CN110216479B - 一种钻铣复合自动制孔装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻铣复合自动制孔装置，包括动力头，其包括电主轴和用于调整电主轴偏心量的偏心机构，电主轴具有自动换刀功能的电主轴刀柄连接端；轴向进给机构，其用于驱动动力头沿轴向进给；压脚机构，其位于动力头进给方向的一端且与电主轴刀柄连接端相对设置；自动换刀机构，其上设有多个用于连接刀具的卡爪，卡爪轴线与电主轴刀柄连接端轴线平行，部分卡爪上设有用于安装刀具的刀柄；以及径向移动机构，其用于使电主轴刀柄连接端轴线与待交换刀具的卡爪轴线位于同一直线上。本发明即可进行钻孔，又可进行螺旋铣孔，可加工孔范围大，一台设备可替代之前多台设备，并且集成有刀库，可根据不同的制孔要求，快速自动更换刀具，使得加工效率明显提高。
Description
技术领域
本发明涉及航空航天飞行器装配中的制孔加工技术领域，具体涉及一种钻铣复合自动制孔装置。
背景技术
航空航天飞行器中大量采用包含复合材料、铝合金、钛合金、高强钢等难加工材料，以及两种以上材料组成的不同形式的叠层结构。飞行器结构件装配过程中存在大量的制孔加工需求。常用的制孔方法为使用钻头进行钻孔，还有一种新的制孔方法为使用特制立铣刀进行螺旋铣孔，其原理为刀具自身高速旋转的同时延螺旋轨迹进给，最终在工件上铣削出一个直径大于刀具自身的圆孔。钻孔加工原理简单，易于实现，技术成熟，但在加工大直径孔时存在轴向力大、振动大、加工精度质量差等问题。螺旋铣孔在加工大直径孔时较钻孔具有加工质量和效率上的优势，但不适宜加工小直径孔。飞行器装配中制孔范围大，包含多种孔径，一种加工工艺难以满足全部制孔需求。目前的制孔加工设备主要存在的问题在于：(1)螺旋铣孔为偏心加工形式，需要一个额外的公转运动，现有钻孔设备均不具备进行螺旋铣孔加工的能力，因此加工大直径孔的能力受到限制；(2)新开发的螺旋铣孔专用制孔设备虽然在偏心调成零时也具备进行钻孔加工的主要运动结构，但均不具有自动换刀功能，而钻孔与螺旋铣孔需要的制孔刀具是完全不同的，因此在实际生产中不能同时实现钻孔和螺旋铣孔加工。
发明内容
本发明的目的在于在制孔过程中，提供一种钻铣复合自动制孔装置，以克服现有技术不能同时实现钻孔和螺旋铣孔加工的缺点。
为解决上述技术问题，本发面采用如下技术方案：
一种钻铣复合自动制孔装置，包括：
动力头，其包括电主轴和用于调整电主轴偏心量的偏心机构，所述电主轴具有自动换刀功能的电主轴刀柄连接端；
轴向进给机构，其用于驱动动力头沿轴向进给；
压脚机构，其位于动力头进给方向的一端且与电主轴刀柄连接端相对设置；
自动换刀机构，其上设有多个用于连接刀具的卡爪，所述卡爪轴线与所述电主轴刀柄连接端轴线平行，部分卡爪上设有用于安装刀具的刀柄；
以及，径向移动机构，其用于使电主轴刀柄连接端轴线与待交换刀具的卡爪轴线位于同一直线上。
所述偏心机构，包括：
内套筒，其外圆柱面轴线与其内孔轴线具有一定的偏心量，所述电主轴通过轴承安装在所述内套筒内孔中，可在内套筒中旋转；
外套筒，其外圆柱面轴线与其内孔轴线具有一定的偏心量且与所述内套筒外圆柱面轴线与所述内套筒内孔轴线的偏心量相等，所述内套筒位于所述外套筒内孔中，可在外套筒内旋转；
壳体，所述外套筒通过轴承安装在所述壳体内，可在壳体内旋转；
第一伺服电机，其安装在所述壳体上且其输出端设有第三同步带轮，所述第三同步带轮通过同步齿形带与位于所述外套筒后端的第一同步带轮连接；
