CN110253294B - 一种多工序高精度数控钻孔方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多工序高精度数控钻孔方法，其步骤在于：当夹持机构转动至中心钻与铰刀之间时，将圆盘工件装夹于该夹持机构上，夹持机构依次转动位于中心钻正下方；而后，若对圆盘工件的中心位置打孔，使中心钻与圆盘工件的中心位置相对齐，中心钻向下进给打出中心孔；若对圆盘工件的偏心位置打出多个沿其圆周方向阵列布置的孔时，中心钻与圆盘工件的偏心位置相对齐，中心钻向下进给打出中心孔，中心钻绕着圆盘工件的圆周方向逐步转动且每转动一次中心钻打出一个中心孔；最后，当夹持机构装夹打好中心孔的圆盘工件依次转动至细麻花钻、粗麻花钻以及铰刀的下方时，以中心孔为轴心线，依次逐步对圆盘工件打出细孔、粗孔、以及高精度孔。

Description

一种多工序高精度数控钻孔方法

技术领域

本发明涉及一种机床，具体涉及一种多工序高精度数控钻孔方法。

背景技术

钻床是一种以钻孔为主要目的的机械加工机床，其广泛的应用于机械加工领域，钻床在钻孔作业的过程中，钻头绕自身轴线的高速转动为主运动，钻头沿自身轴向移动为进给运动，通过主运动以及进给运动的复合运动，对固定装夹的工件进行钻孔加工，经发明人检索资料发现，现有钻床存在普片的加工缺陷，例如，一次性钻孔，其加工精度低；钻头单次进给只能对一个工件进行钻孔，其加工效率低；钻头无法沿垂直于其轴向的平面进行活动，导致钻头的进给方向单一、功能性单一，为了克服上述普通钻床的缺陷，本发明人设计一种结构巧妙、原理简单、打孔精度高、效率高的钻孔机床的多工序高精度钻孔方法显得至关重要，其主要应用于圆盘形工件的打孔，例如法兰盘，端盖等。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的是提供设计一种结构巧妙、原理简单、打孔精度高、效率高的钻孔机床的多工序高精度钻孔方法。

为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案如下。

一种多工序高精度数控钻孔方法，其步骤在于：

（一）打中心孔阶段；

S1：装夹工作台逐步转动，当逐步转动的夹持机构转动至中心钻与铰刀之间时，将圆盘工件自定心装夹于该夹持机构上，夹持机构将逐步转动并且依次转动切换至位于中心钻正下方；

所述夹持机构设置有八个并且沿环形筒所在圆周方向阵列布置，刀具设置有四个且呈十字形布置，初始状态下刀具沿逆时针方向旋转依次为中心钻、细麻花钻、粗麻花钻、铰刀，夹持机构设置成可相互切换的工作位与过渡位，工作位的夹持机构与刀具上下对齐，过渡位的夹持机构与刀具沿环形筒所在圆周偏移四十五度，细麻花钻、粗麻花钻、铰刀能够对其他工作位的圆盘工件进行正常打孔，所述细麻花钻、粗麻花钻、铰刀的下端等高且均低于中心钻的下端高度；

夹持机构在工作过程中，用户将圆盘工件放置于夹持台阶上，启动夹持电机进行步进转动，夹持电机的输出轴将带动转动盘同步转动，转动盘将带动导向凸条同步转动，导向凸条将使与其匹配的引导块相互靠近运动，引导块将带动夹持块沿着夹紧引导槽相互靠近滑动，直至对圆盘工件进行夹紧固定；

S2：在S1的过程中，若需要对圆盘工件的中心位置进行打中心孔时，变径旋转驱动装置驱动刀架装置与环形筒同轴心，中心钻与圆盘工件的中心位置相对齐，中心钻向下进给打出中心孔；

所述的刀架装置包括位于环形筒下方的矩形底板，底板下端面固定设置有水平布置的矩形导程板，导程板与床身之间设置有用于活动连接两者的导轨一与导轨二，导轨二设置有两个并且沿导程板的宽度方向对称布置，导轨二与床身固定连接，导轨一设置有两个并且位于导程板与导轨二之间，导程板与导轨一相匹配并且沿平行于导程板的长度方向构成滑动导向配合，导轨一与导轨二相匹配并且沿平行于导程板的宽度方向构成滑动导向配合；

所述的刀架装置包括水平设置于底板正上方的矩形顶板，底板与顶板之间设置有用于连接固定两者的导柱，导柱的轴向平行于环形筒的轴向，导柱设置有四个并且呈十字形布置，导柱上活动套设有升降架，升降架与导柱相匹配并且两者沿平行于环形筒的轴向构成滑动导向配合，升降架上固定安装有主电机，主电机设置有四个并且呈十字形布置，主电机输出轴竖直向下布置且刀具同轴可拆卸安装于该输出轴上，刀架装置整体与环形筒轴心线之间偏移的距离等于刀具与对应盖板轴心线之间的偏移距离；

所述底板与顶板之间转动设置有轴向平行于导柱轴向的进给丝杆，进给丝杆，进给丝杆与升降架螺纹连接配合，所述顶板的上端面固定安装有进给电机且进给电机为步进电机，进给电机与进给丝杆的驱动端同轴固定连接，初始状态下升降架靠近顶板布置；

刀架装置在工作过程中，启动主电机，主电机将带动刀具同步高速转动，此时，启动进给电机，进给电机的输出轴将带动进给丝杆同步转动，进给丝杆驱动升降架沿着导柱缓慢向下运动，使刀具逐步沿平行于圆盘工件的轴向向下进给，完成对圆盘工件的打孔，而后，启动进给电机反转，进给电机将带动进给丝杆反转，进给丝杆驱动升降架沿着导柱缓慢向上运动，使刀具向上运动退刀，刀具向上运动与向下运动一个周期，对圆盘工件进行一次打孔处理；

