CN109822132A - 自动定心移动式深孔钻机装置 - Google Patents

Abstract

提供一种自动定心移动式深孔钻机装置，包括主驱动电机和钻进刀具，主驱动电机外部设有动力支撑架，动力支撑架前端转动设有转向盘，钻进刀具后端转动支撑于刀具支撑盘一端，转向盘和刀具支撑盘铰接，主驱动电机输出轴通过传动装置与钻进刀具后端固定连接，转向盘上设有驱动刀具支撑盘带动钻进刀具转向的转向装置，实现中心线不是直线的孔加工；动力支撑架外部圆周均布有多个定心结构，能准确将钻机整体限定在钻孔中心，使钻机钻孔位置精确稳定；中空连通式输送通道易将冷却液输入到切削区对刀具润滑，减少刀具磨损，也达到快速排屑目的；钻进刀具以磨钻结合方式实现深孔的快速成形，能够最大限度的减小切屑尺寸，在高压切削液的作用下快速排出。

Description

自动定心移动式深孔钻机装置

技术领域

本发明属于钻机技术领域，具体涉及一种自动定心移动式深孔钻机装置。

背景技术

一般深孔多数情况下深径比L/d≥100，如油缸孔、轴的轴向油孔、空心主轴孔和液压阀孔等等。这些孔中，有的要求加工精度和表面质量较高，而有的由于加工材料的切削加工性较差，常常成为生产中一大难题。常见的深孔的中心线都是直线，孔的中心线不是直线的深孔常常是由中心线是直线的孔连接而成的。常见的深孔加工装置有枪钻、BTA(Boringand Trepanning Association)、喷吸钻、DF(Double Feeder)钻系统。传统的钻孔装置，由于深孔加工过程本身处于封闭或半封闭式切削，在切削过程中常常会出现许多问题，主要表现在以下几个方面：1、深孔长径比较大，钻杆细而长，造成刚性差，强度低，切削时易产生振动、钻孔易偏斜，易产生孔表面的波纹、锥度，而影响深孔的直线度和表面粗糙度。2、切屑排除困难，由于刀具的排屑空间受到限制，加工过程中形成的切屑不易排出，容易堵塞，引起切削力增大，刀具损坏。3、在钻孔和扩孔时，冷却润滑液在没有采用特殊装置的情况下，难于输入到切削区，使刀具耐用度降低，而且排屑也困难，切削热不易散出，工作条件恶劣，刀具磨损严重，刀具散热条件差，切削温度升高，使刀具的耐用度降低。4、现有钻机由于要保证断屑，刀具需有分屑、断屑装置来控制切屑的长短与形状，以利于顺利排除，防止切屑堵塞。4、为了保证深孔在加工过程中顺利进行和达到应要求的加工质量，应增加刀具内(或外)排屑装置、刀具引导和支承装置和高压冷却润滑装置，故刀具结构复杂，制造费用高。因此有必要提出改进。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种自动定心移动式深孔钻机装置，本发明能够准确将钻机整体限定在钻孔中心，使钻机钻孔位置精确稳定；深孔钻机能够通过需要进行转向，实现中心线不是直线的孔加工，大大扩展了孔加工的使用范围；另一方面，由于该结构有一条从主驱动电机后端到刀具的加工表面的通孔，从而使高压的切削液很容易输入到切削区对刀具进行润滑，容易散出切削热，切削温度降低，减少刀具磨损，使刀具耐用度提高，同时也达到了快速排屑的目的；钻孔刀具以钻、磨结合的方式实现深孔的快速成形，能够最大限度的减小切屑尺寸，在高压切削液的冲洗作用下快速将切屑排出。

本发明采用的技术方案：自动定心移动式深孔钻机装置，包括主驱动电机和钻进刀具，所述主驱动电机外部设有动力支撑架，所述动力支撑架前端转动连接有转向盘，所述钻磨刀具后端转动支撑于刀具支撑盘一端，所述转向盘和刀具支撑盘铰接，所述主驱动电机输出轴通过传动装置与钻进刀具后端固定连接，所述转向盘上设有驱动刀具支撑盘带动钻进刀具转向的转向装置，所述动力支撑架外部圆周均布有多个能够准确将钻机整体限定在钻孔中心的定心结构。

对上述技术方案的进一步限定，所述定心结构包括液压支撑杆，所述液压支撑杆轴线与动力支撑架轴线垂直，所述液压支撑杆一端与动力支撑架外表面固定连接，所述液压支撑杆另一端设有自动走行滚轮，所述自动走行滚轮是由带外转子的伺服电机和套于伺服电机外的橡胶圈组成，所述伺服电机通过钻机的控制系统而实现整个装置的进行前进或后退。

