CN106735403A - 一种任意形状孔的钻头装置及其钻孔方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种任意形状孔的钻头装置及其钻孔方法，属于机械钻孔技术领域。本发明任意形状孔的钻头装置，包括钻头，还包括侧叶片组合和钻头轨迹盘；侧叶片组合的两端分别和原动机和钻头可拆卸固定连接，并将钻头的点运动转化为面运动；钻头轨迹盘卡在侧叶片组合和钻头固定连接处，将钻头的面运动限制为钻头轨迹盘设定的形状。本发明中，侧叶片组合和钻头轨迹盘协同作用，侧叶片组合先将钻头的点运动转化为面运动，再通过钻头轨迹盘限制加工钻孔的形状，通过更换钻头轨迹盘即可加工出和钻头轨迹盘相同形状的钻孔，提高了钻孔效率和钻头的通用性，钻头的制造成本远大于钻头轨迹盘，因此，也降低了制造成本。
Description
技术领域
本发明属于机械钻孔技术领域，具体说是一种任意形状孔的钻头装置及其钻孔方法。
背景技术
在钻孔加工领域，例如滑轨等长条形工件进行钻孔加工时，先要将工件定位后，再利用刀具进行钻孔加工。但是，一般的钻孔设备所用的刀具是固定尺寸的，只能进行单一尺寸的孔加工。如果工件需要加工多种类型或尺寸的孔，工人在同一加工过程中必须反复更换不同的刀具进行加工，自动化程度低，钻孔效率低。遇到加工圆弧孔的问题，圆弧孔加工主要通过铣削、镗削、车削、电火花这些加工方法来实现。在非金属的板料上加工圆弧孔，就只能靠钻削后再用小直径的圆弧铣刀进行铣削的方法来获得。由于铣削加工圆弧孔需要在Z轴上依次的向下进给。为了保证加工后的表面光洁度，进给量就不能太大，这样会造成加工时间过长，使加工成本大大的增加。
而且，现在的钻床在给工件加工钻孔时，需要用到一定的夹具对工件进行夹持，防止加工时工件的位置发生变化，导致加工位置发生偏差，造成工件不符合使用标准。夹具对钻孔的加工精度影响非常大，但是现在市面上工件钻孔用的钻床夹具多存在以下不足，如：1)钻床夹具对刀具的夹持度不够，容易造成加工位置偏差；2)更换待加工工件时操作不方便，浪费工时；3)钻具需精确定位，否则会损毁工作台，给工件钻孔生产厂家造成不必要的损失。
经检索，已有一些对夹具的改进方案，如：中国专利号ZL201220546645.1，授权公告日为2013年4月24日，发明创造名称为：用于加工汽车配件模具的液压钻床夹具，该申请案涉及一种用于加工汽车配件模具的液压钻床夹具，属于液压钻床夹具技术领域；其技术要点包括设在液压钻床工作台上的支座，其中所述的支座上设有两组相对应的高度调节支撑机构，所述的待加工工件放置在两个高度调节支撑机构之间的液压钻床工作台上，在待加工工件与液压钻床工作台之间间隔设有两条支撑条；在待加工工件上端与两侧的高度调节支撑机构上端之间分别架设有压紧块，所述各压紧块通过丝杆配合固定螺丝拉紧固定；该申请案旨在提供一种结构紧凑、使用灵活方便、固定效果好、加工效率高的用于加工汽车配件模具的液压钻床夹具，用于液压钻床的汽车配件模具固定，但该申请案的结构较复杂，不便于推广使用。