S3：在S1的过程中，若需要对圆盘工件的偏心位置打出多个沿其圆周方向阵列布置的中心孔时，变径旋转驱动装置驱动刀架装置偏移环形筒的轴心线，中心钻与圆盘工件的偏心位置相对齐，中心钻向下进给打出中心孔，接着，中心钻向上运动退刀，变径旋转驱动装置驱动中心钻绕着圆盘工件的圆周方向逐步转动且每转动一次中心钻打出一个中心孔；

所述的变径旋转驱动装置包括转动设置于床身内且竖直布置的动力主轴，动力主轴设置有两个并且沿平行于导程板的宽度方向对称布置，动力主轴的顶端设置有水平布置的矩形转动架，转动架沿其长度方向的中部位置与动力主轴的顶端固定连接，转动架上活动设置有驱动块，驱动块位于动力主轴所在圆周方向的中心位置/偏心位置，并且驱动块位于动力主轴所在圆周方向的偏心距离可调节，驱动块与导程板固定连接；

所述两动力主轴之间设置有用于连接两者的带传动组件，带传动组件为同步传动组件，所述的变径旋转驱动装置还包括动力源，动力源包括固定安装于床身内的旋转步进电机，旋转步进电机的输出轴上同轴固定设置有蜗杆，其中一动力主轴上同轴固定套设有涡轮，蜗杆与涡轮相啮合；

变径旋转驱动装置在工作过程中，启动旋转步进电机步进运行/连续运行，旋转步进电机将带动蜗杆同步转动，涡轮将蜗杆的动力传递至其中一动力主轴并且带动该动力主轴转动，带传动组件将使两动力主轴同步转动，动力主轴将带动转动架绕其轴线方向转动，转动架将带动驱动块绕动力主轴的轴向转动，驱动块将带动导程板绕两动力主轴连线中点所在的竖直线为轴心线转动且转动半径为驱动块偏离动力主轴的距离，导程板将带动刀具同步转动，刀具逐步转动/连续转动；

所述转动架上开设有开口向上且沿其长度方向布置的滑槽，驱动块活动嵌设于滑槽内并且可沿其长度方向进行滑动，滑槽内转动设置有平行于其长度方向布置的变径调节丝杆，驱动块活动套接于变径调节丝杆的外部并且两者构成螺纹连接配合，转动架沿长度方向的一端的端部位置固定安装有变径调节电机，变径调节电机的输出轴与变径调节丝杆的驱动端同轴固定连接；

变径调节过程中，当需要增大驱动块偏离动力主轴的距离时，启动变径调节电机，变径调节电机将带动变径调节丝杆转动，变径调节丝杆将使驱动块沿着滑槽远离动力主轴滑动，驱动块的偏心距离增大，刀具与对应圆盘工件轴心线之间的偏移距离将同步增大；当需要减小驱动块偏离动力主轴的距离时，启动变径调节电机反转，变径调节电机将带动变径调节丝杆反向转动，变径调节丝杆将使驱动块沿着滑槽靠近动力主轴滑动，驱动块的偏心距离减小，刀具与对应圆盘工件轴心线之间的偏移距离将同步减小；

（二）高精加工阶段；

S4：当夹持机构装夹打好中心孔的圆盘工件依次转动至细麻花钻、粗麻花钻以及铰刀的下方时，以中心孔为轴心线，依次逐步对圆盘工件打出细孔、粗孔、以及高精度孔。

作为本方案进一步的优化或者改进。

所述的装夹工作台包括同轴转动套设于环形筒顶端外圆上的环形活动板，活动板位于固定板上方且两者间距布置，夹持机构设置于活动板上并且沿其所在圆周方向阵列布置，装夹工作台还包括安装于固定板上的换位电机且换位电机为步进电机，换位电机的输出轴竖直向上布置，换位电机与活动板之间设置有用于将换位电机动力传递至活动板上并且驱动活动板进行转动的齿轮传动组件，所述的齿轮传动组件包括同轴转动套设于环形筒外圆面上的齿圈、同轴固定套设于换位电机输出轴上的齿轮，齿圈与活动板同轴固定连接，齿圈与齿轮相啮合。

作为本方案进一步的优化或者改进。

所述的夹持机构包括固定嵌设于活动板上且延伸至其上端面上的固定盘，固定盘的轴向平行于环形筒的轴向，固定盘的上端面开设有同轴布置的圆形安装槽，安装槽的开口处设置有与其匹配且可拆卸连接配合的圆形盖板，盖板上开设有上下贯穿并且沿其径向布置的夹紧引导槽，夹紧引导槽设置有三个并且沿盖板所在圆周方向阵列布置，夹紧引导槽内设置有延伸至盖板上端面上的矩形夹持块，夹持块的长度方向平行于盖板的径向、宽度方向平行于盖板所在圆周的切线方向，夹持块与夹紧引导槽相匹配并且沿盖板的径向构成滑动导向配合，初始状态下夹持块相互远离布置，所述三个夹持块与盖板轴心线的距离相等，三个夹持块相互靠近一端面开设有夹持台阶且夹持台阶位于盖板的上方；

所述的安装槽的槽底同轴转动设置有与其匹配的转动盘，转动盘上端面上设置有由其圆周边缘处朝向其圆周中心处布置的涡状导向凸条，导向凸条与夹持块之间设置有引导块且引导块与夹持块固接为一体，引导块与导向凸条相匹配并且两者沿导向凸条的涡状引导方向构成滑动导向配合，所述固定盘下端面固定设置有夹持电机且夹持电机为步进电机，夹持电机的输出轴活动穿过固定盘并且延伸至安装槽内，夹持电机的输出轴与转动盘之间同轴固定连接；

所述活动板上设置有连接外部总电源与夹持电机的过孔滑环一，过孔滑环一用于将外部总电源的电能传输至夹持电机上。

作为本方案进一步的优化或者改进。

所述动力主轴上同轴套设有过孔滑环二，过控滑环二连接外部总电源与变径调节电机并且用于加工外部总电源的电能传输至变径调节电机上；

所述转动架背离变径调节电机一端设置有用于平衡变径调节电机转动势能的平衡块二，所述转动架上还设置有用于平衡驱动块转动势能的平衡块一。

本发明与现有技术相比的有益效果在于结构巧妙、原理简单，其采用依次进行的打中心孔、粗钻孔、精钻孔、铰孔四个工序，提升打孔的精度，且四个工序可同步进行对不同工位的工件进行加工，提升了打孔的效率，并且刀头可绕圆盘形工件的轴向进行变径连续转动，对工件进行铣孔/铣平面加工，增加了其功能性，实用性。

