CN110560731A - 一种用于管件周面法向孔加工的钻削设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于管件周面法向孔加工的钻削设备，通过在上基架中配置第一升降模块、钻削单元体和若干钻头，能够同时具有主运动和进给运动，即能够在管件周面一次加工出多个沿管件轴向的法向孔，该法向孔的数目可通过配置的钻头个数来控制；并且通过配置下基架以及设于下基架顶面的径向定位元件，能够实现对管件的承载和定位，避免加工过程出现管件对称度超差和产生较大挠度的情况；这样，在保证管件加工效率的同时也保证了加工质量和加工尺寸，非常适合管件的周面钻孔，尤其适合大规格、大长径比的管件加工。

Description

一种用于管件周面法向孔加工的钻削设备
技术领域
本发明涉及机械加工设备技术领域，具体涉及一种用于管件周面法向孔加工的钻削设备。
背景技术
管材类零件广泛的应用于各行各业中，如发动机需要的导管类零件、生活中需要的排水管等，实际使用时，常常需按实际需求在管件周面进行法向孔加工，以便于透气、排水等。
现有的打孔方式，常常将管件置于钻床、烫孔机等设备来进行打孔，但这种方式的孔加工效率较低，如果管件表面需要大批量的进行法向孔加工的话，因加工速率太慢，会大大增加企业的加工成本；如今也有一些专用设备能够满足一次装夹加工多个法向孔，但这样的设备往往是通过在管件首尾两端设置可旋转夹爪进行装夹加工，这样的装夹方式由于底部缺少对管件的支撑，只能加工小长径比(长度/直径的比值＜4)、小规格(直径D＜200mm)管件，如果管件规格较大(直径D≥200mm)或者大长径比的管件(长度/直径的比值≥4)，加工时或者由于夹爪无法提供有效的支撑损坏设备，或者由于管件过长以至于加工时管件出现较大的挠度，尤其表现在管件中段，致使无法达到所需要的加工效果。
综上，如何设计一款装置，能够实现一次性在管件周面，尤其大规格(直径D＞200mm)、大长径比(长度/直径的比值≥4)的管件周面加工出多个法向孔，是如今管件多孔加工的一个重点研究方向。
发明内容
名词解释
进给运动：多余材料不断被投入切削，从而加工完整表面所需的运动，进给运动可以有一个或几个。如钻孔时钻头沿自身所做的轴向运动。
主运动：切下切屑所需的最基本的运动，在切削运动中主运动的速度最高、消耗的功率最大。主运动只有一个。如钻孔时钻头的旋转运动。
本发明通过下述技术方案实现：
一种用于管件周面法向孔加工的钻削设备，包括钻削模块和基架；所述基架包括上下依次叠加的上基架和下基架；所述上基架内部容纳有钻削模块，所述下基架用于承载被加工的管件；所述下基架顶面设置有用于管件径向定位的径向定位元件，该径向定位元件的对称中面与钻削模块的对称中面重合；所述钻削模块包括第一升降模块和至少一个钻削单元体；所述第一升降模块与所述上基架进行连接，并能够相对于上基架做第一升降运动；所述钻削单元体的顶部固定连接于第一升降模块的底部；所述钻削单元体包括设置于其底部、且设置方向沿被加工管件轴向排布的多具钻头，所述钻削单元体能够带动钻头做第一旋转运动。
本发明的目的，是为了解决如何一次性在管件，尤其大长径比、大规格管件周面加工出多个法向孔。基于此目的，本发明采用上述方案，下基架能够放置被加工管件，这样就能够承受载荷，避免管件的自重和加工时产生的切削力造成管件产生较大的挠度，尤其在大规格、大长径比管件的加工时，此效果更为明显；上基架内容纳有钻削模块，而下基架顶面放置有径向定位元件，这样，当管件置于下基架顶面时，在径向定位元件的径向定位作用下使管件“对中”，这样管件的中心轴线由于与钻削模块的对称中面重合，就能够保证所加工出的孔不会相对于管件的中心轴线出现较大的偏摆，即避免所加工孔对称度超差；又根据加工原理，任何零件的加工必须同时具有主运动和进给运动，在本发明中即加工时钻头能够能够同时具有基于自身轴线的旋转运动和沿自身轴线的直线运动，基于此加工原理，在钻削单元体底部设置若干钻头，且该钻头设置方向沿被加工管件轴向，这样该钻头的数目即一次加工中能够在管件周面加工的孔的数目；钻削单元体能带动钻头做第一旋转运动，则该第一旋转运动即为管件加工需要的主运动，而钻削单元体与第一升降模块固定连接，第一升降模块又具有第一升降运动，则钻头能够跟随第一升降模块实现联动，即该第一升降运动为管件加工需要的进给运动。综上，管件加工过程中，通过配置第一升降模块、钻削单元体和若干钻头，能够同时具有主运动和进给运动，即能够在管件周面一次加工出多个沿管件轴向的法向孔，该法向孔的数目可通过配置的钻头个数来控制；并且通过配置下基架以及设于下基架顶面的径向定位元件，能够实现对管件的承载和定位，避免加工过程出现管件对称度超差和产生较大挠度的情况；这样，在保证管件加工效率的同时也保证了加工质量和加工尺寸，非常适合管件的周面钻孔，尤其适合大规格、大长径比的管件加工。
