CN110216308A - 浮动钻削机及浮动钻削方法 - Google Patents

浮动钻削机及浮动钻削方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种浮动钻削机及浮动钻削方法。浮动钻削机包括钻削部套与机架部套；钻削部套含进给电机、丝杆、螺母、进给导轨、滑块、动力头及安装板、钻头、浮动架、力抵消板、大弹簧压板、小弹簧压板；机架部套含大小弹簧、大小弹簧导杆、大小弹簧安装板、机架导轨、浮动滑块、机架；钻削部套套装在机架部套上，大弹簧导杆穿入大弹簧压板中，小弹簧导杆穿入小弹簧压板中；浮动架固定连接浮动滑块；钻削部套被机架部套上的大弹簧支撑，可在进给电机动力下沿机架导轨上下运动，还可被小弹簧回弹沿机架导轨向上运动。该浮动钻削设备及方法在钻削过程中彻底消除了施加在平衡机摆架及夹具上的钻削力，仅工件内部承受钻削力，保护了平衡机摆架及夹具。

Description

浮动钻削机及浮动钻削方法
技术领域
本发明属于仪器仪表平衡机加工技术领域，涉及一种应用于自动钻孔平衡机的钻床，具体涉及一种浮动钻削机及浮动钻削方法。
背景技术
现代工业中，旋转机构无处不在，旋转零部件制造出来都存在不平衡量，因此在使用过程中会产生振动，影响旋转机构运行而无法达到设计要求。因此，在装配前，需对零部件进行动平衡检测，采用加重或去重方式完成不平衡校正。
目前，自动钻孔平衡机在对盘类工件做单工位钻孔平衡去重时，如果单纯利用一台标准的钻床进行去重，钻削力将通过工件传递到平衡机摆架上，会直接影响平衡机摆架及夹具的精度和寿命，因此，在平衡钻削去重时，必须避免钻削力施加在平衡机摆架上。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术的不足，提供一种能够避免钻削力施加在平衡机摆架上，能保证平衡机摆架及夹具的精度和寿命的浮动钻削机及浮动钻削方法。
本发明的目的是通过如下技术方案实现的：
一种浮动钻削机，主要由钻削部套(A)与机架部套(B)两部分构成；钻削部套(A)包括进给电机(A1)、大弹簧压板(A2)、进给丝杆(A4)、进给螺母(A5)、进给导轨(A12)、进给滑块(A3)、动力头安装板(A6)、浮动架(A7)、动力头(A8)、钻头(A9)、力抵消板(A10)、小弹簧压板(A11)；机架部套(B)包括大弹簧导杆(B1)、大弹簧(B2)、小弹簧导杆(B3)、小弹簧(B4)、小弹簧安装板(B5)、机架导轨(B6)、浮动滑块(B7)、机架(B8)；
钻削部套(A)中：进给电机(A1)固定在浮动架(A7)的上端；与大弹簧压板(A2)固定在浮动架(A7)后面上部,大弹簧压板(A2)上有一个圆孔；进给螺母(A5)套装在进给丝杆(A4)上；进给丝杆(A4)上端与进给电机(A1)连接；进给滑块(A3)与进给螺母(A5)固定连接；进给滑块(A3)套装在进给导轨(A12)上，可在进给导轨(A12)上滑动；进给导轨(A12)固定安装在浮动架(A7)上；力抵消板(A10)固定在浮动架(A7)前下方；动力头安装板(A6)固定在进给滑块(A3)上，可通过进给电机(A1)控制其上下运动；小弹簧压板(A11)固定在动力头安装板(A6)上，可随动力头安装板(A6)上下运动，小弹簧压板(A11)上也有一个圆孔；动力头(A8)固定在动力头安装板(A6)上，钻头(A9)安装在动力头(A8)中；
机架部套(B)中：大弹簧导杆(B1)固定在机架(B8)上，大弹簧(B2)套在大弹簧导杆(B1)上；小弹簧安装板(B5)固定在机架(B8)上，小弹簧导杆(B3)与小弹簧安装板(B5)固定，小弹簧(B4)套在小弹簧导杆(B3)上；机架导轨(B6)固定在机架(B8)上，浮动滑块(B7)套装在机架导轨(B6)上；