附图说明

图1为本发明初始状态的结构示意图。

图2为本发明的依次装夹工件的结构示意图。

图3为本发明工作状态的结构示意图。

图4为本发明的爆炸示意图。

图5为床身的结构示意图。

图6为床身与装夹工作台的连接图。

图7为床身与装夹工作台的配合图。

图8为装夹工作台的结构示意图。

图9为夹持机构的结构示意图。

图10为夹持机构的内部结构示意图。

图11为夹持机构的内部结构示意图。

图12为装夹工作台的局部结构示意图。

图13为床身与刀架装置是配合图。

图14为床身与刀架装置的结构示意图。

图15为刀架装置的结构示意图。

图16为刀架装置的局部配合示意图。

图17为刀架装置的局部结构示意图。

图18为刀架装置的局部结构示意图。

图19为刀架装置的局部结构示意图。

图20为刀具的结构示意图。

图21为刀架装置与变径旋转驱动装置的配合图。

图22为刀架装置与变径旋转驱动装置的配合图。

图23为变径旋转驱动装置的结构示意图。

图24为变径驱动装置的局部结构示意图。

图25为动力源的结构示意图。

具体实施方式

一种多工序高精度数控钻孔方法，其步骤在于：

（一）打中心孔阶段；

S1：装夹工作台200逐步转动，当逐步转动的夹持机构210转动至中心钻308a与铰刀308d之间时，将圆盘工件自定心装夹于该夹持机构210上，夹持机构210将逐步转动并且依次转动切换至位于中心钻308a正下方；

所述夹持机构210设置有八个并且沿环形筒120所在圆周方向阵列布置，刀具308设置有四个且呈十字形布置，初始状态下刀具308沿逆时针方向旋转依次为中心钻308a、细麻花钻308b、粗麻花钻308c、铰刀308d，夹持机构210设置成可相互切换的工作位与过渡位，工作位的夹持机构210与刀具308上下对齐，过渡位的夹持机构210与刀具308沿环形筒120所在圆周偏移四十五度，细麻花钻308b、粗麻花钻308c、铰刀308d能够对其他工作位的圆盘工件进行正常打孔，所述细麻花钻308b、粗麻花钻308c、铰刀308d的下端等高且均低于中心钻308a的下端高度；

夹持机构210在工作过程中，用户将圆盘工件放置于夹持台阶上，启动夹持电机217进行步进转动，夹持电机217的输出轴将带动转动盘213同步转动，转动盘213将带动导向凸条214同步转动，导向凸条214将使与其匹配的引导块215相互靠近运动，引导块215将带动夹持块216a沿着夹紧引导槽216b相互靠近滑动，直至对圆盘工件进行夹紧固定；

S2：在S1的过程中，若需要对圆盘工件的中心位置进行打中心孔时，变径旋转驱动装置400驱动刀架装置300与环形筒120同轴心，中心钻308a与圆盘工件的中心位置相对齐，中心钻308a向下进给打出中心孔；

所述的刀架装置300包括位于环形筒120下方的矩形底板301，底板301下端面固定设置有水平布置的矩形导程板302，导程板302与床身100之间设置有用于活动连接两者的导轨一303a与导轨二303b，导轨二303b设置有两个并且沿导程板302的宽度方向对称布置，导轨二303b与床身100固定连接，导轨一303a设置有两个并且位于导程板302与导轨二303b之间，导程板302与导轨一303a相匹配并且沿平行于导程板302的长度方向构成滑动导向配合，导轨一303a与导轨二303b相匹配并且沿平行于导程板302的宽度方向构成滑动导向配合；

所述的刀架装置300包括水平设置于底板301正上方的矩形顶板304，底板301与顶板304之间设置有用于连接固定两者的导柱305，导柱305的轴向平行于环形筒120的轴向，导柱305设置有四个并且呈十字形布置，导柱305上活动套设有升降架306，升降架306与导柱305相匹配并且两者沿平行于环形筒120的轴向构成滑动导向配合，升降架306上固定安装有主电机307，主电机307设置有四个并且呈十字形布置，主电机307输出轴竖直向下布置且刀具308同轴可拆卸安装于该输出轴上，刀架装置300整体与环形筒120轴心线之间偏移的距离等于刀具308与对应盖板轴心线之间的偏移距离；

所述底板301与顶板304之间转动设置有轴向平行于导柱305轴向的进给丝杆309b，进给丝杆309b，进给丝杆309b与升降架306螺纹连接配合，所述顶板304的上端面固定安装有进给电机309a且进给电机309a为步进电机，进给电机309a与进给丝杆309b的驱动端同轴固定连接，初始状态下升降架306靠近顶板304布置；

刀架装置300在工作过程中，启动主电机307，主电机307将带动刀具308同步高速转动，此时，启动进给电机309a，进给电机309a的输出轴将带动进给丝杆309b同步转动，进给丝杆309b驱动升降架306沿着导柱306缓慢向下运动，使刀具308逐步沿平行于圆盘工件的轴向向下进给，完成对圆盘工件的打孔，而后，启动进给电机309反转，进给电机309a将带动进给丝杆309b反转，进给丝杆309b驱动升降架306沿着导柱306缓慢向上运动，使刀具308向上运动退刀，刀具308向上运动与向下运动一个周期，对圆盘工件进行一次打孔处理；

S3：在S1的过程中，若需要对圆盘工件的偏心位置打出多个沿其圆周方向阵列布置的中心孔时，变径旋转驱动装置400驱动刀架装置300偏移环形筒120的轴心线，中心钻308a与圆盘工件的偏心位置相对齐，中心钻308a向下进给打出中心孔，接着，中心钻308a向上运动退刀，变径旋转驱动装置400驱动中心钻308a绕着圆盘工件的圆周方向逐步转动且每转动一次中心钻308a打出一个中心孔；