中国专利号ZL201310024365.3，公开日为2013年4月17日，发明创造名称为：一种新型平底圆弧形钻头，包括钻头基体，该钻头基体的一端设置有缩径凸台，另一端设置有刀片槽，缩径凸台上设置有连接柱，缩径凸台和连接柱与钻头基体一体成型，刀片槽内嵌入硬质合金刀片，所述的硬质合金刀片通过铜焊的方法与钻头基体烧结成为一体。该发明的优点是：通过这种钻头后，可以一次加工出平底圆弧孔。在加工电解槽盖板和底板时，可以一次性的加工出想要的圆弧孔形状，而不用钻削后，再进行铣削来获得圆弧。特别针对电解槽壳体盖板和底板的圆弧孔，可以节约一半工时，提高效率非常明显，从而降低了加工成本；还可以用在一些通孔的钻削上，可以有效地降低钻头顶尖部位和侧刃的磨损，提高钻头的使用率，延长钻头的使用寿命。该申请案将钻头设计成圆弧形，只能加工圆弧孔，通用性较差。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术的钻头装置加工钻孔精度受夹具影响大、加工孔的形状单一、通用性差的问题，本发明提供了一种任意形状孔的钻头装置及其钻孔方法。它通过将钻头的点运动自动切换成面运动，省略了线运动的过渡，再通过钻头轨迹盘限定钻孔形状，达到了能够加工任意形状钻孔的目的，而且，通用性强，加工效率高。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明方案按以下方式进行：
一种任意形状孔的钻头装置，包括钻头，还包括侧叶片组合和钻头轨迹盘；侧叶片组合的两端分别和原动机和钻头可拆卸固定连接，并将钻头的点运动转化为面运动；钻头轨迹盘卡在侧叶片组合和钻头固定连接处，将钻头的面运动限制为钻头轨迹盘设定的形状；侧叶片组合和钻头轨迹盘协同作用，侧叶片组合先将钻头的点运动转化为面运动，再通过钻头轨迹盘限制加工钻孔的形状，通过更换钻头轨迹盘即可加工出和钻头轨迹盘相同形状的钻孔，提高了钻孔效率和钻头的通用性，钻头的制造成本远大于钻头轨迹盘，因此，也降低了制造成本。
优选地，侧叶片组合的第一层为主动侧叶片，底层为从动侧叶片；中间若干层侧叶片为中间侧叶片；相邻的两层侧叶片之间通过连杆和连杆轴铰接。根据工件钻孔的面运动面积的需要调节中间侧叶片的层数；铰接的连接方式起到将原动机的转动方式逐层向下传递至钻头的效果。
优选地，侧叶片组合大于两层，侧叶片均呈三角或四角或五角或六角星形状；连杆和连杆轴将相邻两层的三角或四角或五角或六角星形侧叶片对应的3或4个或5个或6个远端对称式铰接，侧叶片也可以是多边形板状。多星形状的效果是减少钻孔人员的视觉阻挡，三角星形状的视觉效果最好，面运动的效率更高。
优选地，主动侧叶片上表面中心处固定连接有主动叶片轴，并通过主动叶片轴和原动机可拆卸固定连接；从动侧叶片的底表面中心处固定连接有从动叶片轴，并通过从动叶片轴和钻头的固定端可拆卸固定连接，主动叶片轴和从动叶片轴的设置，提高了安装的方便性。
优选地，主动叶片轴的上部为和原动机动力端形状配合作用的原动力连接轴；钻头轨迹盘内设置的轨迹孔的形状和所要钻孔的形状一致；钻头轨迹盘稍有间隙的卡在从动叶片轴上，钻头轨迹盘所在平面和每层侧叶片所在平面平行，以提高钻孔的精度。
优选地，侧叶片组合和钻头固定连接处套接有定位块，进一步提高钻孔的精度，并可以通过定位块施加钻孔的水平方向的推力。
优选地，定位块内部紧配有轴承，方便施加水平方向的推力，防止转轴打手；外壁固定有操作手柄，提高操作的方便性；钻头为麻花钻，向下和水平钻孔的效率高。
一种任意形状孔的钻头装置的钻单孔的方法，步骤为：
步骤一、安装：将原动力连接轴插入原动机动力端的凹槽内，并通过从动叶片轴和钻头的固定端可拆卸固定连接；
步骤二、钻孔：将钻头的工作端抵住所需要钻孔的工件，启动原动机；