进一步的，所述第一升降模块包括第一升降机构和横梁；所述第一升降机构共计两个，并分别设置于上基架的首端和尾端；所述横梁位于两个第一升降机构之间，横梁两端部与第一升降机构进行固定连接；所述钻削单元体与所述横梁进行连接；所述第一升降运动为两个所述第一升降机构在竖直方向同步进行的往复直线运动。此为第一升降模块的优选结构，横梁两端的第一升降机构共同来控制横梁的升降，而横梁由于与钻削单元体进行连接，就能够实现钻削单元体的同步升降，最终产生钻头所需的进给运动。
进一步的，所述钻削单元体还包括第一电机、传动箱、第一传动机构；所述第一电机的罩壳顶部与横梁进行可拆卸的连接，所述第一电机的罩壳底部与传动箱的顶部进行固定连接；所述第一传动机构容纳于所述传动箱内部；第一传动机构一端与第一电机的电机轴进行固定连接，另一端与钻头进行固定连接；所述第一传动机构能够将第一电机的机械能转化为带动钻头旋转的机械能并最终带动钻头做第一旋转运动。此为钻削单元体的优选结构，第一电机外接电源来产生旋转运动，并通过第一传动机构传递至钻头，最终形成钻头的第一旋转运动；而通过第一电机罩壳顶部与横梁的可拆卸连接，能够实现对横梁上所连接的钻削单元体数目控制，最终控制被加工管件所需打孔的数目。
进一步的，还包括分度模块；所述分度模块与所述基架相邻并与基架彼此独立；所述分度模块包括基座、第二电机和第二支撑机构；所述基座与地面固定连接，且内部掏设第二容纳腔，所述第二电机固定于该第二容纳腔中，所述第二支撑机构也容纳于该第二容纳腔中，且底部与所述第二电机的电机轴进行连接；所述第二支撑机构能够通过跟随第二电机的旋转做第二旋转运动；第二支撑机构还能够通过外接动力源将外接能源转化为机械能，而自身做第二机构运动，所述第二机构运动能够对被加工的管件产生第二径向力，所述第二径向力能够使管件跟随所述第二旋转运动进行分度运动。分度模块的配置使本发明具有分度功能，第二支撑机构通过第二机构运动产生对管件第二径向力，使得管件此状态下能够随第二旋转运动进行联动，这样，当在管件的周面完成一列法向孔的加工之后，能够通过分度模块控制管件旋转一角度来完成另一列法向孔的加工，如此反复，就能够实现对管件整个周面法向孔的加工，整个过程中，无需操作者手动旋转管件即可完成，提高了整个装置的便捷程度。
进一步的，所述第二支撑机构包括第二传动机构和第二摇杆机构；所述第二传动机构为气压或油压组件，包括第二缸套、第二柱塞环和第二柱塞；所述第二柱塞伸入端位于所述第二缸套内部，且所述第二柱塞与所述第二缸套互为一体，所述第二电机的电机轴与所述第二柱塞的伸入端进行键连接；所述第二柱塞环与所述第二柱塞间隙配合，并容纳于第二缸套内；若干所述第二摇杆机构沿第二柱塞环的周向环形阵列，所述第二摇杆机构包括第二A连杆和第二B连杆；所述第二A连杆的尾部与第二柱塞环进行铰接，且头部与第二B连杆的头部进行铰接；所述第二B连杆的尾部与第二柱塞的顶部进行铰接；所述第二缸套外接气泵或油泵，所述第二传动机构能够将气压能或油压能转化为机械能，使第二柱塞环沿第二柱塞的轴向做第二往复直线运动；第二摇杆机构能够将第二往复直线运动转化为自身的第二收缩运动，所述第二径向力即通过第二伸缩运动施加于管件内壁的内撑力。此为第二支撑机构一种优选结构，第二柱塞环、第二A连杆和第二B连杆共同构成一曲柄滑块机构，并通过第二柱塞环相对于第二柱塞的轴向运动，实现第二A连杆和第二B连杆之间的类似雨伞伞骨的伸缩运动，从而对管件内壁进行支撑，而施加于管件内壁的支撑力能够使管件跟随第二支撑机构的转动而转动，从而实现分度功能。
进一步的，还包括支撑轴承；所述基座侧面设有容纳孔，所述支撑轴承的内壁套设于所述第二缸套的外壁，所述支撑轴承的外壁过盈连接于所述容纳孔。支撑轴承实现对第二支撑机构的支撑，使第二电机能够更加有效可靠的带动第二支撑机构进行转动。
进一步的，所述基架还包括滚轴组件；所述滚轴组件即下基架顶面设置的径向定位元件，并对称设于钻削模块两侧；所述滚轴组件包括滚轮轴和两个支承；所述滚轮轴两端部分别连接所述支承进行连接并能够相对于支承自由转动；支承固定连接于所述下基架顶面。滚轴组件为径向定位元件的优选结构，不仅能够实现对管件的径向定位以保证所加工法向孔的对称度，而且管件置于两滚轮之间，滚轮能够相对于支承自由转动设计，使得分度模块在对管件进行分度时，管件相对于滚轴组件滚动而非滑动，将大大减小此过程中产生的摩擦力，使得分度能够更加容易进行。