所述的变径旋转驱动装置400包括转动设置于床身100内且竖直布置的动力主轴401，动力主轴401设置有两个并且沿平行于导程板302的宽度方向对称布置，动力主轴401的顶端设置有水平布置的矩形转动架402，转动架402沿其长度方向的中部位置与动力主轴401的顶端固定连接，转动架402上活动设置有驱动块403，驱动块403位于动力主轴401所在圆周方向的中心位置/偏心位置，并且驱动块403位于动力主轴401所在圆周方向的偏心距离可调节，驱动块403与导程板302固定连接；

所述两动力主轴401之间设置有用于连接两者的带传动组件404，带传动组件404为同步传动组件，所述的变径旋转驱动装置400还包括动力源410，动力源410包括固定安装于床身100内的旋转步进电机411，旋转步进电机411的输出轴上同轴固定设置有蜗杆412，其中一动力主轴401上同轴固定套设有涡轮413，蜗杆412与涡轮413相啮合；

变径旋转驱动装置400在工作过程中，启动旋转步进电机411步进运行/连续运行，旋转步进电机411将带动蜗杆412同步转动，涡轮413将蜗杆412的动力传递至其中一动力主轴401并且带动该动力主轴401转动，带传动组件404将使两动力主轴401同步转动，动力主轴401将带动转动架402绕其轴线方向转动，转动架402将带动驱动块403绕动力主轴401的轴向转动，驱动块403将带动导程板302绕两动力主轴401连线中点所在的竖直线为轴心线转动且转动半径为驱动块403偏离动力主轴401的距离，导程板302将带动刀具308同步转动，刀具308逐步转动/连续转动；

所述转动架402上开设有开口向上且沿其长度方向布置的滑槽405，驱动块403活动嵌设于滑槽405内并且可沿其长度方向进行滑动，滑槽405内转动设置有平行于其长度方向布置的变径调节丝杆406，驱动块403活动套接于变径调节丝杆406的外部并且两者构成螺纹连接配合，转动架402沿长度方向的一端的端部位置固定安装有变径调节电机407，变径调节电机407的输出轴与变径调节丝杆406的驱动端同轴固定连接；

变径调节过程中，当需要增大驱动块403偏离动力主轴401的距离时，启动变径调节电机407，变径调节电机407将带动变径调节丝杆406转动，变径调节丝杆406将使驱动块403沿着滑槽405远离动力主轴401滑动，驱动块403的偏心距离增大，刀具308与对应圆盘工件轴心线之间的偏移距离将同步增大；当需要减小驱动块403偏离动力主轴401的距离时，启动变径调节电机407反转，变径调节电机407将带动变径调节丝杆406反向转动，变径调节丝杆406将使驱动块403沿着滑槽405靠近动力主轴401滑动，驱动块403的偏心距离减小，刀具308与对应圆盘工件轴心线之间的偏移距离将同步减小；

（二）高精加工阶段；

S4：当夹持机构210装夹打好中心孔的圆盘工件依次转动至细麻花钻308b、粗麻花钻308c以及铰刀308d的下方时，以中心孔为轴心线，依次逐步对圆盘工件打出细孔、粗孔、以及高精度孔。

一种钻铣一体式多工序数控打孔机床，其包括镂空布置的落地床身100、装夹工作台200、刀架装置300以及变径旋转驱动装置400，床身100的顶部固定设置有呈环形布置的固定板110，固定板110的轴向竖直布置，固定板110内圆面上同轴固定设置有向上延伸且两端开口布置的环形筒120，装夹工作台200同轴转动设置于环形筒120上且其包含多个装夹工件的夹持机构210，夹持机构210沿环形筒120所在圆周方向阵列布置，刀架装置300由床身100穿过环形筒120向上延伸其包含用于钻铣的多个刀具308且刀具308位于夹持机构210的上方，刀具308可拆卸布置且刀具308为中心钻308a/细麻花钻308b/粗麻花钻308c/铰刀308d/铣刀，变径旋转驱动装置400设置于刀架装置300的底部与床身100之间且用于调整刀架装置300整体偏移环形筒120轴心线的距离或者用于驱动刀架装置300整体绕环形筒120的轴线逐步转动/连续转动，刀架装置300的转动半径可在环形筒120内进行调节。

具体的，为了保证工件能够连续加工，所述夹持机构210设置有八个，刀具308设置有四个且呈十字形布置，初始状态下刀具308沿逆时针方向旋转依次为中心钻308a、细麻花钻308b、粗麻花钻308c、铰刀308d，夹持机构210设置成可相互切换的工作位与过渡位，工作位的夹持机构210与刀具308上下对齐，过渡位的夹持机构210与刀具308沿环形筒120所在圆周偏移四十五度，由于刀具308为同步进给，为了保证中心钻308a对工件进行打中心孔的同时，细麻花钻308b、粗麻花钻308c、铰刀308d能够对其他工作位的圆盘工件进行正常打孔，所述细麻花钻308b、粗麻花钻308c、铰刀308d的下端等高且均低于中心钻308a的下端高度。

对圆盘工件进行打孔的过程中，当夹持机构210逐步转动至中心钻308a与铰刀308d之间时，将圆盘工件自定心装夹于该夹持机构210上，当该夹持机构210转动切换至工作位且位于中心钻308a正下方时，此时，若需要对圆盘工件的中心位置进行打中心孔时，变径旋转驱动装置400驱动刀架装置300与环形筒120同轴心，中心钻308a与圆盘工件的中心位置相对齐，中心钻308a向下进给打出中心孔，若需要对圆盘工件的偏心位置打出多个沿其圆周方向阵列布置的中心孔时（该中心孔开设的个数需为4的倍数），变径旋转驱动装置400驱动刀架装置300偏移环形筒120的轴心线，中心钻308a与圆盘工件的偏心位置相对齐，中心钻308a向下进给打出中心孔，接着，中心钻308a向上运动退刀，变径旋转驱动装置400驱动中心钻308a绕着圆盘工件的圆周方向逐步转动且每转动一次中心钻308a打出一个中心孔；当夹持机构210装夹打好中心孔的圆盘工件依次转动至细麻花钻308b、粗麻花钻308c以及铰刀308d的下方时，以中心孔为轴心线，依次对圆盘工件打出细孔、粗孔、以及高精度孔，采取本方案的意义在于，分四个工序对圆盘进行打孔，提升了打孔的精度，同时四个工序可同步进行，提升了打孔的效率。