步骤三、定位：用手握定位块定位，防止钻头跑偏，并直至钻孔工作完成。
虽然单孔可以通过普通钻头钻孔，但本发明的钻头装置也可以加工单孔。
一种任意形状孔的钻头装置的钻直线孔的方法，步骤为：
步骤一、安装：将原动力连接轴插入原动机动力端的凹槽内，并通过从动叶片轴和钻头的固定端可拆卸固定连接；
步骤二、钻头轨迹盘的设计和安装：取方形或圆形面板，在其中心处洞穿直线孔，并将其水平固定于两根立柱之间；
步骤三、定位：将钻头插入直线孔，从动叶片轴贴进直线孔的一端；
步骤四、钻孔：钻头的工作端抵住所需要钻孔的工件，启动原动机，用手握定位块先钻出单孔；
步骤五、推送：用手握定位块沿直线孔的方向推送，直至直线孔钻孔工作完成。
直线孔可以是任意长度，只需要轻微的施加水平方向的推力即可，操作方便。
一种任意形状孔的钻头装置的钻螺旋孔的方法，步骤为：
步骤一、安装：将原动力连接轴插入原动机动力端的凹槽内，并通过从动叶片轴和钻头的固定端可拆卸固定连接；
步骤二、钻头轨迹盘的设计和安装：取方形或圆形面板，在其中心处洞穿螺旋孔，并将其水平固定于两根立柱之间；
步骤三、定位：将钻头插入螺旋孔，从动叶片轴贴进螺旋孔的一端；
步骤四、钻孔：钻头的工作端抵住所需要钻孔的工件，启动原动机，用手握定位块先钻出单孔；
步骤五、推送：用手握定位块沿螺旋孔的方向推送，直至螺旋孔钻孔工作完成。
本发明螺旋孔既然能够加工，说明弧形孔、星形孔等异形孔，以及任意形状的钻孔都能够方便的加工，只需要更换相同形状的钻头轨迹盘即可。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种任意形状孔的钻头装置，侧叶片组合和钻头轨迹盘协同作用，侧叶片组合先将钻头的点运动转化为面运动，再通过钻头轨迹盘限制加工钻孔的形状，通过更换钻头轨迹盘即可加工出和钻头轨迹盘相同形状的钻孔，提高了钻孔效率，和钻头的通用性，钻头的制造成本远大于钻头轨迹盘，因此，也降低了制造成本，并有效解决了点运动直接向面运动的转换的技术问题；
(2)本发明的一种任意形状孔的钻头装置，可以根据工件钻孔的面运动面积的需要调节中间侧叶片的层数；铰接的连接方式起到将原动机的转动方式逐层向下传递至钻头的效果；
(3)本发明的一种任意形状孔的钻头装置，侧叶片也可以是多边形板状，而多星形状的效果是减少钻孔人员的视觉阻挡，三角星形状的视觉效果最好，面运动的效率更高；
(4)本发明的一种任意形状孔的钻头装置，主动叶片轴和从动叶片轴的设置，提高了安装的方便性；
(5)本发明的一种任意形状孔的钻头装置，钻头轨迹盘所在平面和每层侧叶片所在平面平行，以提高钻孔的精度；
(6)本发明的一种任意形状孔的钻头装置，定位块能免进一步提高钻孔的精度，并可以通过定位块施加钻孔的水平方向的推力；
(7)本发明的一种任意形状孔的钻头装置，定位块内部紧配有轴承，方便施加水平方向的推力，防止转轴打手；外壁固定有操作手柄，提高操作的方便性；所述钻头为麻花钻，向下和水平钻孔的效率高；
(8)本发明的一种任意形状孔的钻头装置的钻孔方法，虽然单孔可以通过普通钻头钻孔，但本发明的钻头装置也可以加工单孔，通用性强；
(9)本发明的一种任意形状孔的钻头装置的钻孔方法，加工的直线孔可以是任意长度，只需要轻微的施加水平方向的推力即可，操作方便；