钻削部套(A)套装在机架部套(B)上，大弹簧导杆(B1)上部穿入大弹簧压板(A2)的圆孔中，小弹簧导杆(B3)上部穿入小弹簧压板(A11)的圆孔中；浮动架(A7)与浮动滑块(B7)固定连接；钻削部套(A)被机架部套(B)上的大弹簧(B2)支撑，可在进给电机(A1)的动力作用下，沿着机架导轨(B6)上下运动，还可在小弹簧(B4)的回弹力作用下，沿着机架导轨(B6)向上运动。
进一步地，浮动滑块(B7)有上下两件；浮动架(A7)与两件浮动滑块(B7)通过螺栓固定连接成为一体。
进一步地，进给导轨(A12)有两根，两根进给导轨(A12)分别固定安装在浮动架(A7)上两侧。
更进一步地，进给滑块(A3)有四件，每根进给导轨(A12)上套装有两件进给滑块(A3)。
进一步地，假设钻削部套(A)的总重量为G,大弹簧(B2)的压缩行程为L,大弹簧(B2)的弹性模量为K,则按照G＝1/2*K*L选取大弹簧(B2)。
进一步地，小弹簧(B4)的弹性模量选取为大弹簧(B2)弹性模量的1/4。
更进一步地，钻削部套(A)的重量为50kg，选用大弹簧(B2)的参数为：自由长度为200mm，弹性模量为0.98Kgf/mm，压缩量为100mm。
更进一步地，选用小弹簧(B4)的参数为：自由长度为80，弹性模量为0.25Kgf/mm，压缩量为40mm。
本发明的浮动钻削机，应用于带钻削功能的单工位平衡机上。
一种利用上述浮动钻削机进行的浮动钻削方法(即本发明的浮动钻削机的工作原理及工作过程)如下：(按以下步骤进行)
(一)准备钻削：启动进给电机(A1)，进给电机(A1)通过进给丝杆(A4)、进给螺母(A5)带动进给滑块(A3)在两根进给导轨(A12)上做向下运动，控制动力头(A8)向下移动；
当钻头(A9)下移到与工件表面距离为a时，小弹簧压板(A11)的下端面与小弹簧(B4)的上端面接触，此时，力抵消板(A10)上表面与工件下表面距离为1/4*a(即a/4)；
(二)动力头(A8)继续向下移动，小弹簧压板(A11)压缩小弹簧(B4)，小弹簧(B4)的回弹力支撑着钻削部套(A)浮起，使钻削部套(A)做与动力头(A8)的进给方向相反的反方向运动(即向上运动)，此时，力抵消板(A10)开始上升；
力抵消板(A10)的上升速度等于钻头(A9)下降速度的1/4；
(三)当钻头(A9)下降和力抵消板(A10)上升到钻头(A9)与力抵消板(A10)同时接触工件时，开始进行钻削操作，此时，在钻削过程中所产生的钻削力将不再施加在平衡机摆架及夹具上，而是施加在工件的内部，工件内部所受的力越大也会使钻削形态更加稳定；
(四)钻削完成后，进给电机(A1)控制动力头(A8)向上移动，此时，作用在小弹簧(B4)上的力逐渐消除，钻削部套(A)开始下降，力抵消板(A10)也脱离工件下表面，开始下降，其下降速度仍为钻头(A9)上升速度的1/4，直至小弹簧压板(A11)与小弹簧(B4)脱离；之后，力抵消板(A10)复位，动力头(A8)将继续上升，直至达到设定的位置。
本发明的有益效果：
本发明采用两根弹簧作为本机的核心部件；大弹簧用来支撑整个钻削部套，使钻削部套悬浮；钻头在接触工件前会有一段空行程，小弹簧用来支撑这段空行程钻削部套上升所产生的重力。
本发明的优点在于：在钻削过程中彻底消除了此前施加在平衡机摆架及夹具上的钻削力，仅仅工件内部承受钻削力，很理想地保护了平衡机摆架及夹具。
现有的自动钻孔平衡机在对盘类工件做单工位钻孔平衡去重时，如果单纯利用一台传统的钻床进行去重，钻削力将通过工件传递到平衡机摆架上，会直接影响平衡机及夹具的精度和寿命，因此，在平衡钻削去重时必须避免钻削力施加在平衡机摆架及夹具上，本发明彻底有效地解决了这一问题。