以及，第二伺服电机，其安装在所述壳体上且其输出端设有第四同步带轮，所述第四同步带轮通过同步齿形带与位于所述内套筒后端的第二同步带轮连接。
所述动力头的工作原理为：所述电主轴带动刀具旋转，所述第一伺服电机通过同步齿形带的作用带动外套筒转动，第二伺服电机通过同步齿形带的作用带动内套筒转动，当外套筒和内套筒角速度一致时，两套筒相对位置保持不变，刀具相对外套筒外圆柱面的偏心量保持恒定，当外套筒和内套筒角速度不一致时，两套筒相对位置产生变化，刀具相对外套筒外圆柱面的偏心量改变。内套筒旋转时，电主轴由于通过轴承支撑，相对内套筒旋转，相对地面不发生旋转，从而便于电主轴后部线缆的连接。
所述轴向进给机构，包括：
底座；
第一直线导轨，其位于所述底座上，所述动力头通过滑块与所述第一直线导轨滑动连接；
第一滚珠丝杠，其两端均通过丝杠支撑座固定在底座上，所述动力头通过丝杠螺母与所述第一滚珠丝杠连接；
以及，第三伺服电机，其安装在所述底座上，其输出端通过联轴器与所述第一滚珠丝杠输入端连接。
轴向进给机构的工作原理为：第三伺服电机驱动第一滚珠丝杠旋转，带动动力头沿着第一直线导轨运动。
所述压脚机构，包括：
压嘴，其具有与所述外套筒外圆柱面同轴布置的圆筒和用于支撑所述圆筒的支撑架，所述支撑架通过滑块与所述第一直线导轨滑动连接，可沿第一直线导轨轴向运动；
吸尘管，其位于所述压嘴上且与所述圆筒连通，用于吸出切屑；
以及，气缸，其位于所述底座上且用于驱动所述压嘴沿所述第一直线导轨滑动。
所述压脚机构的工作原理为：通过气缸驱动压嘴沿着第一直线导轨运动，通过调整气缸进气压力调整压紧力。
所述自动换刀机构，包括：
圆形转盘，其轴线与所述电主轴刀柄连接端轴线平行且其外圆周向设有所述卡爪，所述卡爪尺寸规格与电主轴使用的刀柄规格相对应；
以及，第四伺服电机，所述第四伺服电机通过减速机驱动所述圆形转盘沿其轴线旋转。
所述径向移动机构，包括：
第二直线导轨，其位于所述底座上且其延伸方向垂直于所述第一直线导轨，所述减速机外壳通过滑块与所述第二直线导轨滑动连接；
第二滚珠丝杠，其两端均通过丝杠支撑座固定在所述底座上，所述减速机外壳通过丝杠螺母与所述第二滚珠丝杠连接；
以及，第五伺服电机，其安装在所述底座上，其输出端通过联轴器与所述第二滚珠丝杠输入端连接。
自动换刀机构和径向进给机构的工作原理为：第四伺服电机驱动减速机旋转，减速机带动圆形转盘旋转，使某一个卡爪旋转到换刀位置；第五伺服电机驱动第二滚珠丝杠旋转，带动自动换刀机构沿着第二直线导轨运动，使处于换刀位置的卡爪与电主轴刀柄连接端同轴。
所述轴向进给机构，包括：
第一直线导轨，所述动力头通过滑块与所述第一直线导轨滑动连接；
第一滚珠丝杠，其两端均通过丝杠支撑座固定在所述第一直线导轨上，所述动力头通过丝杠螺母与所述第一滚珠丝杠连接；
以及，第三伺服电机，其通过支架固定在所述第一直线导轨上且其输出端通过联轴器与所述第一滚珠丝杠输入端连接。轴向进给机构的工作原理为：第三伺服电机驱动第一滚珠丝杠旋转，带动动力头沿着第一直线导轨运动。
所述压脚机构，包括：
底座；
第三直线导轨，其位于所述底座上，其与所述第一直线导轨的延伸方向平行；
压嘴，其包括圆筒和用于支撑所述圆筒的支撑架，所述支撑架通过滑块与所述第三直线导轨滑动连接，可沿第三直线导轨轴向运动，所述圆筒轴线与所述外套筒外圆柱面轴线平行且位于同一水平面内；
吸尘管，其位于所述压嘴上且与所述圆筒连通，用于吸出切屑；
以及，气缸，其位于所述底座上且用于驱动所述压嘴沿所述第三直线导轨滑动。
所述压脚机构的工作原理为：通过气缸驱动压嘴沿着第三直线导轨运动，通过调整气缸进气压力调整压紧力。