对上述技术方案的进一步限定，所述传动装置包括传动轴Ⅰ和传动轴Ⅱ，所述传动轴Ⅰ一端与主驱动电机输出轴固定连接，所述传动轴Ⅱ一端与钻进刀具后端固定连接，所述传动轴Ⅰ另一端和传动轴Ⅱ另一端通过万向联轴器连接。

对上述技术方案的进一步限定，所述转向装置包括转向伺服电机Ⅰ和转向伺服电机Ⅱ，所述转向伺服电机Ⅰ固定于动力支撑架前端，所述转向盘后端通过轴承转动支撑于动力支撑架前端，所述转向盘内部设有内齿圈，所述转向伺服电机Ⅰ输出轴上设有与内齿圈适配啮合而驱动转向盘转动的齿轮Ⅰ，所述转向伺服电机Ⅰ通过齿轮Ⅰ和内齿圈的传动驱动转向盘带动刀具支撑盘和钻进刀具在垂直于钻机轴线平面内转动；所述转向盘前端两侧设有连接杆Ⅰ，所述刀具支撑盘后端两侧设有连接杆Ⅱ，所述连接杆Ⅰ端部与连接杆Ⅱ端部通过销轴铰接，所述转向伺服电机Ⅱ固定于连接杆Ⅰ端部且其输出轴上设有齿轮Ⅱ，所述连接杆Ⅱ端部设有与齿轮Ⅱ适配啮合的半齿轮，所述转向伺服电机Ⅱ通过齿轮Ⅱ和半齿轮的传动驱动刀具支撑盘和钻进刀具在平行于钻机轴线平面内转动。

对上述技术方案的进一步限定，所述钻进刀具包括用于实施钻孔的钻头，所述钻头后端设有对孔进行磨削的扩大磨削盘，所述磨削盘为锥体结构，所述磨削盘锥体小径端与钻头固定连接，所磨削盘锥体大径端转动支撑于刀具支撑盘上且与传动轴Ⅱ固定连接。

对上述技术方案的进一步限定，所述主驱动电机的电机轴、传动轴Ⅰ、万向联轴器、传动轴Ⅱ以及钻进刀具内部均为中空状且依次连通而形成便于高压切削液输送的通道。

本发明与现有技术相比的优点：

1、本方案在动力支撑架外部圆周均布有多个定心结构，定心结构能够准确的将钻机整体限定在钻孔中心，使钻机钻孔位置精确稳定，提高钻孔质量，避免现有长径比较大钻机细而长造成的切削时易产生振动、钻孔易偏斜，易产生孔表面的波纹、锥度，影响深孔的直线度和表面粗糙度的问题；

2、本方案在转向盘上设有转向装置，使深孔钻机能够通过自身进行转向，实现中心线不是直线的孔加工，大大扩展了孔加工的优越性；

3、本方案将主驱动电机的电机轴、传动轴Ⅰ、万向联轴器、传动轴Ⅱ以及钻进刀具内部均设为中空状且依次连通，形成便于高压切削液输送的通道，在钻孔和扩、磨孔时，冷却润滑液很容易输入到切削区对刀具进行润滑，容易散出切削热，切削温度降低，减少刀具磨损，使刀具耐用度提高，同时也达到了快速排屑的目的；

4、本方案钻进刀具由钻头和磨削盘组成，主要是以磨钻结合的方式来实现深孔的快速成形，钻头主要是为了在实芯材料上加工出孔，然后再通过带有锥形的磨削盘来扩孔，这样能够最大限度的减小切屑的尺寸，使其能够在高压切削液的作用下快速排出。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中转向装置中转向伺服电机Ⅰ的驱动结构示意图；

图3为本发明中转向装置中转向伺服电机Ⅱ的驱动结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施案例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连接或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

请参阅图1-3，本发明实施例中，自动定心移动式深孔钻机装置，如图图1所示，包括主驱动电机1和钻进刀具10，所述主驱动电机1外部设有动力支撑架2，所述动力支撑架2前端转动连接有转向盘14，所述钻进刀具10后端转动支撑于刀具支撑盘17一端，所述转向盘14和刀具支撑盘17铰接，所述主驱动电机1输出轴通过传动装置与钻进刀具10后端固定连接，所述转向盘14上设有驱动刀具支撑盘17带动钻进刀具10转向的转向装置13，所述动力支撑架2外部圆周均布有多个能够准确将钻机整体限定在钻孔中心的定心结构3。