进一步的，还包括夹紧模块；所述夹紧模块布局于基架中，并与基架连接；所述夹紧模块能够在管件加工时给与管件第三径向夹紧力，使管件保持在加工位置。
进一步的，所述夹紧模块设置于上基架中，并每两个为一对，成对设置于钻削模块两侧；所述夹紧模块至少一对；所述夹紧模块包括第三升降机构和夹紧单元；所述第三升降机构一端与上基架进行连接，另一端与夹紧单元进行连接；所述第三升降机构能够外接动力源，并将外接能源转换为机械能来做竖直方向上的第三升降运动；所述夹紧单元能够跟随所述第三升降运动进行联动，并最终作用于管件，且给与固定管件所需的第三径向夹紧力。夹紧模块的一种优选结构，通过外接动力源，并通过第三升降机构将外接能源传递至夹紧单元，从而产生由上而下的第三径向夹紧力，将管件夹紧。
进一步的，还包括送料模块；所述送料模块布局于下基架中；能够在加工前将被加工管件运送至加工位置，并在加工完毕后将被加工管件运出加工位置外。配置送料机构将无需手工送料，使得本发明的操作更加简便，加工效率进一步提高。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明公开了一种用于管件周面法向孔加工的钻削设备，使得管件加工过程中，通过配置第一升降模块、钻削单元体和若干钻头，能够同时具有主运动和进给运动，即能够在管件周面一次加工出多个沿管件轴向的法向孔，该法向孔的数目可通过配置的钻头个数来控制；并且通过配置下基架以及设于下基架顶面的径向定位元件，能够实现对管件的承载和定位，避免加工过程出现管件对称度超差和产生较大挠度的情况；这样，在保证管件加工效率的同时也保证了加工质量和加工尺寸，非常适合管件的周面钻孔，尤其适合大规格、大长径比的管件加工。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明一个实施例的整体布局轴测图。
图2为本发明一个实施例的整体布局主视图。
图3为本发明一个实施例的整体布局主视图的B-B向剖视图。
图4为本发明一个实施例的整体布局主视图的B-B向剖视图的轴测图。
图5为本发明一个实施例的钻削模块结构组成图。
图6为本发明一个实施例的钻削模块结构组成图的I处放大图。
图7为本发明一个实施例的第一传动机构构成图。
图8为本发明一个实施例的分度机构收缩状态示意图。
图9为本发明一个实施例的分度机构撑开状态示意图。
图10为本发明一个实施例的分度机构主视图。
图11为本发明一个实施例的分度机构主视图的II处放大图。
图12为本发明一个实施例的基架构成图。
图13为本发明一个实施例的基架构成图的III处放大图。
图14为本发明一个实施例的基架构成图的IV处放大图。
图15为本发明一个实施例的送料模块布局图。
图16为本发明一个实施例的送料模块布局图的V处放大图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-钻削模块、11-第一升降模块、111-第一升降机构、1111-第一缸套、1112-第一柱塞、112-横梁、1121-加强龙骨、113-第一导轨、114-第一滑块、12-钻削单元体、121-第一电机、122-传动箱、123-第一传动机构、124-钻头、125-第一加强筋、
2-分度模块、21-基座、22-第二电机、23-第二支撑机构、231-第二传动机构、2311-第二缸套、2312-第二柱塞环、2313-第二柱塞、232-第二摇杆机构、2321-第二A连杆、2322-第二B连杆、24-支撑轴承、
3-夹紧模块、31-第三升降机构、311-第三缸套、312-第三柱塞、32-夹紧单元、321-延长杆、322-夹紧板、
4-送料模块、41-导轮、411-主动轮、412-从动轮、42-第四升降机构、43-第四电机、
5-基架、51-上基架、52-下基架、521-左下基架、522-右下基架、523-轴向定位元件、53-滚轴组件、531-滚轮轴、532-支承。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
图1～图16为本发明的一个优选实施例：
本实施例可用于加工盲沟系统使用的排水管，假设被加工的管件规格长度×外径×壁厚＝2000mm×Φ315mm×10mm。如图1和图2所示，本申请装置包括钻削模块1、分度模块2、夹紧模块3、送料模块4和基架5五个大部分。