所述自动换刀机构，包括：
圆形转盘，其轴线与所述电主轴刀柄连接端轴线平行且其外圆周向设有所述卡爪，所述卡爪尺寸规格与电主轴使用的刀柄规格相对应；
以及，第四伺服电机，所述第四伺服电机通过减速机驱动所述圆形转盘沿其轴线旋转，所述减速机安装在所述底座上。
所述径向移动机构，包括：
第二直线导轨，其位于所述底座上且其延伸方向垂直于所述动力头沿轴向进给方向，所述第一直线导轨通过滑块与所述第二直线导轨滑动连接；
第二滚珠丝杠，其两端均通过丝杠支撑座固定在所述底座上，所述第一直线导轨通过丝杠螺母与所述第二滚珠丝杠连接；
以及，第五伺服电机，其安装在所述底座上，其输出端通过联轴器与所述第二滚珠丝杠输入端连接。
自动换刀机构和径向进给机构的工作原理为：第四伺服电机驱动减速机旋转，减速机带动圆形转盘旋转，使某一个卡爪旋转到换刀位置；第五伺服电机驱动第二滚珠丝杠旋转，带动第一直线导轨，进而带动动力头沿着第二直线导轨运动，使处于换刀位置的卡爪与电主轴刀柄连接端同轴；完成换刀之后，第五伺服电机驱动第二滚珠丝杠旋转，带动第一直线导轨，进而带动动力头沿着第二直线导轨运动，使所述第一直线导轨和所述第三直线导轨的延伸方向重合，进而使所述外套筒外圆柱面与所述圆筒的同轴。
所述一种钻铣复合自动制孔装置即可以进行钻孔，又可以进行铣孔，根据不同的加工方式，自动调节偏心距，自动换刀。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明克服传统制孔装置的不足，即可进行钻孔，又可进行螺旋铣孔，可加工孔范围大，一台设备可替代之前多台设备，并且集成有刀库，可根据不同的制孔要求，快速自动更换刀具，使得加工效率明显提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的具体实施方式中的钻铣复合自动制孔装置的轴侧图。
图2是本发明的具体实施方式中的钻铣复合自动制孔装置的正视图。
图3是本发明的具体实施方式中的钻铣复合自动制孔装置的剖面图。
图4是本发明的具体实施方式中的钻铣复合自动制孔装置的俯视图。
图5是本发明的具体实施方式中的实施例1的钻铣复合自动制孔装置的俯视图。
图6是本发明的具体实施方式中的实施例1的钻铣复合自动制孔装置的剖面图。
其中，1.刀具，2.电主轴，3.前端盖，4.内套筒，5.外套筒，6.壳体，7.第一同步带轮，8.第二同步带轮，9.第三同步带轮，10.第四同步带轮，11.第一伺服电机，12.第二伺服电机，13.第三伺服电机，14.第一直线导轨，15.第一滚珠丝杠，16.卡爪，17.圆形转盘，18.第四伺服电机，19.减速机，20.第二直线导轨，21.第二滚珠丝杠，22.第五伺服电机，23.气缸，24.压嘴，25.吸尘管，26.底座，27.第三直线导轨。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例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。本发明所提到的方向用语上、下、左、右等，仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用语是用来说明，而非用来限制本发明。
本发明加工材料可为钛合金、铝合金、碳纤维复合材料/合金叠层构件等难加工材料。
如图1、图2所示，一种钻铣复合自动制孔装置，包括动力头、轴向进给机构、径向移动机构、压脚机构及自动换刀机构。