(10)本发明的一种任意形状孔的钻头装置的钻孔方法，螺旋孔既然能够加工，说明弧形孔、星形孔等异形孔，以及任意形状的钻孔都能够方便的加工，只需要更换相同形状的钻头轨迹盘即可。
附图说明
图1是本发明的任意形状孔的钻头装置的结构示意图；
图2是本发明的任意形状孔的钻头装置侧视图；
图3是本发明的任意形状孔的钻头装置侧仰视图；
图4是本发明的任意形状孔的钻头装置俯视图；
图5是实施例1加工的单孔工件图；
图6是实施例2加工的直线孔工件图；
图7是实施例3加工的弧形孔工件图。
图中：1、主动侧叶片；2、中间侧叶片；3、从动侧叶片；4、钻头轨迹盘；5、钻头；6、连杆；7、原动力连接轴；8、定位块；9、单孔工件；10、直线孔工件；11、主动叶片轴；20、弧形孔工件；31、从动叶片轴；41、轨迹孔；51、钻头连接轴；61、连杆轴；81、操作手柄。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例，对本发明作详细描述。
实施例1
本实施例的一种任意形状孔的钻头装置，包括钻头5、侧叶片组合和钻头轨迹盘4；侧叶片组合的两端分别与原动机和钻头5可拆卸固定连接，并将钻头5的点运动转化为面运动，比如图2所示，侧叶片组合的第一层为主动侧叶片1，底层为从动侧叶片3；中间若干层侧叶片为中间侧叶片2；相邻的两层侧叶片之间通过连杆6和连杆轴61铰接。可以根据工件钻孔的面运动面积的需要调节中间侧叶片2的层数，本实施例中，中间侧叶片2为一层；铰接的连接方式能将原动机的转动方式逐层向下传递至钻头5；钻头轨迹盘4卡在侧叶片组合和钻头5固定连接处，将钻头5的面运动限制为钻头轨迹盘4设定的形状；侧叶片组合和钻头轨迹盘4协同作用，侧叶片组合先将钻头5的点运动转化为面运动，再通过钻头轨迹盘4限制加工钻孔的形状，通过更换钻头轨迹盘4即可加工出和钻头轨迹盘4相同形状的钻孔，提高了钻孔效率和钻头5的通用性，钻头5的制造成本远大于钻头轨迹盘4，因此，也降低了制造成本。侧叶片均呈三角或四角或五角或六角板形状，本实施例选用三角板状，连杆6和连杆轴61将相邻两层的三角形侧叶片的3个远端对称式铰接。侧叶片组合和钻头5固定连接处套接有定位块8。
本实施例的一种任意形状孔的钻头装置的钻单孔的方法，可以不用钻头轨迹盘4，步骤为：
步骤一、安装：将原动力连接轴7插入原动机动力端的凹槽内，并通过从动叶片轴31和钻头5的固定端可拆卸固定连接；
步骤二、钻孔：将钻头5的工作端抵住所需要钻孔的工件，启动原动机；
步骤三、定位：用手握定位块8定位，防止钻头5跑偏，并直至钻孔工作完成。
虽然单孔可以通过普通钻头钻孔，但本实施例的钻头装置也可以加工如图5所示的单孔工件9。
实施例2
本实施例的一种任意形状孔的钻头装置，基本结构同实施例1，改进之处在于：侧叶片均呈三角或四角或五角或六角星形状，如图1、4所示，本实施例中可以选择三角星形，相较于多边形板状，星形状的效果是减少钻孔人员的视觉阻挡，三角星形状的视觉效果最好，面运动的效率更高；连杆6和连杆轴61将相邻两层的三角星形侧叶片的3个远端对称式铰接。主动侧叶片1上表面中心处固定连接有主动叶片轴11，并通过主动叶片轴11和原动机可拆卸固定连接；从动侧叶片3的底表面中心处固定连接有从动叶片轴31，并通过从动叶片轴31和钻头5的固定端可拆卸固定连接，主动叶片轴11和从动叶片轴31的设置，提高了安装的方便性。主动叶片轴11的上部为和原动机动力端形状配合作用的原动力连接轴7；钻头轨迹盘4内设置的轨迹孔41的形状和所要钻孔的形状一致；钻头轨迹盘4稍有间隙的卡在从动叶片轴31上，钻头轨迹盘4所在平面和每层侧叶片所在平面平行，以提高钻孔的精度。定位块8内部紧配有轴承，方便施加水平方向的推力，防止转轴打手；外壁固定有操作手柄81，提高操作的方便性；钻头5为麻花钻，向下和水平钻孔的效率高。