所述基架5包括图2所示的上基架51和下基架52，所述下基架52用于放置管件和管件加工时承受载荷。所述钻削模块1用于对管件实施法向孔加工，夹紧模块3用于在孔加工时对管件实施夹紧以保持管件固定，钻削模块1和夹紧模块3均布局且安装于上基架51。所述送料模块4用于加工前后运输管件，其布局于下基架52中。所述分度模块2用于对管件加工分度，其固定于地面并设置于基架5的一侧，与基架5相邻且保持彼此独立。
如图12～14所示，为基架5的结构示意图，所述基架5优选的采用铝合金方管焊接拼装而成，这样在实现本身结构牢固可靠、能够有效配置各加工模块和满足承载功能同时，还能够使得整体结构轻量化，大大简化制作成本和提高安装效率。由于下基架52需要放置管件，故下基架52的顶面还设置有径向定位原件，该径向定位元件具有“对中”效果，其对称中面与钻削模块1的对称中面重合，这样管件放置于径向定位元件上时，管件中心轴线由于与钻削模块的对称中面重合，就能够保证所加工出的孔不会相对于管件的中心轴线出现较大的偏摆，即避免所加工孔对称度超差，为实现此功能，该径向定位原件可以是V型块等常见的用于回转体径向定位的原件，本申请优选的采用图13所示的两组滚轴组件53作为该径向定位件，两组滚轴组件53对称设于钻削模块1的对称中面的两侧；所述滚轴组件53包括一个滚轮轴531和两个支承532，滚轮轴531的两端安装于支承532，支承532采用焊接等方式固定连接于下基架52顶面，滚轮轴531两端部能够相对于支承532自由回转。这样不仅能够实现对管件的径向定位以保证所加工法向孔的对称度，而且管件置于两滚轮轴531之间，滚轮轴531能够相对于支承532自由回转的设计，使得分度模块2在对管件进行分度时，管件相对于滚轴组件滚动而非像放置于V型块上相对滑动，根据摩擦原理，两物体相对滚动的摩擦力远小于两物体相对滑动的摩擦力，这样使得分度能够更加流畅无卡滞的进行。如图14所示，在下基架52的最前端，还设置有轴向定位元件523，所述轴向定位元件523为一块焊接在下基架52前端的一块金属板，这样，当运送待加工管件至下基架52中时，该轴向定位元件523对管件起到阻挡作用，使管件的端面与能其相抵并贴合，从而达到对管件的轴向定位的作用，这样在孔加工前，管件的轴向和径向都被定位，处于正确的加工位置，管件在批量加工时，加工的法向孔尺寸就能有较好的一致性。
如图12所示，为了进一步提高管件法向孔加工的便捷程度，下基架52分为左下基架521和右下基架522，左下基架521处于上基架51正下方，右下基架522处于上基架51右侧下方的空旷位置。这样，当送料模块4运送管件时，右下基架522可作为管件的存储位，用于在加工前后暂时存放管件，左下基架521作为加工位，管件能够从该存储位运送至加工位加工，分工更为明确，使用的便捷程度也大大提高。
如图5所示，所述钻削模块1包括第一升降模块11和至少一个钻削单元体12。所述第一升降模块11与所述上基架51进行连接，并能够相对于上基架51做第一升降运动，即产生加工所需的进给运动。所述钻削单元体12的顶部固定连接于第一升降模块11的底部；所述钻削单元体12包括设置于其底部、且设置方向沿被加工管件轴向排布的多具钻头124，所述钻削单元体12能够带动钻头124做第一旋转运动，即产生加工所需的主运动。此处第一升降模块11可以是任何能够提供进给运动的结构，如手摇式钻床的齿轮、齿条实现上下运动的传动结构，钻削单元体12也可以是任何能够加载钻头124并实现钻头124旋转的结构，如常见的电钻等将钻头124直接加载与电机轴上带动旋转。这样钻削模块1能够同时提供管件加工所需的进给运动和主运动，根据加工原理，能够满足管件的加工，而所加工的法向孔数目由配置钻削单元体12的个数和其上配置的钻头124的个数决定，操作者根据需要进行配置，即可一次完成多个法向孔的批量加工，提高工作效率。本发明优选的将第一升降模块11设置为图5所示的包括第一升降机构111和横梁112；所述第一升降机构111共计两个，并分别设置于上基架51的首端和尾端；所述横梁112位于两个第一升降机构111之间，横梁112的两端部与相对应的第一升降机构111进行固定连接，横梁112的中部与钻削单元体12进行连接。所述进给运动为两个所述所述第一升降机构111在竖直方向同步进行的往复直线运动，第一升降机构111可以是油缸组件等任何做直线运动的机构，本申请优选的选用体积更小的气缸组件，即第一升降机构111包括固定于上基架51顶面的第一缸套1111和第一柱塞1112，第一缸套1111外接气泵，第一柱塞1112的头部间隙配合于第一缸套1111内孔，在受到气泵作用力时就能够进行往复直线运动，而横梁112的端部与第一柱塞1112的尾部固定连接，故第一柱塞1112能够带动横梁112联动。