如图3所示，所述动力头包括第一伺服电机11、第二伺服电机12、电主轴2、内套筒4、外套筒5及壳体6，所述电主轴2通过轴承安装在内套筒4中，通过前端盖3定位，可在内套筒4中旋转，电主轴2具有自动换刀功能的电主轴刀柄连接端，其可与连接有刀柄的刀具1连接，所述内套筒4为偏心结构，其外圆柱面轴线与其内孔轴线具有一定的偏心量，所述内套筒4安装在外套筒5中，可在外套筒5内旋转，所述外套筒5为偏心结构，其外圆柱面轴线与其内孔轴线具有一定的偏心量，所述内套筒4与所述外套筒5的偏心量相等，所述外套筒5通过轴承安装在壳体6内，可在壳体6内旋转，所述外套筒5后端安装第一同步带轮7，所述内套筒4后端安装第二同步带轮8，所述第一伺服电机11安装在壳体6上，其输出端安装第三同步带轮9，所述第二伺服电机12安装在壳体6上，其输出端安装第四同步带轮10，所述第一同步带轮7和第三同步带轮9之间通过同步齿形带连接，所述的第二同步带轮8和第四同步带轮10之间通过同步齿形带连接。所述动力头的工作原理为：所述电主轴2带动刀具1旋转，所述第一伺服电机11通过同步齿形带的作用带动外套筒5转动，第二伺服电机12通过同步齿形带的作用带动内套筒4转动，当外套筒5和内套筒4角速度一致时，两套筒相对位置保持不变，刀具1相对外套筒5外圆柱面的偏心量保持恒定，当外套筒5和内套筒4角速度不一致时，两套筒相对位置产生变化，刀具1相对外套筒5外圆柱面的偏心量改变。内套筒4旋转时，电主轴2由于通过轴承支撑，相对内套筒4旋转，相对地面不发生旋转，从而便于电主轴2后部线缆的连接。
如图4所示，所述轴向进给机构，包括第一直线导轨14、第一滚珠丝杠15、第三伺服电机13及底座26。所述第一直线导轨14安装在底座26上，其上安装滑块，滑块可沿直线导轨轴向运动，所述动力头安装在滑块上。所述第一滚珠丝杠15两端通过丝杠支撑座固定在底座26上，丝杠螺母安装在动力头上。所述第三伺服电机13安装在底座26上，输出端通过联轴器与第一滚珠丝杠15输入端连接。轴向进给机构的工作原理为：第三伺服电机13驱动第一滚珠丝杠15旋转，带动动力头沿着第一直线导轨14运动。
所述压脚机构，包括压嘴24、气缸23和吸尘管25。所述压嘴24具有与外套筒5外圆柱面同轴布置的圆筒和用于支撑所述圆筒的支撑架，支撑架通过滑块安装在第一直线导轨14上，可沿第一直线导轨14轴向运动。所述压嘴24上设置有吸出切屑用的吸尘管25，其与圆筒连通。所述气缸23安装在底座26上，输出端与压嘴24连接。所述压脚机构的工作原理为：通过气缸23驱动压嘴24沿着第一直线导轨14运动，通过调整气缸23进气压力调整压紧力。
所述自动换刀机构，包括第四伺服电机18、减速机19、圆形转盘17和卡爪16，所述卡爪16布置在圆形转盘17的外圆周向上，卡爪16尺寸规格与电主轴2使用的刀柄规格相对应，所述圆形转盘17安装在减速机19输出端，第四伺服电机18安装在减速机19输入端。
所述径向移动机构，包括第二直线导轨20、第二滚珠丝杠21和第五伺服电机22。所述第二直线导轨20安装在底座26上其延伸方向垂直于所述第一直线导轨14，第二直线导轨20上安装滑块，滑块可沿第二直线导轨20轴向运动，所述减速机19安装在滑块上。所述第二滚珠丝杠21两端通过丝杠支撑座固定在底座26上，丝杠螺母安装在减速机19上。所述第五伺服电机22安装在底座26上，输出端通过联轴器与第二滚珠丝杠21输入端连接。