作为附加功能，若需要对圆盘工件进行铣削处理（包括铣平面与铣孔），将刀具308全部跟换为铣刀并且将夹持机构210一次性全部装夹上工件，变径旋转驱动装置400驱动刀架装置300偏移环形筒120的轴心线驱动刀架装置300整体绕环形筒120的轴线连续转动，铣刀向下进给，铣刀对圆盘形工件进行铣削，同时，变径旋转驱动装置400驱动刀架300绕环形筒120连续转动的半径逐渐缩小，实现对圆盘形工件铣平面/细铣孔，当处于工作位的夹持机构210铣削完成后，将工作位的夹持机构210切换至过渡位，将过渡位的夹持机构210切换至工作位，重复铣削操作。

为了能够对圆盘形工件进行装夹固定，同时能够在工作位与过渡位之间相互切换，所述的装夹工作台200包括同轴转动套设于环形筒120顶端外圆上的环形活动板201，活动板201位于固定板110上方且两者间距布置，夹持机构210设置于活动板201上并且沿其所在圆周方向阵列布置，为了能够驱动活动板201进行转动，装夹工作台200还包括安装于固定板110上的换位电机203且换位电机203为步进电机，换位电机203的输出轴竖直向上布置，换位电机203与活动板201之间设置有用于将换位电机203动力传递至活动板201上并且驱动活动板201进行转动的齿轮传动组件，所述的齿轮传动组件包括同轴转动套设于环形筒120外圆面上的齿圈202、同轴固定套设于换位电机203输出轴上的齿轮204，齿圈202与活动板201同轴固定连接，齿圈202与齿轮204相啮合，通过换位电机203的步进运行，带动活动板201绕其自身轴线逆时针逐步转动且转动的角度为45°，使夹持机构210沿环形筒120所在圆周逆时针逐步转动，对夹持机构210上装夹的圆盘工件依次打出中心孔、细孔、粗孔、以及高精度孔。

具体的，所述的夹持机构210包括固定嵌设于活动板201上且延伸至其上端面上的固定盘211，固定盘211的轴向平行于环形筒120的轴向，固定盘211的上端面开设有同轴布置的圆形安装槽212，安装槽212的开口处设置有与其匹配且可拆卸连接配合的圆形盖板，盖板上开设有上下贯穿并且沿其径向布置的夹紧引导槽216b，夹紧引导槽216b设置有三个并且沿盖板所在圆周方向阵列布置，夹紧引导槽216b内设置有延伸至盖板上端面上的矩形夹持块216a，夹持块216a的长度方向平行于盖板的径向、宽度方向平行于盖板所在圆周的切线方向，夹持块216a与夹紧引导槽216b相匹配并且沿盖板的径向构成滑动导向配合，初始状态下夹持块216a相互远离布置，为了使夹持块216a能够自定心夹紧，所述三个夹持块216a与盖板轴心线的距离相等，为了能够对夹紧的圆盘工件与盖板之间预留间隙，避免打孔时刀具308与盖板发生碰撞，三个夹持块216a相互靠近一端面开设有夹持台阶且夹持台阶位于盖板的上方，装夹过程中，将圆盘工件放置于夹持台阶上，通过驱动夹持块216a沿着夹紧引导槽216b相互靠近滑动，对圆盘工件进行自定心夹紧。

更为具体的，为了能够驱动夹持块216a沿着夹紧引导槽216b相互靠近滑动，所述的安装槽212的槽底同轴转动设置有与其匹配的转动盘213，转动盘213上端面上设置有由其圆周边缘处朝向其圆周中心处布置的涡状导向凸条214，导向凸条214与夹持块216a之间设置有引导块215且引导块215与夹持块216a固接为一体，引导块215与导向凸条214相匹配并且两者沿导向凸条214的涡状引导方向构成滑动导向配合，为了能够驱动转动盘213进行转动，所述固定盘211下端面固定设置有夹持电机217且夹持电机217为步进电机，夹持电机217的输出轴活动穿过固定盘211并且延伸至安装槽212内，夹持电机217的输出轴与转动盘213之间同轴固定连接，通过夹持电机217驱动转动盘213的转动，导向凸条214将使夹持块216a沿着夹紧引导槽216b相互靠近/远离滑动。

更为具体的，由于夹持电机217将随着活动板201同步转动，为了能够对夹持电机217进行有效供电，所述活动板201上设置有连接外部总电源与夹持电机217的过孔滑环一220，过孔滑环一220用于将外部总电源的电能传输至夹持电机217上。

夹持机构210在工作过程中的具体表现为，用户将圆盘工件放置于夹持台阶上，启动夹持电机217进行步进转动，夹持电机217的输出轴将带动转动盘213同步转动，转动盘213将带动导向凸条214同步转动，导向凸条214将使与其匹配的引导块215相互靠近运动，引导块215将带动夹持块216a沿着夹紧引导槽216b相互靠近滑动，直至对圆盘工件进行夹紧固定，当圆盘工件打孔/铣削处理后，启动夹持电机217反向转动，夹持电机217的输出轴将带动转动盘213反向转动，夹持块216a沿着夹紧引导槽216b相互远离滑动并且解除对圆盘工件的夹紧，用户取下工件。