其中，所述定心结构3包括液压支撑杆4，所述液压支撑杆4轴线与动力支撑架2垂直，所述液压支撑杆4一端与动力支撑架2外表面固定连接，所述液压支撑杆4另一端设有自动走行滚轮5，所述自动走行滚轮5是由带外转子的伺服电机6和套于伺服电机6外的橡胶圈组成，所述伺服电机6通过钻机控制系统的控制而进行前进或后退。本实施例中采用了六个液压支撑杆4，在动力支撑架2上前后分为两组安装，每3个液压支撑杆4均匀圆周排布，能够牢牢地将深孔加工的动力和切削机构准确地固定在孔的中心位置，实现钻机加工的稳定性，提高钻孔质量，避免现有长径比较大钻机细而长造成的切削时易产生振动、钻孔易偏斜，易产生孔表面的波纹、锥度，影响深孔的直线度和表面粗糙度的问题；同时为了确保加工过程的行走，在液压支撑杆4上设自动走行滚轮5，自动走行滚轮5实现定心结构3的行走功能；自动走行滚轮5优选采用橡胶轮，其内部安装有外壳旋转，轴心不动的伺服电机6，可以通过前后定心结构3正反转运动以及运动幅度的控制来优化整个钻削加工过程。

所述传动装置包括传动轴Ⅰ7和传动轴Ⅱ9，所述传动轴Ⅰ7一端与主驱动电机1输出轴固定连接，所述传动轴Ⅰ7一端与钻进刀具10后端固定连接，所述传动轴Ⅰ7另一端和传动轴Ⅱ9另一端通过万向联轴器8固定连接。传动装置的万向连接方式为钻机转向结构的实现做好基础。

具体的，所述转向装置13包括转向伺服电机Ⅰ15和转向伺服电机Ⅱ16，如图2所示，所述转向伺服电机Ⅰ15固定于动力支撑架2前部，所述转向盘14后端通过轴承转动支撑于动力支撑架2前端，所述转向盘14内部设有内齿圈22，所述转向伺服电机Ⅰ15输出轴上设有与内齿圈22适配啮合而驱动转向盘14转动的齿轮Ⅰ23，所述转向伺服电机Ⅰ15通过齿轮Ⅰ23和内齿圈22的传动驱动转向盘14带动刀具支撑盘17和钻进刀具10在垂直于钻机轴线平面内转动；如图3所示，所述转向盘14前端两侧设有连接杆Ⅰ18，所述刀具支撑盘17后端两侧设有连接杆Ⅱ19，所述连接杆Ⅰ18端部与连接杆Ⅱ19端部通过销轴铰接，所述转向伺服电机Ⅱ16固定于连接杆Ⅰ18端部且其输出轴上设有齿轮Ⅱ20，所述连接杆Ⅱ19端部设有与齿轮Ⅱ20适配啮合的半齿轮21，所述转向伺服电机Ⅱ16通过齿轮Ⅱ20和半齿轮21的传动驱动刀具支撑盘17和钻进刀具10在平行于钻机轴线平面内转动。本钻机在转向时，转向伺服电机Ⅰ15通过齿轮Ⅰ23和内齿圈22的传动驱动转向盘14带动刀具支撑盘17和钻进刀具10在垂直于钻机轴线平面内转动，转向伺服电机Ⅱ16通过齿轮Ⅱ20和半齿轮21的传动驱动刀具支撑盘17和钻进刀具10在平行于钻机轴线平面内转动，二者配合转向可以实现孔中心线是任意空间曲线的孔的加工，满足其几何尺寸所要求的最小曲率半径。本深孔钻机能够通过它自身的转向装置13实现中心线不是直线深孔的加工，这大大的扩展深孔加工的优越性，可以在有限的材料中加工出更长的深孔，而不像传统的深孔加工，只能加工直线孔。他完全可以加工空间的深空，通过两个伺服电机的控制，来实现整个钻臂在各自方向上旋转角度±90度，同时通过万向联轴器8来确保主驱动电机1的旋转运动传递到钻进刀具10上去。

所述钻进刀具10包括用于实施钻孔的钻头12，所述钻头12后端设有对孔进行磨削扩大的磨削盘11，所述磨削盘11为锥体结构，所述磨削盘11锥体小径端与钻头12固定连接，所磨削盘11锥体大径端转动支撑于刀具支撑盘17上且与传动轴Ⅱ9固定连接。本发明钻进刀具10主要是以磨钻结合的方式来实现深孔的快速成形，钻头12主要是为了在实芯材料上加工出孔，然后再通过带有锥形的磨削盘11来扩孔，这样能够最大限度的减小切屑的尺寸，使其能够在高压切削液的作用下快速排出。

所述主驱动电机1的电机轴、传动轴Ⅰ7、万向联轴器8、传动轴Ⅱ9以及钻进刀具10内部均为中空状且依次连通，形成便于高压切削液输送的通道，在钻孔和扩孔时，冷却润滑液很容易输入到切削区对刀具进行润滑，容易散出切削热，切削温度降低，减少刀具磨损，使刀具耐用度提高，同时也达到了快速排屑的目的。