如图6所示，为了增强第一升降机构111的运动可靠性，还另配置有第一导轨113、第一滑块114。第一导轨113共计两个分设并固定于上基架51的首端和尾端，第一导轨113为竖向设置的直线导轨。第一滑块114设过孔，并套设于第一导轨113上，第一滑块114的一侧面对称设有两卡板，第一柱塞1112的尾部呈卡槽结构，横梁112的两端部都设有卡条，所述卡板、卡槽和卡条都设有螺栓过孔，这样横梁112的端部与第一柱塞1112的尾部固定连接的具体方式为：第一柱塞1112的卡槽卡合在第一滑块114两卡板的外侧，横梁112的卡条卡合在两卡板的内侧，再用螺栓穿三者共有的螺栓过孔中，通过螺纹连接使得第一柱塞1112、第一滑块114和横梁112固定位一体，这样在第一导轨113的导向作用下，第一柱塞1112的运动更加稳定可靠。
如图5、图7所示，钻削单元体12优选的设计为还包括第一电机121、传动箱122、第一传动机构123；所述第一电机121的罩壳顶部焊接有水平设置的连接板，该连接板四角设有螺栓过孔，连接板连接有与之配套并能够挂接于横梁112上的水平设置的挂接板，该挂接板的四角焊接有竖向设置的螺栓柱，这样连接板的螺栓过孔能够套设于螺栓柱中，使挂接板和连接板进行螺纹连接，进而使得第一电机121能够可拆卸的连接于横梁112上。所述第一电机121的罩壳底部与传动箱122的顶部采取焊接或螺纹连接等方式进行固定连接；所述第一传动机构123容纳于所述传动箱122内部；第一传动机构123一端与第一电机121的电机轴进行固定连接，另一端与钻头124进行固定连接。所述第一传动机构123能够将第一电机121机械能转化为钻头124的机械能，最终带动钻头124旋转，从而提供加工所需的主运动。第一传动机构123可以是任何能够外接电机并将电机的机械能转化为带动钻头旋转的机械能的结构，如带传动、齿轮齿条传动、链条传动等，本申请优选的采用图7所示的齿轮啮合传动，即第一传动机构123为设置于传动箱122内的依次逐级啮合的18～20个齿轮，第一电机121的电机轴与中间的齿轮键连接，这样第一电机121旋转能够带动中间齿轮旋转，其他的齿轮由于啮合而从动旋转，而另一端连接的钻头也就跟随旋转，从而具有了加工所需的主运动
根据被加工管件的规格设定安装的钻削单元体12的数量，如图5所示，图中共配置有4个钻削单元体12，每个钻削单元体12加载有20个钻头，这样一次就能批量加工出80个法向孔，可极大提高生产效率。并，钻削单元体12数目能够根据生产计划随时减少或增加，钻削单元体12也能根据需要配置不同规格的钻头124，以满足不同规格管件的需要，增加本申请的使用灵活性和多变性。同时，由于批量加工的孔数目多，加工时反馈给设备的切削力较大，为了避免产生“让刀”等影响加工质量的现象，横梁112的顶部还配置有起加强作用的加强龙骨1121来增强横梁112整体刚性，避免横梁112受切削力反噬而于中部出现较大挠度。第一电机121的两侧也拉接有第一加强筋125，该第一加强筋125通过焊接、螺栓连接等方式，一端与横梁112固定连接，另一端与第一电机121的罩壳固定连接，这样钻削单元体12得到了加固，加工时的稳定性得以提高。
如图8～11所示，所述分度模块2与所述基架5相邻并彼此独立；所述分度模块2包括基座21、第二电机22和第二支撑机构23。所述基座21与地面固定连接，且内部掏设第二容纳腔，所述第二电机22固定于该第二容纳腔中。所述第二支撑机构23也容纳于该第二容纳腔中，且第二支撑机构23的一端部与所述第二电机22的电机轴进行连接。所述第二支撑机构23能够通过跟随第二电机22的旋转做第二旋转运动；第二支撑机构23还能够通过外接动力源将外接能源转化为机械能，而自身做第二机构运动，所述第二机构运动能够对被加工的管件产生第二径向力，所述第二径向力能够使管件跟随所述第二旋转运动进行分度运动。