所述的刀架装置300包括位于环形筒120下方的矩形底板301，底板301下端面固定设置有水平布置的矩形导程板302，导程板302与床身100之间设置有用于活动连接两者的导轨一303a与导轨二303b，导轨二303b设置有两个并且沿导程板302的宽度方向对称布置，导轨二303b与床身100固定连接，导轨一303a设置有两个并且位于导程板302与导轨二303b之间，导程板302与导轨一303a相匹配并且沿平行于导程板302的长度方向构成滑动导向配合，导轨一303a与导轨二303b相匹配并且沿平行于导程板302的宽度方向构成滑动导向配合，采取本方案的意义在于，使刀架装置300整体能够绕着环形筒120的轴线进行变径转动。

具体的，所述的刀架装置300包括水平设置于底板301正上方的矩形顶板304，底板301与顶板304之间设置有用于连接固定两者的导柱305，导柱305的轴向平行于环形筒120的轴向，导柱305设置有四个并且呈十字形布置，导柱305上活动套设有升降架306，升降架306与导柱305相匹配并且两者沿平行于环形筒120的轴向构成滑动导向配合，升降架306上固定安装有主电机307，主电机307设置有四个并且呈十字形布置，主电机307输出轴竖直向下布置且刀具308同轴可拆卸安装于该输出轴上，刀架装置300整体与环形筒120轴心线之间偏移的距离等于刀具308与对应盖板轴心线之间的偏移距离，通过主电机307带动刀具308同步转动，刀具308的转动为钻铣加工的主运动。

更为具体的，为了能够使刀具308向下运动完成对圆盘工件的进给运动，所述底板301与顶板304之间转动设置有轴向平行于导柱305轴向的进给丝杆309b，进给丝杆309b，进给丝杆309b与升降架306螺纹连接配合，为了能够驱动进给丝杆309b进行转动，所述顶板304的上端面固定安装有进给电机309a且进给电机309a为步进电机，进给电机309a与进给丝杆309b的驱动端同轴固定连接，初始状态下升降架306靠近顶板304布置，通过进给电机309a驱动进给丝杆309b的转动，使刀具308向下运动进给/向上运动退刀。

刀架装置300在工作过程中，启动主电机307，主电机307将带动刀具308同步高速转动，此时，启动进给电机309a，进给电机309a的输出轴将带动进给丝杆309b同步转动，进给丝杆309b驱动升降架306沿着导柱306缓慢向下运动，使刀具308逐步沿平行于圆盘工件的轴向向下进给，完成对圆盘工件的打孔，而后，启动进给电机309反转，进给电机309a将带动进给丝杆309b反转，进给丝杆309b驱动升降架306沿着导柱306缓慢向上运动，使刀具308向上运动退刀，刀具308向上运动与向下运动一个周期，对圆盘工件进行一次打孔处理。

由上述可知，通过驱动刀架装置300整体偏移环形筒120轴心线的距离改变刀具308偏移对应圆盘工件的轴心线的距离，为了能够改变刀架装置300整体偏移环形筒120轴心线的距离，同时又能够驱动刀架装置300整体绕环形筒120的轴线进行逐步转动/连续转动，为此，所述的变径旋转驱动装置400包括转动设置于床身100内且竖直布置的动力主轴401，动力主轴401设置有两个并且沿平行于导程板302的宽度方向对称布置，动力主轴401的顶端设置有水平布置的矩形转动架402，转动架402沿其长度方向的中部位置与动力主轴401的顶端固定连接，转动架402上活动设置有驱动块403，驱动块403位于动力主轴401所在圆周方向的中心位置/偏心位置，并且驱动块403位于动力主轴401所在圆周方向的偏心距离可调节，驱动块403与导程板302固定连接，通过驱动两动力主轴401同步转动，实现导程板302绕竖直方向为轴心线转动并且转动的半径等于驱动块403位于动力主轴401所在圆周方向的偏心距离，从而带动刀具308绕对应圆盘工件的轴线转动。

具体的，为了能够驱动动力主轴401进行转动，所述两动力主轴401之间设置有用于连接两者的带传动组件404，带传动组件404为同步传动组件，为了能够对其中一动力主轴401进行驱动，所述的变径旋转驱动装置400还包括动力源410，动力源410包括固定安装于床身100内的旋转步进电机411，旋转步进电机411的输出轴上同轴固定设置有蜗杆412，其中一动力主轴401上同轴固定套设有涡轮413，蜗杆412与涡轮413相啮合，通过旋转步进电机411驱动动力主轴401进行逐步转动/连续转动，从而使刀具308绕着对应圆盘工件的轴线逐步转动/连续转动，其中刀具308逐步转动时，应用于对圆盘工件的偏心位置打出阵列布置的多个孔，其中刀具308的连续转动时，应用于对圆盘工件的中心位置铣孔/对圆盘工件的上端面铣平面。

变径旋转驱动装置400在工作过程中，启动旋转步进电机411步进运行/连续运行，旋转步进电机411将带动蜗杆412同步转动，涡轮413将蜗杆412的动力传递至其中一动力主轴401并且带动该动力主轴401转动，带传动组件404将使两动力主轴401同步转动，动力主轴401将带动转动架402绕其轴线方向转动，转动架402将带动驱动块403绕动力主轴401的轴向转动，驱动块403将带动导程板302绕两动力主轴401连线中点所在的竖直线为轴心线转动且转动半径为驱动块403偏离动力主轴401的距离，导程板302将带动刀具308同步转动，刀具308逐步转动/连续转动，其中刀具308逐步转动时，应用于对圆盘工件的偏心位置打出阵列布置的多个孔，其中刀具308的连续转动时，应用于对圆盘工件的中心位置铣孔/对圆盘工件的上端面铣平面。

为了能够改变刀具308与对应圆盘工件轴心线之间的距离，其意义在于，一方面调整圆盘工件偏心孔的打孔位置，另一方面使刀具308能够沿着圆盘工件的径向进行进给，完成对圆盘工件的铣削加工，为此，所述转动架402上开设有开口向上且沿其长度方向布置的滑槽405，驱动块403活动嵌设于滑槽405内并且可沿其长度方向进行滑动，滑槽405内转动设置有平行于其长度方向布置的变径调节丝杆406，驱动块403活动套接于变径调节丝杆406的外部并且两者构成螺纹连接配合，转动架402沿长度方向的一端的端部位置固定安装有变径调节电机407，变径调节电机407的输出轴与变径调节丝杆406的驱动端同轴固定连接，通过变径调节电机407带动变径调节丝杆406转动，从而改变驱动块403偏离动力主轴401的距离，进而改变刀具308与对应圆盘工件轴心线之间的偏移距离。

