本发明设计的打孔机构，一方面可以控制电机的转速控制钻头的可打孔直径，另一方面钻头在运动过程中径向位置被第二螺旋壁锁死，被钻孔的材料无法因为坚硬而改变钻头钻孔直径，被打孔材料强度越大，这种使用效果越显著。

具体实施方式如下：首先确定了钻孔的直径、钻孔的材料、然后调节电机转速达到一个合适的钻孔转速，之后打开电机，电机旋转带动钻头围绕筒轴轴线旋转，同时第一转轮在第一螺旋壁轨道中离心螺旋运动，带动离心板、内轴旋转，涡卷弹簧压缩，内轴带动第二螺旋壁旋转，调节第二转轮的径向位置，使第二转轮所带的钻头与筒轴轴线具有所打孔的半径距离，之后开始打孔；打孔结束后，电机停转，在涡卷弹簧恢复后，内轴、第一转轮、第二转轮均恢复，等待下一次的打孔。

Claims (5)

1.一种钻头直径可变的高强度材料的打孔机构，其特征在于：它包括电机支撑、电机、电机转轴、第一齿轮、涡卷弹簧、第一支板、第二齿轮、筒轴、筒壁、筒轴轴套、轴套支撑、内轴、第二支板、第一螺旋壁、离心板、第三支板、第二螺旋壁、第二转轮、第二转轮转轴、第二滑块、钻杆、钻头、第二滑槽、第一滑槽、第一滑块、第一转轮转轴、第一转轮、第一堵片、第二堵片、筒壁圆板，其中电机安装在电机支撑上，第一齿轮通过电机转轴安装在电机上；第二齿轮安装在筒轴上，第一齿轮与第二齿轮啮合，筒轴通过筒轴轴套安装在轴套支撑上；第一支板安装在筒轴一顶端，第二支板安装在筒轴的另一端且第二支板所安装位置与筒轴安装有第二支板一端的端面之间具有一定距离，第一螺旋壁安装在第二支板上，内轴嵌套于筒轴内部且两端均伸出筒轴，涡卷弹簧内端安装在内轴一端上，外端安装在第一支板上，离心板上具有第一滑槽且安装在内轴另一端上，第一转轮上安装有第一转轮转轴，第一转轮转轴上安装有第一滑块，第一转轮安装在第一螺旋壁的轨道中，第一滑块与第一滑槽配合；第三支板安装在内轴一端，第二螺旋壁安装在第三支板上，筒壁圆板上具有第二滑槽且通过筒壁安装在第二支板的外缘面上，第二转轮上安装有第二转轮转轴，第二转轮转轴上安装有第二滑块，钻头通过钻杆安装在第二滑块上，第二转轮安装在第二螺旋壁轨道中，第二滑块滑动于第二滑槽中；第一螺旋壁和第二螺旋壁的内始端与外终端均分别安装有第二堵片和第一堵片。

2.根据权利要求1所述的一种钻头直径可变的高强度材料的打孔机构，其特征在于：上述钻头的四周还加工有钻头斜面。

3.根据权利要求1所述的一种钻头直径可变的高强度材料的打孔机构，其特征在于：上述涡卷弹簧外端通过弹簧卡块安装在第一支板上。

4.根据权利要求1所述的一种钻头直径可变的高强度材料的打孔机构，其特征在于：上述筒轴通过轴承安装在筒轴轴套内部。

5.根据权利要求3所述的一种钻头直径可变的高强度材料的打孔机构，其特征在于：上述弹簧卡块具有凹槽。