自动换刀机构和径向进给机构的工作原理为：第四伺服电机18驱动减速机19旋转，减速机19带动圆形转盘17旋转，使某一个卡爪16旋转到换刀位置；第五伺服电机22驱动第二滚珠丝杠21旋转，带动自动换刀机构沿着第二直线导轨20运动，使处于换刀位置的卡爪16与电主轴刀柄连接端同轴。
所述一种钻铣复合自动制孔装置，即可以进行钻孔，又可以进行铣孔，根据不同的加工方式，自动调节偏心距，自动换刀，制孔加工时的具体步骤如下：
S1、根据加工孔径的大小判断加工方式，加工小孔采用钻孔方式，加工大孔采用螺旋铣孔方式；
S2、根据采用的加工方式，通过自动换刀机构，在电主轴刀柄连接端上安装对应的刀具1；
S3、当采用钻孔时，将偏心量调整为零，当采用螺旋铣孔时，根据加工孔直径和刀具1直径，调整正确的偏心量；
S4、根据压紧力调整气缸23进气压力，通过气缸23控制压嘴24压在工件上；
S5、当采用钻孔时，电主轴2驱动刀具1旋转，第三伺服电机13驱动动力头向前进给，完成制孔加工，加工中产生的切屑通过压嘴24上的吸尘管25排出；当采用螺旋铣孔时，电主轴2驱动刀具1旋转，第一伺服电机11和第二伺服电机12驱动外套筒5和内套筒4等速旋转，第三伺服电机13驱动动力头向前进给，完成制孔加工，加工中产生的切屑通过压嘴24上的吸尘管25排出。
所述的步骤S2中，进行自动换刀时的具体步骤如下：
S21、通过第一伺服电机11和第二伺服电机12，将刀具1偏心量调整为零；
S22、通过第三伺服电机13，将动力头向后移动到设定位置；
S23、当电主轴刀柄连接端上已安装有刀具1时，通过第四伺服电机18驱动圆形转盘17转动，使一个空的卡爪16轴线与电主轴刀柄连接端位于同一水平面内；
S24、通过第五伺服电机22，驱动自动换刀机构向动力头方向移动，直至卡爪16卡住电主轴刀柄连接端上的刀具1的刀柄；
S25、电主轴刀柄连接端执行松刀动作；
S26、通过第三伺服电机13，将动力头向后移动一定距离，使刀具1的刀柄尾部从电主轴刀柄连接端内外圈露出；
S27、通过第四伺服电机18驱动圆形转盘17转动，使安装有待使用刀具1的卡爪16轴线与电主轴刀柄连接端位于同一水平面内；
S28、通过第三伺服电机13，将动力头向前移动到步骤S22中所处的位置；
S29、电主轴刀柄连接端执行拉刀动作；
S210、通过第五伺服电机22，驱动自动换刀机构向远离动力头方向移动，回到原位置；
S211、当电主轴刀柄连接端上未安装有刀具1时，通过第三伺服电机13，将动力头向后移动到步骤S26中所处的位置，然后执行S27-S210；
S212、换刀结束。
用φ8的铣刀加工φ10的孔，具体加工步骤如下：
S1、根据用φ8的铣刀加工φ10的孔判断加工方式为螺旋铣孔方式；
S2、根据采用的螺旋铣孔加工方式，通过自动换刀机构，在电主轴2前端安装直径为φ8的铣刀；
S3、根据用φ8的铣刀加工φ10的孔，进行自动调节偏心量为1mm；
S4、根据压紧力调整气缸23进气压力，通过气缸23控制压嘴24压在工件上；
S5、电主轴2驱动刀具1旋转，第一伺服电机11和第二伺服电机12驱动外套筒5和内套筒4等速旋转，第三伺服电机13驱动动力头向前进给，完成制孔加工，加工中产生的切屑通过压嘴24上的吸尘管25排出。
实施例1
如图5、图6所示，一种钻铣复合自动制孔装置，包括动力头、轴向进给机构、径向移动机构、压脚机构及自动换刀机构。