附图说明
图1是本发明一种浮动钻削机的整机结构示意图(主视图)，
(也是本发明中的钻削部套A与机架部套B组合的工作状态示意图)；
图2是本发明的浮动钻削机的整机结构示意图(侧视立体图)；
图3是本发明的浮动钻削机的整机结构示意图(左视图)；
图4是本发明中的钻削部套A的结构示意图(侧视立体图)；
图5是本发明中的钻削部套A的结构示意图(主视图)；
图6是本发明中的进给滑块A3与进给导轨A12连接部的结构示意图；
图7是本发明中的机架部套B的结构示意图。
图中：A、钻削部套 A1、进给电机 A2、大弹簧压板 A3、进给滑块 A4、进给丝杆 A5、进给螺母 A6、动力头安装板 A7、浮动架 A8、动力头 A9、钻头
A10、力抵消板 A11、小弹簧压板 A12、进给导轨 C1、工件
B、机架部套 B1、大弹簧导杆 B2、大弹簧 B3、小弹簧导杆 B4、小弹簧 B5、小弹簧安装板 B6、机架导轨 B7、浮动滑块 B8、机架
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
实施例
如图1-图3所示，本发明一种浮动钻削机，该浮动钻削机应用于带钻削功能的单工位平衡机上，该浮动钻削机主要由钻削部套A与机架部套B两部分构成；钻削部套A主要由进给电机A1、大弹簧压板A2、进给丝杆A4、进给螺母A5、左右两根进给导轨A12、上下左右共四件进给滑块A3、动力头安装板A6、浮动架A7、动力头A8、钻头A9、力抵消板A10、小弹簧压板A11等组成；机架部套B主要由大弹簧导杆B1、大弹簧B2、小弹簧导杆B3、小弹簧B4、小弹簧安装板B5、机架导轨B6、上下两件浮动滑块B7、机架B8等组成。
如图4、图5、图6所示，钻削部套A的组装方式如下：进给电机A1固定在浮动架A7的上端，大弹簧压板A2固定在浮动架A7后面上部,大弹簧压板A2上有一个圆孔；进给丝杆A4、进给螺母A5、两根进给导轨A12、进给滑块A3按图示位置安装；进给螺母A5套装在进给丝杆A4上；进给丝杆A4上端与进给电机A1连接；进给电机A1带动进给丝杆A4旋转运动，进给螺母A5可在进给丝杆A4上做上下运动；进给滑块A3与进给螺母A5固定连接；四件进给滑块A3两两分别套装在两根进给导轨A12上，两根进给导轨A12分别固定安装在浮动架A7上两侧；进给螺母A5上下运动可带动进给滑块A3在进给导轨A12上做上下滑动；力抵消板A10固定在浮动架A7前下方；动力头安装板A6固定在四件进给滑块A3上，可通过进给电机A1控制其上下运动；小弹簧压板A11固定在动力头安装板A6上，可随动力头安装板A6上下运动，小弹簧压板A11上也有一个圆孔；动力头A8固定在动力头安装板A6上，钻头A9安装在动力头A8中。
如图7所示，机架部套B的组装方式如下：大弹簧导杆B1固定在机架B8上，大弹簧B2套在大弹簧导杆B1上；小弹簧安装板B5固定在机架B8上，小弹簧导杆B3与小弹簧安装板B5固定，小弹簧B4套在小弹簧导杆B3上；机架导轨B6固定在机架B8上，浮动滑块B7套装在机架导轨B6上。
如图1-图3所示，钻削部套A与机架部套B的组合方式为：钻削部套A套装在机架部套B上，亦即，将钻削部套A从机架部套B上方套装入机架部套B的大弹簧导杆B1和小弹簧导杆B3中，大弹簧导杆B1上部穿入大弹簧压板A2的圆孔中，小弹簧导杆B3上部穿入小弹簧压板A11的圆孔中；用螺栓将浮动架A7与两件浮动滑块B7连接，使之成为一体；此时，钻削部套A被机架部套B上的大弹簧B2支撑，可在进给电机A1的推动力作用下，沿着机架导轨B6向下运动，还可在小弹簧B4的回弹力作用下(被小弹簧回弹)，沿着机架导轨B6向上运动。