具体的，由于变径调节电机407将随着转动架402一同旋转，为了能够对变径调节电机407进行供电，所述动力主轴401上同轴套设有过孔滑环二420，过控滑环二420连接外部总电源与变径调节电机407并且用于加工外部总电源的电能传输至变径调节电机407上。

更为具体的，为了提升转动架402绕动力主轴401转动的稳定性，所述转动架402背离变径调节电机407一端设置有用于平衡变径调节电机407转动势能的平衡块二409，所述转动架402上还设置有用于平衡驱动块403转动势能的平衡块一408，采取本方案的意义在于，结构简单，提升转动架402转动的平稳性。

调整驱动块403偏离动力主轴401距离的过程中，具体表现为，当需要增大驱动块403偏离动力主轴401的距离时，启动变径调节电机407，变径调节电机407将带动变径调节丝杆406转动，变径调节丝杆406将使驱动块403沿着滑槽405远离动力主轴401滑动，驱动块403的偏心距离增大，刀具308与对应圆盘工件轴心线之间的偏移距离将同步增大；当需要减小驱动块403偏离动力主轴401的距离时，启动变径调节电机407反转，变径调节电机407将带动变径调节丝杆406反向转动，变径调节丝杆406将使驱动块403沿着滑槽405靠近动力主轴401滑动，驱动块403的偏心距离减小，刀具308与对应圆盘工件轴心线之间的偏移距离将同步减小；当使驱动块403与动力主轴401重合时，刀具308与对应圆盘工件轴心线重合，应用于对圆盘工件的中心位置进行打孔。

Claims (4)

1.一种多工序高精度数控钻孔方法，其步骤在于：

（一）打中心孔阶段；

S1：装夹工作台逐步转动，当逐步转动的夹持机构转动至中心钻与铰刀之间时，将圆盘工件自定心装夹于该夹持机构上，夹持机构将逐步转动并且依次转动切换至位于中心钻正下方；

所述的夹持机构包括固定嵌设于活动板上且延伸至其上端面上的固定盘，固定盘的轴向平行于环形筒的轴向，固定盘的上端面开设有同轴布置的圆形安装槽，安装槽的开口处设置有与其匹配且可拆卸连接配合的圆形盖板，盖板上开设有上下贯穿并且沿其径向布置的夹紧引导槽，夹紧引导槽设置有三个并且沿盖板所在圆周方向阵列布置，夹紧引导槽内设置有延伸至盖板上端面上的矩形夹持块，夹持块的长度方向平行于盖板的径向、宽度方向平行于盖板所在圆周的切线方向，夹持块与夹紧引导槽相匹配并且沿盖板的径向构成滑动导向配合，初始状态下夹持块相互远离布置，三个夹持块与盖板轴心线的距离相等，三个夹持块相互靠近一端面开设有夹持台阶且夹持台阶位于盖板的上方；

所述的安装槽的槽底同轴转动设置有与其匹配的转动盘，转动盘上端面上设置有由其圆周边缘处朝向其圆周中心处布置的涡状导向凸条，导向凸条与夹持块之间设置有引导块且引导块与夹持块固接为一体，引导块与导向凸条相匹配并且两者沿导向凸条的涡状引导方向构成滑动导向配合，所述固定盘下端面固定设置有夹持电机且夹持电机为步进电机，夹持电机的输出轴活动穿过固定盘并且延伸至安装槽内，夹持电机的输出轴与转动盘之间同轴固定连接；

所述活动板上设置有连接外部总电源与夹持电机的过孔滑环一，过孔滑环一用于将外部总电源的电能传输至夹持电机上；

在落地床身顶部固定设置有呈环形布置的固定板，固定板内圆面上同轴固定设置有向上延伸且两端开口布置的环形筒，所述夹持机构设置有八个并且沿环形筒所在圆周方向阵列布置，刀具设置有四个且呈十字形布置，初始状态下刀具沿逆时针方向旋转依次为中心钻、细麻花钻、粗麻花钻、铰刀，夹持机构设置成可相互切换的工作位与过渡位，工作位的夹持机构与刀具上下对齐，过渡位的夹持机构与刀具沿环形筒所在圆周偏移四十五度，细麻花钻、粗麻花钻、铰刀能够对其他工作位的圆盘工件进行正常打孔，所述细麻花钻、粗麻花钻、铰刀的下端等高且均低于中心钻的下端高度；

夹持机构在工作过程中，用户将圆盘工件放置于夹持台阶上，启动夹持电机进行步进转动，夹持电机的输出轴将带动转动盘同步转动，转动盘将带动导向凸条同步转动，导向凸条将使与其匹配的引导块相互靠近运动，引导块将带动夹持块沿着夹紧引导槽相互靠近滑动，直至对圆盘工件进行夹紧固定；

S2：在S1的过程中，若需要对圆盘工件的中心位置进行打中心孔时，变径旋转驱动装置驱动刀架装置与环形筒同轴心，中心钻与圆盘工件的中心位置相对齐，中心钻向下进给打出中心孔；

所述的刀架装置包括位于环形筒下方的矩形底板，底板下端面固定设置有水平布置的矩形导程板，导程板与床身之间设置有用于活动连接两者的导轨一与导轨二，导轨二设置有两个并且沿导程板的宽度方向对称布置，导轨二与床身固定连接，导轨一设置有两个并且位于导程板与导轨二之间，导程板与导轨一相匹配并且沿平行于导程板的长度方向构成滑动导向配合，导轨一与导轨二相匹配并且沿平行于导程板的宽度方向构成滑动导向配合；