所述动力头包括第一伺服电机11、第二伺服电机12、电主轴2、内套筒4、外套筒5及壳体6，所述电主轴2通过轴承安装在内套筒4中，通过前端盖3定位，可在内套筒4中旋转，电主轴2具有自动换刀功能的电主轴刀柄连接端，其可与连接有刀柄的刀具1，所述内套筒4为偏心结构，其外圆柱面轴线与其内孔轴线具有一定的偏心量，所述内套筒4安装在外套筒5中，可在外套筒5内旋转，所述外套筒5为偏心结构，其外圆柱面轴线与其内孔轴线具有一定的偏心量，所述内套筒4与所述外套筒5的偏心量相等，所述外套筒5通过轴承安装在壳体6内，可在壳体6内旋转，所述外套筒5后端安装第一同步带轮7，所述内套筒4后端安装第二同步带轮8，所述第一伺服电机11安装在壳体6上，其输出端安装第三同步带轮9，所述第二伺服电机12安装在壳体6上，其输出端安装第四同步带轮10，所述第一同步带轮7和所述第三同步带轮9之间通过同步齿形带连接，所述第二同步带轮8和所述第四同步带轮10之间通过同步齿形带连接。所述动力头的工作原理为：所述电主轴2带动刀具1旋转，所述第一伺服电机11通过同步齿形带的作用带动外套筒5转动，第二伺服电机12通过同步齿形带的作用带动内套筒4转动，当外套筒5和内套筒4角速度一致时，两套筒相对位置保持不变，刀具1相对外套筒5外圆柱面的偏心量保持恒定，当外套筒5和内套筒4角速度不一致时，两套筒相对位置产生变化，刀具1相对外套筒5外圆柱面的偏心量改变。内套筒4旋转时，电主轴2由于通过轴承支撑，相对内套筒4旋转，相对地面不发生旋转，从而便于电主轴2后部线缆的连接。
所述轴向进给机构，包括第一直线导轨14、第一滚珠丝杠15、第三伺服电机13。所述第一直线导轨14其上安装滑块，滑块可沿所述第一直线导轨14轴向运动，所述动力头安装在滑块上。所述第一滚珠丝杠15两端通过丝杠支撑座固定在第一直线导轨14上，丝杠螺母安装在动力头上。所述第三伺服电机13通过支架固定在第一直线导轨14上，所述第三伺服电机13的输出端通过联轴器与第一滚珠丝杠15输入端连接。轴向进给机构的工作原理为：第三伺服电机13驱动第一滚珠丝杠15旋转，带动动力头沿着第一直线导轨14运动。
所述压脚机构，包括第三直线导轨27、压嘴24、气缸23和吸尘管25。所述第三直线导轨27安装在底座26上，其上安装滑块，滑块可沿所述第三直线导轨27轴向运动，所述第三直线导轨27与第一直线导轨14不在同一水平面上，所述压嘴24，其包括圆筒和用于支撑所述圆筒的支撑架，所述支撑架通过滑块与所述第三直线导轨27滑动连接，可沿第三直线导轨27轴向运动，所述圆筒轴线与所述外套筒外圆柱面轴线平行且位于同一水平面内。所述压嘴24上设置有吸出切屑用的吸尘管25，其与圆筒连通。所述气缸23安装在底座26上，输出端与压嘴24连接。所述压脚机构的工作原理为：通过气缸23驱动压嘴24沿着第三直线导轨27运动，通过调整气缸23进气压力调整压紧力。
所述自动换刀机构，包括第四伺服电机18、减速机19、圆形转盘17和卡爪16，所述卡爪16布置在圆形转盘17的外圆周向上，卡爪16尺寸规格与电主轴2使用的刀柄规格相对应，所述圆形转盘17安装在减速机19输出端，第四伺服电机18安装在减速机19输入端，所述减速机19安装在底座26上。
所述径向移动机构，包括第二直线导轨20、第二滚珠丝杠21和第五伺服电机22。所述第二直线导轨20安装在底座26上且其延伸方向垂直于所述动力头沿轴向进给方向，所述第二直线导轨20上安装滑块，滑块可沿所述第二直线导轨20轴向运动，所述第一直线导轨14安装在滑块上，从而带动动力头可沿第二直线导轨20轴向运动。所述第二滚珠丝杠21两端通过丝杠支撑座固定在底座26上，丝杠螺母安装在第一直线导轨14上。所述第五伺服电机22安装在底座26上，输出端通过联轴器与第二滚珠丝杠21输入端连接。