本发明整个加工系统通过中央控制系统来进行控制，主要控制主驱动电机1的输出速度，控制定心结构3的支撑压力，控制自动走行滚轮5的前进速度，前进方式(例如震荡前进式，过硬材料的加工)，以及根据加工要求控制整个转向装置13，实现本钻机各部件的运行迪调控。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.自动定心移动式深孔钻机装置，其特征在于：包括主驱动电机(1)和钻进刀具(10)，所述主驱动电机(1)外部设有动力支撑架(2)，所述动力支撑架(2)前端转动连接有转向盘(14)，所述钻进刀具(10)后端转动支撑于刀具支撑盘(17)一端，所述转向盘(14)和刀具支撑盘(17)铰接，所述主驱动电机(1)输出轴通过传动装置与钻进刀具(10)后端固定连接，所述转向盘(14)上设有驱动刀具支撑盘(17)带动钻进刀具(10)转向的转向装置(13)，所述动力支撑架(2)外部圆周均布有多个能够准确将钻机整体限定在钻孔中心的定心结构(3)。

2.根据权利要求1所述的自动定心移动式深孔钻机装置，其特征在于：所述定心结构(3)包括液压支撑杆(4)，所述液压支撑杆(4)轴线与动力支撑架(2)轴线垂直，所述液压支撑杆(4)一端与动力支撑架(2)外表面固定连接，所述液压支撑杆(4)另一端设有自动走行滚轮(5)，所述自动走行滚轮(5)是由带外转子的伺服电机(6)和套于伺服电机(6)外的橡胶圈组成，所述伺服电机(6)通过钻机控制系统的控制而进行前进或后退。

3.根据权利要求1所述的自动定心移动式深孔钻机装置，其特征在于：所述传动装置包括传动轴Ⅰ(7)和传动轴Ⅱ(9)，所述传动轴Ⅰ(7)一端与主驱动电机(1)输出轴固定连接，所述传动轴Ⅱ(9)一端与钻进刀具(10)后端固定连接，所述传动轴Ⅰ(7)另一端和传动轴Ⅱ(9)另一端通过万向联轴器(8)连接。

4.根据权利要求3所述的自动定心移动式深孔钻机装置，其特征在于：所述转向装置(13)包括转向伺服电机Ⅰ(15)和转向伺服电机Ⅱ(16)，所述转向伺服电机Ⅰ(15)固定于动力支撑架(2)前端，所述转向盘(14)后端通过轴承转动支撑于动力支撑架(2)前端，所述转向盘(14)内部设有内齿圈(22)，所述转向伺服电机Ⅰ(15)输出轴上设有与内齿圈(22)适配啮合而驱动转向盘(14)转动的齿轮Ⅰ(23)，所述转向伺服电机Ⅰ(15)通过齿轮Ⅰ(23)和内齿圈(22)的传动驱动转向盘(14)带动刀具支撑盘(17)和钻进刀具(10)在垂直于钻机轴线平面内转动；所述转向盘(14)前端两侧设有连接杆Ⅰ(18)，所述刀具支撑盘(17)后端两侧设有连接杆Ⅱ(19)，所述连接杆Ⅰ(18)端部与连接杆Ⅱ(19)端部通过销轴铰接，所述转向伺服电机Ⅱ(16)固定于连接杆Ⅰ(18)端部且其输出轴上设有齿轮Ⅱ(20)，所述连接杆Ⅱ(19)端部设有与齿轮Ⅱ(20)适配啮合的半齿轮(21)，所述转向伺服电机Ⅱ(16)通过齿轮Ⅱ(20)和半齿轮(21)的传动驱动刀具支撑盘(17)和钻进刀具(10)在平行于钻机轴线平面内转动。

5.根据权利要求4所述的自动定心移动式深孔钻机装置，其特征在于：所述钻进刀具(10)包括用于实施钻孔的钻头(12)，所述钻头(12)后端设有对孔进行磨削扩大的磨削盘(11)，所述磨削盘(11)为锥体结构，所述磨削盘(11)锥体小径端与钻头(12)固定连接，所磨削盘(11)锥体大径端转动支撑于刀具支撑盘(17)上且与传动轴Ⅱ(9)固定连接。

6.根据权利要求5所述的自动定心移动式深孔钻机装置，其特征在于：所述主驱动电机(1)的电机轴、传动轴Ⅰ(7)、万向联轴器(8)、传动轴Ⅱ(9)以及钻进刀具(10)内部均为中空状且依次连通而形成便于高压切削液输送的通道。