第二支撑机构23可以是现有技术中常见的采用三爪或四爪夹持外壁、涨套对外壁或内壁进行涨紧来产生第二径向力的机构，从而实现分度，本申请结合管件特点，优选的采用图11所示的第二支撑机构23，第二支撑机构23包括第二传动机构231和第二摇杆机构232；所述第二传动机构231为气压组件，包括第二缸套2311、第二柱塞环2312和第二柱塞2313；所述第二柱塞2313的伸入端位于所述第二缸套2311内部，且所述第二柱塞2313与所述第二缸套2311互为一体，所述第二电机22的电机轴与所述第二柱塞2313的伸入端进行键连接；所述第二柱塞环2312与所述第二柱塞2313间隙配合，所述第二柱塞环2312容纳于第二缸套2311内；所述第二摇杆机构232包括第二A连杆2321和第二B连杆2322，所述第二A连杆2321的尾部与第二柱塞环2312的端部进行铰接，且头部与第二B连杆2322的头部进行铰接，所述第二B连杆2322的尾部与第二柱塞2313的伸出端端部即其顶端进行铰接，若干第二摇杆机构232沿第二柱塞环2312周向环形阵列；所述第二缸套2311外接气泵，所述第二传动机构231能够将气压能转化为机械能，使第二柱塞环2312沿第二柱塞2313的轴向做第二往复直线运动；第二摇杆机构232能够将第二往复直线运动转化为自身的第二伸缩运动，所述第二径向力即通过第二伸缩运动施加于管件内壁的内撑力。第二柱塞环2312、第二A连杆2321和第二B连杆2322共同构成一曲柄滑块机构，并通过第二柱塞环2312相对于第二柱塞2313的轴向运动，实现第二A连杆2321和第二B连杆2322之间的类似雨伞伞骨的伸缩运动，从而对管件内壁进行支撑，而施加于管件内壁的支撑力能够使管件与所述第二摇杆机构232保持相对静止以跟随第二支撑机构23的转动而转动，从而实现分度功能，这样，当在管件的周面完成一列法向孔的加工之后，能够通过分度模块2控制管件旋转一角度来完成另一列法向孔的加工，如此反复，就能够实现对管件整个周面法向孔的加工，整个过程中，无需操作者手动旋转管件即可完成，提高了整个装置的便捷程度。
为了实现对第二支撑机构23的支撑，使第二电机22能够更加有效可靠的带动第二支撑机构23进行转动，还配置有支撑轴承24，优选为圆柱滚子轴承结构；所述基座21侧面设有容纳孔，所述支撑轴承24的内壁套设于所述第二缸套2311的外壁，所述支撑轴承24的外壁过盈连接于所述容纳孔。
如图2～图4所示，所述夹紧模块3布局于基架5中，并与基架5连接；所述夹紧模块3能够在管件加工时给与管件第三径向夹紧力，使管件保持在加工位置。所述夹紧模块3可以是任何现有技术的三爪、四爪夹持、涨套涨紧能够对管件外壁进行夹紧固定的结构，本申请优选的将夹紧模块3设置于上基架51中，并每两个为一对，成对设置于钻削模块1两侧；所述夹紧模块3分设上基架51的左端、中部和右端共计三对；所述夹紧模块3包括第三升降机构31和夹紧单元32；所述第三升降机构31一端与上基架51进行连接，另一端与夹紧单元32进行连接；所述第三升降机构31能够外接动力源，并将外接能源转换为机械能，做竖直方向上的第三升降运动。此处第三升降机构31可以是油缸组件等任何能够升降的机构，优选为气缸组件，包括第三缸套311和第三柱塞312，第三缸套311外接气泵，第三柱塞312的头部间隙配合于第三缸套311内孔，外接气泵输入能源对第三柱塞312做功使其产生第三升降运动，即沿第三缸套311轴向移动，第三柱塞312的尾部与夹紧单元32固定连接。所述夹紧单元32能够跟随所述第三升降运动联动，并最终作用于管件，且给与固定管件所需的第三径向夹紧力，优选的将夹紧单元32设置为延长杆321和夹紧板322的复合结构，延长杆321两端部分别与所述第三柱塞312的尾部和夹紧板322进行固定连接，所述夹紧板322为一1/4圆环结构，夹紧板322的内侧弧边直径与被加工管件外径一致，能够随第三升降运动与管件外壁形成半包覆的线接触，并将管件压紧固定于下基架52顶面，即两列滚轴组件53之间。
如图15和16所示，所述送料模块4布局于下基架52中；能够在加工前将被加工管件运送至加工位置，并在加工完毕后将被加工管件运出加工位置外。送料模块4可以是皮带传动、履带传动等任何能够完成管件运送的结构，优选为包括8个导轮41、8对第四升降机构42和4个第四电机43组成的运输结构，所述导轮41包括结构完全相同的4个主动轮411和4个从动轮412，且两者都由导轮主体和两侧的导轮轴组成。所述第四升降机构42为固定并均布于下基架52底面或者地面的气缸组件，分设于导轮41两侧，第四升降机构42的柱塞设有支承孔，导轮41两侧的导轮轴穿设于该支承孔中与第四升降机构42进行连接，使得导轮41能够在第四升降机构42之间绕自身回转轴自由转动并被限制移动，第四电机43的电机轴穿过上述第四升降机构42柱塞的支承孔，并分别与4个主动轮411进行连接。这样，运输过程中，首先第四升降机构42上升，将管件与滚轴组件53分离，然后启动第四电机43，带动主动轮411进行转动，使管件产生移动，当管件到达指定位置时，第四电机43停止运转，第四升降机构42下降，使管件重新与滚轴组件53接触，从而完成运输。为了在运输过程中保证管件运输平稳，不会在运输过程中左右晃动，将所述导轮主体的周面制成弧面，且弧面直径大于管件或与管件直径吻合，这样，运输时管件将被该弧面进行限位而不会左右晃动。