自动换刀机构和径向进给机构的工作原理为：第四伺服电机18驱动减速机19旋转，减速机19带动圆形转盘17旋转，使某一个卡爪16旋转到换刀位置；第五伺服电机22驱动第二滚珠丝杠21旋转，带动第一直线导轨14，进而带动动力头沿着第二直线导轨20运动，使处于换刀位置的卡爪16与电主轴刀柄连接端同轴；完成换刀之后，第五伺服电机22驱动第二滚珠丝杠21旋转，带动第一直线导轨14，进而带动动力头沿着第二直线导轨20运动，使所述第一直线导轨14和所述第三直线导轨27的延伸方向重合，进而使所述外套筒外圆柱面与所述圆筒的同轴。
一种钻铣复合自动制孔装置，即可以进行钻孔，又可以进行铣孔，根据不同的加工方式，自动调节偏心距，自动换刀，制孔加工时的具体步骤如下：
S1、根据加工孔径的大小判断加工方式，加工小孔采用钻孔方式，加工大孔采用螺旋铣孔方式；
S2、根据采用的加工方式，通过自动换刀机构，在电主轴刀柄连接端上安装对应的刀具1；
S3、当采用钻孔时，将偏心量调整为零，当采用螺旋铣孔时，根据加工孔直径和刀具1直径，调整正确的偏心量；
S4、根据压紧力调整气缸23进气压力，通过气缸23控制压嘴24压在工件上；
S5、当采用钻孔时，电主轴2驱动刀具1旋转，第三伺服电机13驱动动力头向前进给，完成制孔加工，加工中产生的切屑通过压嘴24上的吸尘管25排出；当采用螺旋铣孔时，电主轴2驱动刀具1旋转，第一伺服电机11和第二伺服电机12驱动外套筒5和内套筒4等速旋转，第三伺服电机13驱动动力头向前进给，完成制孔加工，加工中产生的切屑通过压嘴24上的吸尘管25排出。
所述的步骤S2中，进行自动换刀时的具体步骤如下：
S21、通过第一伺服电机11和第二伺服电机12，将刀具1偏心量调整为零；
S22、通过第三伺服电机13，将动力头向后移动到设定位置；
S23、当电主轴刀柄连接端上已安装有刀具1时，通过第四伺服电机18驱动圆形转盘17转动，使一个空的卡爪16轴线与电主轴刀柄连接端位于同一水平面内；
S24、通过第五伺服电机22，驱动动力头向自动换刀机构方向移动，直至卡爪16卡住电主轴刀柄连接端上的刀具1的刀柄；
S25、电主轴刀柄连接端执行松刀动作；
S26、通过第三伺服电机13，将动力头向后移动一定距离，使刀具1的刀柄尾部从电主轴刀柄连接端内外圈露出；
S27、通过第四伺服电机18驱动圆形转盘17转动，使安装有待使用刀具1的卡爪16轴线与电主轴刀柄连接端位于同一水平面内；
S28、通过第三伺服电机13，将动力头向前移动到步骤S22中所处的位置；
S29、电主轴刀柄连接端执行拉刀动作；
S210、通过第五伺服电机22，驱动动力头向远离自动换刀机构方向移动，回到原位置；
S211、当电主轴刀柄连接端上未安装有刀具1时，通过第三伺服电机13，将动力头向后移动到步骤S26中所处的位置，然后执行S27-S210；
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (1)
1.一种钻铣复合自动制孔装置，其特征在于，包括动力头、轴向进给机构、径向移动机构、压脚机构及自动换刀机构；
所述动力头包括第一伺服电机、第二伺服电机、电主轴、内套筒、外套筒及壳体，所述电主轴通过轴承安装在内套筒中，通过前端盖定位，可在内套筒中旋转，电主轴具有自动换刀功能的电主轴刀柄连接端，其可与连接有刀柄的刀具，所述内套筒为偏心结构，其外圆柱面轴线与其内孔轴线具有一定的偏心量，所述内套筒安装在外套筒中，可在外套筒内旋转，所述外套筒为偏心结构，其外圆柱面轴线与其内孔轴线具有一定的偏心量，所述内套筒与所述外套筒的偏心量相等，所述外套筒通过轴承安装在壳体内，可在壳体内旋转，所述外套筒后端安装第一同步带轮，所述内套筒后端安装第二同步带轮，所述第一伺服电机安装在壳体上，其输出端安装第三同步带轮，所述第二伺服电机安装在壳体上，其输出端安装第四同步带轮，所述第一同步带轮和所述第三同步带轮之间通过同步齿形带连接，所述第二同步带轮和所述第四同步带轮之间通过同步齿形带连接；