一种任意形状孔的钻头装置的钻直线孔的方法，步骤为：
步骤一、安装：将原动力连接轴7插入原动机动力端的凹槽内，并通过从动叶片轴31和钻头5的固定端可拆卸固定连接；
步骤二、钻头轨迹盘4的设计和安装：取方形或圆形面板，在其中心处洞穿直线孔，并将其水平固定于两根立柱之间；
步骤三、定位：将钻头5插入直线孔，从动叶片轴31贴进直线孔的一端；
步骤四、钻孔：钻头5的工作端抵住所需要钻孔的工件，启动原动机，用手握定位块8先钻出单孔；
步骤五、推送：用手握定位块8沿直线孔的方向推送，直至如图6所示的直线孔工件10钻孔工作完成。本实施例加工的直线孔可以是任意长度，只需要轻微的施加水平方向的推力即可，操作方便。
实施例3
本实施例的一种任意形状孔的钻头装置，如图3所示，基本结构同实施例2，加工如图7所示的弧形孔工件20，步骤为：
步骤一、安装：将原动力连接轴7插入原动机动力端的凹槽内，并通过从动叶片轴31和钻头5的固定端可拆卸固定连接；
步骤二、钻头轨迹盘4的设计和安装：取方形或圆形面板，在其中心处洞穿弧形孔，并将其水平固定于两根立柱之间；
步骤三、定位：将钻头5插入弧形孔，从动叶片轴31贴进弧形孔的一端；
步骤四、钻孔：钻头5的工作端抵住所需要钻孔的工件，启动原动机，用手握定位块8先钻出单孔；
步骤五、推送：用手握定位块8沿弧形的方向推送，直至弧形钻孔工作完成。
实施例4
本实施例的一种任意形状孔的钻头装置，基本结构同实施例3，不同之处在于：进行钻螺旋孔的工件，步骤为：
步骤一、安装：将原动力连接轴7插入原动机动力端的凹槽内，并通过从动叶片轴31和钻头5的固定端可拆卸固定连接；
步骤二、钻头轨迹盘4的设计和安装：取方形或圆形面板，在其中心处洞穿螺旋孔，并将其水平固定于两根立柱之间；
步骤三、定位：将钻头5插入螺旋孔，从动叶片轴31贴进螺旋孔的一端；
步骤四、钻孔：钻头5的工作端抵住所需要钻孔的工件，启动原动机，用手握定位块8先钻出单孔；
步骤五、推送：用手握定位块8沿螺旋孔的方向推送，直至螺旋孔钻孔工作完成。
本实施例的一种任意形状孔的钻头装置，螺旋孔既然能够加工，说明星形孔、多边形孔等异形孔，以及任意形状的钻孔都能够方便的加工，只需要更换相同形状的钻头轨迹盘4即可。
实施例5
本实施例的一种任意形状孔的钻头装置，基本结构同实施例4，改进之处在于：可以在主动叶片轴11外壁紧配轴承后通过轴承固定在车床上，以提高钻孔的稳定性和持续性。定位块8紧配套接于钻头5上部的钻头连接轴51的外壁。
以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。
Claims (10)
1.一种任意形状孔的钻头装置，包括钻头(5)，其特征在于：还包括侧叶片组合和钻头轨迹盘(4)；所述侧叶片组合的两端分别和原动机和钻头(5)可拆卸固定连接，并将钻头(5)的点运动转化为面运动；所述钻头轨迹盘(4)卡在侧叶片组合和钻头(5)固定连接处，将钻头(5)的面运动限制为钻头轨迹盘(4)设定的形状。