本申请的加工步骤如下：
步骤1：将装置初始化：所述钻削模块1和夹紧模块3处于升起的状态，所述分度模块2处于图8所示的收缩状态，所述第四升降机构42处于升起状态，管件位于右下基架522上，并放置于此位置的导轮41中，且保持与滚轴组件53分离；
步骤2：启动本装置，第四电机43开始运转并带动主动轮411旋转，使得管件如图1所示，将在主动轮411的牵引作用下向左下基架521移动；
步骤3：当管件的前端面移动至与图14所示的轴向定位元件523接触时，第四升降机构42下降，管件此时将与导轮41分离并与滚轴组件53接触，并被两侧的滚轴组件53径向定位；
步骤4：第三缸套311的外接气泵启动，使第三柱塞312下降，并最终带动夹紧板322将管件压紧于左下基架521上，并最终压紧与两侧的滚轴组件53上；
步骤5：第一缸套1111的外接气泵启动，使第一柱塞1112下降，并最终带动图5所示的钻削单元体12下降产生进给运动；与此同时，第一电机121的外接电源启动，带动钻头124旋转产生主运动，从而完成对管件周面一列法向孔的加工；
步骤6：加工完成后钻削模块1和夹紧模块3升起，解除对管件的孔加工和夹紧；同时，图11所示的第二缸套2311的外接气泵启动，带动第二柱塞环2312向前移动，使第二摇杆机构232如图9处于撑开状态，对管件形成内撑；与此同时第二电机22启动带动第二支撑机构23连同管件旋转一固定的夹角，实现分度；
步骤7:重复步骤5、6直至完成管件整个周面的法向孔加工；
步骤8：将钻削模块1和夹紧模块3升起，并将第四升降机构42升起使管件与滚轴组件53分离并重新与导轮41接触，同时启动第四电机43，将管件如图9所示从左下基架521运送至右下基架522，再将管件通过行车等取出；
步骤9：重复步骤1～8，开始下一管件的加工，直至完成整批管件的全部加工。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于管件周面法向孔加工的钻削设备，其特征在于：包括钻削模块(1)和基架(5)；
所述基架(5)包括上下依次叠加的上基架(51)和下基架(52)；所述上基架(51)内部容纳有钻削模块(1)，所述下基架(52)用于承载被加工的管件；所述下基架(52)顶面设置有径向定位元件，该径向定位元件的对称中面与钻削模块(1)的对称中面重合，并能够用于管件径向定位；
所述钻削模块(1)包括第一升降模块(11)和至少一个钻削单元体(12)；
所述第一升降模块(11)与所述上基架(51)进行连接，并能够相对于上基架(51)做第一升降运动；
所述钻削单元体(12)的顶部固定连接于第一升降模块(11)的底部；所述钻削单元体(12)包括设置于其底部、且设置方向沿被加工管件轴向排布的多具钻头(124)，所述钻削单元体(12)能够带动钻头(124)做第一旋转运动。
2.根据权利要求1所述的一种用于管件周面法向孔加工的钻削设备，其特征在于：所述第一升降模块(11)包括第一升降机构(111)和横梁(112)；所述第一升降机构(111)共计两个，并分别设置于上基架(51)的首端和尾端；所述横梁(112)位于两个第一升降机构(111)之间，横梁(112)的两端部与第一升降机构(111)进行固定连接，横梁(112)的中部与钻削单元体(12)进行连接；
所述第一升降运动为两个所述第一升降机构(111)在竖直方向同步进行的往复直线运动。
3.根据权利要求2所述的一种用于管件周面法向孔加工的钻削设备，其特征在于：所述钻削单元体(12)还包括第一电机(121)、传动箱(122)、第一传动机构(123)；
所述第一电机(121)的罩壳顶部与横梁(112)进行可拆卸的连接，所述第一电机(121)的罩壳底部与传动箱(122)的顶部进行固定连接；
所述第一传动机构(123)容纳于所述传动箱(122)内部；第一传动机构(123)一端与第一电机(121)的电机轴进行固定连接，另一端与钻头(124)进行固定连接；