所述的大弹簧B2与小弹簧B4作为本发明的核心部件，下面对这两个弹簧的选用进行阐述：大弹簧B2的作用是自由状态时支撑起钻削部套(即在初始状态时支撑起浮动架A7)；假设钻削部套A的总重量为G,大弹簧B2的压缩行程为L,大弹簧B2的弹性模量为K,则有G＝1/2*K*L；小弹簧B4的作用是钻削过程中受到进给的压力对钻削部套A提供向上的支撑力，使力抵消板A10浮起；所以，小弹簧B4的弹性模量可约取大弹簧B2弹性模量的1/4。
例如：钻削部套A的重量为50kg，可选用大弹簧B2的参数为：自由长度为200mm，弹性模量为0.98Kgf/mm，压缩量为100mm。可选用小弹簧B4的参数为：自由长度为80，弹性模量为0.25Kgf/mm，压缩量为40mm。
一种利用上述浮动钻削机进行的浮动钻削方法(即本发明的浮动钻削机的工作原理及动作过程)如下：
(一)当准备钻削时，进给电机A1通过进给丝杆A4、进给螺母A5带动进给滑块A3在两根进给导轨A12上做向下运动，控制动力头A8向下移动；当钻头A9下移到与工件C1表面距离为a时，小弹簧压板A11的下端面与小弹簧B4的上端面接触，此时，力抵消板A10上表面与工件C1下表面距离为1/4*a(即a/4)；
(二)当动力头A8继续向下移动时，小弹簧压板A11压缩小弹簧B4，小弹簧B4的回弹力支撑着钻削部套A浮起，使钻削部套A做与动力头A8的进给方向相反的反方向运动(即向上运动)，此时，力抵消板A10开始上升，力抵消板A10的上升速度等于钻头A9下降速度的1/4；
(三)当钻头A9下降和力抵消板A10上升到钻头A9与力抵消板A10同时接触工件C1时，开始进行钻削操作，此时，在钻削过程中所产生的钻削力将不再施加在平衡机摆架及夹具上，而是施加在工件的内部，工件内部所受的力越大也会使钻削形态更加稳定；
(四)钻削完成后，进给电机A1控制动力头A8向上移动，此时，作用在小弹簧B4上的力逐渐消除，钻削部套A开始下降，力抵消板A10也脱离工件C1下表面，开始下降，其下降速度仍为钻头A9上升速度的1/4，直至小弹簧压板A11与小弹簧B4脱离；之后，力抵消板A10复位，动力头A8将继续上升，直至达到设定的位置。

Claims (10)

1.一种浮动钻削机，其特征在于，主要由钻削部套(A)与机架部套(B)两部分构成；钻削部套(A)包括进给电机(A1)、大弹簧压板(A2)、进给丝杆(A4)、进给螺母(A5)、进给导轨(A12)、进给滑块(A3)、动力头安装板(A6)、浮动架(A7)、动力头(A8)、钻头(A9)、力抵消板(A10)、小弹簧压板(A11)；机架部套(B)包括大弹簧导杆(B1)、大弹簧(B2)、小弹簧导杆(B3)、小弹簧(B4)、小弹簧安装板(B5)、机架导轨(B6)、浮动滑块(B7)、机架(B8)；
钻削部套(A)中：进给电机(A1)固定在浮动架(A7)的上端；与大弹簧压板(A2)固定在浮动架(A7)后面上部,大弹簧压板(A2)上有一个圆孔；进给螺母(A5)套装在进给丝杆(A4)上；进给丝杆(A4)上端与进给电机(A1)连接；进给滑块(A3)与进给螺母(A5)固定连接；进给滑块(A3)套装在进给导轨(A12)上，可在进给导轨(A12)上滑动；进给导轨(A12)固定安装在浮动架(A7)上；力抵消板(A10)固定在浮动架(A7)前下方；动力头安装板(A6)固定在进给滑块(A3)上，可通过进给电机(A1)控制其上下运动；小弹簧压板(A11)固定在动力头安装板(A6)上，可随动力头安装板(A6)上下运动，小弹簧压板(A11)上也有一个圆孔；动力头(A8)固定在动力头安装板(A6)上，钻头(A9)安装在动力头(A8)中；