所述轴向进给机构，包括第一直线导轨、第一滚珠丝杠、第三伺服电机；所述第一直线导轨上安装滑块，滑块可沿所述第一直线导轨轴向运动，所述动力头安装在滑块上；所述第一滚珠丝杠两端通过丝杠支撑座固定在第一直线导轨上，丝杠螺母安装在动力头上；所述第三伺服电机通过支架固定在第一直线导轨上，所述第三伺服电机的输出端通过联轴器与第一滚珠丝杠输入端连接；
所述压脚机构，包括第三直线导轨、压嘴、气缸和吸尘管；所述第三直线导轨安装在底座上，其上安装滑块，滑块可沿所述第三直线导轨轴向运动，所述第三直线导轨与第一直线导轨不在同一水平面上，所述压嘴，其包括圆筒和用于支撑所述圆筒的支撑架，所述支撑架通过滑块与所述第三直线导轨滑动连接，可沿第三直线导轨轴向运动，所述圆筒轴线与所述外套筒外圆柱面轴线平行且位于同一水平面内；所述压嘴上设置有吸出切屑用的吸尘管，其与圆筒连通；所述气缸安装在底座上，输出端与压嘴连接；
所述自动换刀机构，包括第四伺服电机、减速机、圆形转盘和卡爪，所述卡爪布置在圆形转盘的外圆周向上，卡爪尺寸规格与电主轴使用的刀柄规格相对应，所述圆形转盘安装在减速机输出端，第四伺服电机安装在减速机输入端，所述减速机安装在底座上；
所述径向移动机构，包括第二直线导轨、第二滚珠丝杠和第五伺服电机；所述第二直线导轨安装在底座上且其延伸方向垂直于所述动力头沿轴向进给方向，所述第二直线导轨上安装滑块，滑块可沿所述第二直线导轨轴向运动，所述第一直线导轨安装在滑块上，从而带动动力头可沿第二直线导轨轴向运动；所述第二滚珠丝杠两端通过丝杠支撑座固定在底座上，丝杠螺母安装在第一直线导轨上；所述第五伺服电机安装在底座上，输出端通过联轴器与第二滚珠丝杠输入端连接；
上述装置制孔加工时的具体步骤如下：
S1、根据加工孔径的大小判断加工方式，加工小孔采用钻孔方式，加工大孔采用螺旋铣孔方式；
S2、根据采用的加工方式，通过自动换刀机构，在电主轴刀柄连接端上安装对应的刀具；
S3、当采用钻孔时，将偏心量调整为零，当采用螺旋铣孔时，根据加工孔直径和刀具直径，调整正确的偏心量；
S4、根据压紧力调整气缸进气压力，通过气缸控制压嘴压在工件上；
S5、当采用钻孔时，电主轴驱动刀具旋转，第三伺服电机驱动动力头向前进给，完成制孔加工，加工中产生的切屑通过压嘴上的吸尘管排出；当采用螺旋铣孔时，电主轴驱动刀具旋转，第一伺服电机和第二伺服电机驱动外套筒和内套筒等速旋转，第三伺服电机驱动动力头向前进给，完成制孔加工，加工中产生的切屑通过压嘴上的吸尘管排出；
所述的步骤S2中，进行自动换刀时的具体步骤如下：
S21、通过第一伺服电机和第二伺服电机，将刀具偏心量调整为零；
S22、通过第三伺服电机，将动力头向后移动到设定位置；
S23、当电主轴刀柄连接端上已安装有刀具时，通过第四伺服电机驱动圆形转盘转动，使一个空的卡爪轴线与电主轴刀柄连接端位于同一水平面内；
S24、通过第五伺服电机，驱动动力头向自动换刀机构方向移动，直至卡爪16卡住电主轴刀柄连接端上的刀具的刀柄；
S25、电主轴刀柄连接端执行松刀动作；
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