2.根据权利要求1所述任意形状孔的钻头装置，其特征在于：所述侧叶片组合的第一层为主动侧叶片(1)，底层为从动侧叶片(3)；中间若干层侧叶片为中间侧叶片(2)；相邻的两层侧叶片之间通过连杆(6)和连杆轴(61)铰接。
3.根据权利要求2所述任意形状孔的钻头装置，其特征在于，所述侧叶片组合大于两层，侧叶片均呈三角或四角或五角或六角星形状；所述连杆(6)和连杆轴(61)将相邻两层的三角或四角或五角或六角星形侧叶片的对应的3或4个或5个或6个远端对称式铰接。
4.根据权利要求3所述任意形状孔的钻头装置，其特征在于，所述主动侧叶片(1)上表面中心处固定连接有主动叶片轴(11)，并通过主动叶片轴(11)和原动机可拆卸固定连接；所述从动侧叶片(3)的底表面中心处固定连接有从动叶片轴(31)，并通过从动叶片轴(31)和钻头(5)的固定端可拆卸固定连接。
5.根据权利要求4所述任意形状孔的钻头装置，其特征在于，所述主动叶片轴(11)的上部为和原动机动力端形状配合作用的原动力连接轴(7)；所述钻头轨迹盘(4)内设置的轨迹孔(41)的形状和所要钻孔的形状一致；钻头轨迹盘(4)稍有间隙的卡在从动叶片轴(31)上，钻头轨迹盘(4)所在平面和每层侧叶片所在平面平行。
6.根据权利要求1至5任一项所述任意形状孔的钻头装置，其特征在于，所述侧叶片组合和钻头(5)固定连接处套接有定位块(8)。
7.根据权利要求6所述任意形状孔的钻头装置，其特征在于，所述定位块(8)内部紧配有轴承，外壁固定有操作手柄(81)；所述钻头(5)为麻花钻。
8.一种根据权利要求7所述的任意形状孔的钻头装置的钻单孔的方法，其特征在于，步骤为：
步骤一、安装：将原动力连接轴(7)插入原动机动力端的凹槽内，并通过从动叶片轴(31)和钻头(5)的固定端可拆卸固定连接；
步骤二、钻孔：将钻头(5)的工作端抵住所需要钻孔的工件，启动原动机；
步骤三、定位：用手握定位块(8)定位，并直至钻孔工作完成。
9.一种根据权利要求7所述的任意形状孔的钻头装置的钻直线孔的方法，其特征在于，步骤为：
步骤一、安装：将原动力连接轴(7)插入原动机动力端的凹槽内，并通过从动叶片轴(31)和钻头(5)的固定端可拆卸固定连接；
步骤二、钻头轨迹盘(4)的设计和安装：取方形或圆形面板，在其中心处洞穿直线孔，并将其水平固定于两根立柱之间；
步骤三、定位：将钻头(5)插入直线孔，从动叶片轴(31)贴进直线孔的一端；
步骤四、钻孔：钻头(5)的工作端抵住所需要钻孔的工件，启动原动机，用手握定位块(8)先钻出单孔；
步骤五、推送：用手握定位块(8)沿直线孔的方向推送，直至直线孔钻孔工作完成。
10.一种根据权利要求7所述的任意形状孔的钻头装置的钻螺旋孔的方法，其特征在于，步骤为：
步骤一、安装：将原动力连接轴(7)插入原动机动力端的凹槽内，并通过从动叶片轴(31)和钻头(5)的固定端可拆卸固定连接；
步骤二、钻头轨迹盘(4)的设计和安装：取方形或圆形面板，在其中心处洞穿螺旋孔，并将其水平固定于两根立柱之间；
步骤三、定位：将钻头(5)插入螺旋孔，从动叶片轴(31)贴进螺旋孔的一端；
步骤四、钻孔：钻头(5)的工作端抵住所需要钻孔的工件，启动原动机，用手握定位块(8)先钻出单孔；
步骤五、推送：用手握定位块(8)沿螺旋孔的方向推送，直至螺旋孔钻孔工作完成。
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