机架部套(B)中：大弹簧导杆(B1)固定在机架(B8)上，大弹簧(B2)套在大弹簧导杆(B1)上；小弹簧安装板(B5)固定在机架(B8)上，小弹簧导杆(B3)与小弹簧安装板(B5)固定，小弹簧(B4)套在小弹簧导杆(B3)上；机架导轨(B6)固定在机架(B8)上，浮动滑块(B7)套装在机架导轨(B6)上；
钻削部套(A)套装在机架部套(B)上，大弹簧导杆(B1)上部穿入大弹簧压板(A2)的圆孔中，小弹簧导杆(B3)上部穿入小弹簧压板(A11)的圆孔中；浮动架(A7)与浮动滑块(B7)固定连接；钻削部套(A)被机架部套(B)上的大弹簧(B2)支撑，可在进给电机(A1)的动力作用下，沿着机架导轨(B6)上下运动，还可在小弹簧(B4)的回弹力作用下，沿着机架导轨(B6)向上运动。
2.如权利要求1所述的浮动钻削机，其特征在于，浮动滑块(B7)有上下两件；浮动架(A7)与两件浮动滑块(B7)通过螺栓固定连接成为一体。
3.如权利要求1或2所述的浮动钻削机，其特征在于，进给导轨(A12)有两根，两根进给导轨(A12)分别固定安装在浮动架(A7)上两侧。
4.如权利要求3所述的浮动钻削机，其特征在于，进给滑块(A3)有四件；两根进给导轨(A12)，每根进给导轨(A12)上套装有两件进给滑块(A3)。
5.如权利要求2所述的浮动钻削机，其特征在于，假设钻削部套(A)的总重量为G,大弹簧(B2)的压缩行程为L,大弹簧(B2)的弹性模量为K,则按照G＝1/2*K*L选取大弹簧(B2)。
6.如权利要求5所述的浮动钻削机，其特征在于，小弹簧(B4)的弹性模量选取为大弹簧(B2)弹性模量的1/4。
7.如权利要求5所述的浮动钻削机，其特征在于，钻削部套(A)的重量为50kg，选用大弹簧(B2)的参数为：自由长度为200mm，弹性模量为0.98Kgf/mm，压缩量为100mm。
8.如权利要求7所述的浮动钻削机，其特征在于，选用小弹簧(B4)的参数为：自由长度为80，弹性模量为0.25Kgf/mm，压缩量为40mm。
9.一种利用如权利要求1-8任一所述的浮动钻削机进行的浮动钻削方法，其特征在于，按以下步骤进行：
(一)准备钻削：启动进给电机(A1)，进给电机(A1)通过进给丝杆(A4)、进给螺母(A5)带动进给滑块(A3)在两根进给导轨(A12)上做向下运动，控制动力头(A8)向下移动；
(二)动力头(A8)继续向下移动，小弹簧压板(A11)压缩小弹簧(B4)，小弹簧(B4)的回弹力支撑着钻削部套(A)浮起，使钻削部套(A)做与动力头(A8)的进给方向相反的反方向运动(即向上运动)，此时，力抵消板(A10)开始上升；
(三)当钻头(A9)下降和力抵消板(A10)上升到钻头(A9)与力抵消板(A10)同时接触工件时，开始进行钻削操作，此时，在钻削过程中所产生的钻削力将不再施加在平衡机摆架及夹具上，而是施加在工件的内部，工件内部所受的力越大也会使钻削形态更加稳定；
(四)钻削完成后，进给电机(A1)控制动力头(A8)向上移动，此时，作用在小弹簧(B4)上的力逐渐消除，钻削部套(A)开始下降，力抵消板(A10)也脱离工件下表面，开始下降，直至小弹簧压板(A11)与小弹簧(B4)脱离；之后，力抵消板(A10)复位，动力头(A8)将继续上升，直至达到设定的位置。
10.如权利要求9所述的浮动钻削方法，其特征在于，
上述步骤(一)中，当钻头(A9)下移到与工件表面距离为a时，小弹簧压板(A11)的下端面与小弹簧(B4)的上端面接触，此时，力抵消板(A10)上表面与工件下表面距离为1/4*a，即a/4；
上述步骤(二)中，力抵消板(A10)的上升速度等于钻头(A9)下降速度的1/4；
上述步骤(四)中，力抵消板(A10)的下降速度仍为钻头(A9)上升速度的1/4。
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