所述的刀架装置包括水平设置于底板正上方的矩形顶板，底板与顶板之间设置有用于连接固定两者的导柱，导柱的轴向平行于环形筒的轴向，导柱设置有四个并且呈十字形布置，导柱上活动套设有升降架，升降架与导柱相匹配并且两者沿平行于环形筒的轴向构成滑动导向配合，升降架上固定安装有主电机，主电机设置有四个并且呈十字形布置，主电机输出轴竖直向下布置且刀具同轴可拆卸安装于该输出轴上，刀架装置整体与环形筒轴心线之间偏移的距离等于刀具与对应盖板轴心线之间的偏移距离；

所述底板与顶板之间转动设置有轴向平行于导柱轴向的进给丝杆，进给丝杆，进给丝杆与升降架螺纹连接配合，所述顶板的上端面固定安装有进给电机且进给电机为步进电机，进给电机与进给丝杆的驱动端同轴固定连接，初始状态下升降架靠近顶板布置；

刀架装置在工作过程中，启动主电机，主电机将带动刀具同步高速转动，此时，启动进给电机，进给电机的输出轴将带动进给丝杆同步转动，进给丝杆驱动升降架沿着导柱缓慢向下运动，使刀具逐步沿平行于圆盘工件的轴向向下进给，完成对圆盘工件的打孔，而后，启动进给电机反转，进给电机将带动进给丝杆反转，进给丝杆驱动升降架沿着导柱缓慢向上运动，使刀具向上运动退刀，刀具向上运动与向下运动一个周期，对圆盘工件进行一次打孔处理；

S3：在S1的过程中，若需要对圆盘工件的偏心位置打出多个沿其圆周方向阵列布置的中心孔时，变径旋转驱动装置驱动刀架装置偏移环形筒的轴心线，中心钻与圆盘工件的偏心位置相对齐，中心钻向下进给打出中心孔，接着，中心钻向上运动退刀，变径旋转驱动装置驱动中心钻绕着圆盘工件的圆周方向逐步转动且每转动一次中心钻打出一个中心孔；

所述的变径旋转驱动装置包括转动设置于床身内且竖直布置的动力主轴，动力主轴设置有两个并且沿平行于导程板的宽度方向对称布置，动力主轴的顶端设置有水平布置的矩形转动架，转动架沿其长度方向的中部位置与动力主轴的顶端固定连接，转动架上活动设置有驱动块，驱动块位于动力主轴所在圆周方向的中心位置/偏心位置，并且驱动块位于动力主轴所在圆周方向的偏心距离可调节，驱动块与导程板固定连接；

所述两动力主轴之间设置有用于连接两者的带传动组件，带传动组件为同步传动组件，所述的变径旋转驱动装置还包括动力源，动力源包括固定安装于床身内的旋转步进电机，旋转步进电机的输出轴上同轴固定设置有蜗杆，其中一动力主轴上同轴固定套设有涡轮，蜗杆与涡轮相啮合；

变径旋转驱动装置在工作过程中，启动旋转步进电机步进运行/连续运行，旋转步进电机将带动蜗杆同步转动，涡轮将蜗杆的动力传递至其中一动力主轴并且带动该动力主轴转动，带传动组件将使两动力主轴同步转动，动力主轴将带动转动架绕其轴线方向转动，转动架将带动驱动块绕动力主轴的轴向转动，驱动块将带动导程板绕两动力主轴连线中点所在的竖直线为轴心线转动且转动半径为驱动块偏离动力主轴的距离，导程板将带动刀具同步转动，刀具逐步转动/连续转动；

所述转动架上开设有开口向上且沿其长度方向布置的滑槽，驱动块活动嵌设于滑槽内并且可沿其长度方向进行滑动，滑槽内转动设置有平行于其长度方向布置的变径调节丝杆，驱动块活动套接于变径调节丝杆的外部并且两者构成螺纹连接配合，转动架沿长度方向的一端的端部位置固定安装有变径调节电机，变径调节电机的输出轴与变径调节丝杆的驱动端同轴固定连接；

变径调节过程中，当需要增大驱动块偏离动力主轴的距离时，启动变径调节电机，变径调节电机将带动变径调节丝杆转动，变径调节丝杆将使驱动块沿着滑槽远离动力主轴滑动，驱动块的偏心距离增大，刀具与对应圆盘工件轴心线之间的偏移距离将同步增大；当需要减小驱动块偏离动力主轴的距离时，启动变径调节电机反转，变径调节电机将带动变径调节丝杆反向转动，变径调节丝杆将使驱动块沿着滑槽靠近动力主轴滑动，驱动块的偏心距离减小，刀具与对应圆盘工件轴心线之间的偏移距离将同步减小；

（二）高精加工阶段；

S4：当夹持机构装夹打好中心孔的圆盘工件依次转动至细麻花钻、粗麻花钻以及铰刀的下方时，以中心孔为轴心线，依次逐步对圆盘工件打出细孔、粗孔、以及高精度孔。

2.根据权利要求1所述的一种多工序高精度数控钻孔方法，所述的装夹工作台包括同轴转动套设于环形筒顶端外圆上的环形活动板，活动板位于固定板上方且两者间距布置，夹持机构设置于活动板上并且沿其所在圆周方向阵列布置，装夹工作台还包括安装于固定板上的换位电机且换位电机为步进电机，换位电机的输出轴竖直向上布置，换位电机与活动板之间设置有用于将换位电机动力传递至活动板上并且驱动活动板进行转动的齿轮传动组件，所述的齿轮传动组件包括同轴转动套设于环形筒外圆面上的齿圈、同轴固定套设于换位电机输出轴上的齿轮，齿圈与活动板同轴固定连接，齿圈与齿轮相啮合。

3.根据权利要求2所述的一种多工序高精度数控钻孔方法，所述动力主轴上同轴套设有过孔滑环二，过孔滑环二连接外部总电源与变径调节电机并且用于加工外部总电源的电能传输至变径调节电机上。

4.根据权利要求3所述的一种多工序高精度数控钻孔方法，所述转动架背离变径调节电机一端设置有用于平衡变径调节电机转动势能的平衡块二，所述转动架上还设置有用于平衡驱动块转动势能的平衡块一。

Images