所述第一传动机构(123)能够将第一电机(121)的机械能转化为带动钻头(124)旋转的机械能并最终带动钻头(124)做第一旋转运动。
4.根据权利要求1所述的一种用于管件周面法向孔加工的钻削设备，其特征在于：还包括分度模块(2)；所述分度模块(2)与所述基架(5)相邻并与基架(5)彼此独立；
所述分度模块(2)包括基座(21)、第二电机(22)和第二支撑机构(23)；所述基座(21)与地面固定连接，且内部掏设第二容纳腔，所述第二电机(22)固定于该第二容纳腔中，所述第二支撑机构(23)也容纳于该第二容纳腔中，且底部与所述第二电机(22)的电机轴进行连接；
所述第二支撑机构(23)能够通过跟随第二电机(22)的旋转做第二旋转运动；第二支撑机构(23)还能够通过外接动力源将外接能源转化为机械能，而自身做第二机构运动，所述第二机构运动能够对被加工的管件产生第二径向力，所述第二径向力能够使管件跟随所述第二旋转运动进行分度运动。
5.根据权利要求4所述的一种用于管件周面法向孔加工的钻削设备，其特征在于：所述第二支撑机构(23)包括第二传动机构(231)和第二摇杆机构(232)；
所述第二传动机构(231)为气压或油压组件，包括第二缸套(2311)、第二柱塞环(2312)和第二柱塞(2313)；所述第二柱塞(2313)伸入端位于所述第二缸套(2311)内部，且所述第二柱塞(2313)与所述第二缸套(2311)互为一体，所述第二电机(22)的电机轴与所述第二柱塞(2313)的伸入端进行键连接；所述第二柱塞环(2312)与所述第二柱塞(2313)间隙配合，并容纳于第二缸套(2311)内；
若干所述第二摇杆机构(232)沿第二柱塞环(2312)的周向环形阵列，所述第二摇杆机构(232)包括第二A连杆(2321)和第二B连杆(2322)；
所述第二A连杆(2321)的尾部与第二柱塞环(2312)的端部进行铰接，且头部与第二B连杆(2322)的头部进行铰接；
所述第二B连杆(2322)的尾部与第二柱塞(2313)的顶部进行铰接；
所述第二缸套(2311)外接气泵或油泵，所述第二传动机构(231)能够将气压能或油压能转化为机械能，使第二柱塞环(2312)沿第二柱塞(2313)的轴向做第二往复直线运动；第二摇杆机构(232)能够将第二往复直线运动转化为自身的第二伸缩运动，所述第二径向力即通过第二伸缩运动施加于管件内壁的内撑力。
6.根据权利要求5所述的一种用于管件周面法向孔加工的钻削设备，其特征在于：还包括支撑轴承(24)；所述基座(21)侧面设有容纳孔，所述支撑轴承(24)的内壁套设于所述第二缸套(2311)的外壁，所述支撑轴承(24)的外壁过盈连接于所述容纳孔。
7.根据权利要求5所述的一种用于管件周面法向孔加工的钻削设备，其特征在于：所述基架(5)还包括滚轴组件(53)；所述滚轴组件(53)为下基架(52)顶面设置的径向定位元件，并对称设于钻削模块(1)两侧；所述滚轴组件(53)包括滚轮轴(531)和两个支承(532)；所述滚轮轴(531)两端部分别连接所述支承(532)进行连接并能够相对于支承(532)自由转动；支承(532)固定连接于所述下基架(52)顶面。
8.根据权利要求1所述的一种用于管件周面法向孔加工的钻削设备，其特征在于：还包括夹紧模块(3)；所述夹紧模块(3)布局于基架(5)中，并与基架(5)连接；所述夹紧模块(3)能够在管件加工时给与管件第三径向夹紧力，使管件保持在加工位置。
9.根据权利要求8所述的一种用于管件周面法向孔加工的钻削设备，其特征在于：所述夹紧模块(3)设置于上基架(51)中，并每两个为一对，成对设置于钻削模块(1)两侧；所述夹紧模块(3)至少一对；
所述夹紧模块(3)包括第三升降机构(31)和夹紧单元(32)；所述第三升降机构(31)一端与上基架(51)进行连接，另一端与夹紧单元(32)进行连接；所述第三升降机构(31)能够外接动力源，并将外接能源转换为机械能，做竖直方向上的第三升降运动；所述夹紧单元(32)能够跟随所述第三升降运动联动，并最终作用于管件，且给与固定管件所需的第三径向夹紧力。
10.根据权利要求1所述的一种用于管件周面法向孔加工的钻削设备，其特征在于：还包括送料模块(4)；所述送料模块(4)布局于下基架(52)中；能够在加工前将被加工管件运送至加工位置，并在加工完毕后将被加工管件运出加工位置外。
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