CN110842251B - 一种中空圆柱形工件柱面半自动化钻孔修正一体化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种中空圆柱形工件柱面半自动化钻孔修正一体化装置，属于机电领域，一种中空圆柱形工件柱面半自动化钻孔修正一体化装置，在进行打孔时，能够从内部对工件需要打孔的四周形成一个从下向上的支撑力，进而有效抵消工件在打孔时向下发生的形变，在水母状反向支圈内起伏补强链的作用下可以有效提高其强度，提高对于工件产生向下形变的抑制作用，同时在打孔后，通过控制定型支杆转动，多点修正层内的修正半球能够不断的与工件内壁接触，进而有效修正打孔后孔口处发生的形变，有效保证中空圆柱形的工件在打孔后仍然能够保证其截面的正圆，进而提高打孔质量以及打孔后中空圆柱形工件的质量，而且减少了后期重新进行形变修正的工作量。
Description
技术领域
本发明涉及机电领域，更具体地说，涉及一种中空圆柱形工件柱面半自动化钻孔修正一体化装置。
背景技术
机械电子工程俗称机电一体化，是机械工程与自动化的一种。机械电子工程专业包括基础理论知识和机械设计制造方法，计算机软硬件应用能力，能承担各类机电产品和系统的设计、制造、试验和开发工作。机械电子工程是科技高速发展以及学科相互链接的产物，它打破了传统的学科分类，集诸多技术特点于一体。它的出现代表着新技术、新思想、新研究方式和新研究目标的产生。各国的研究者们一直致力于明确机械电子工程的定义和概念，估算机电产业对国家和社会所带来的价值，并对机械电子学科的未来发展做出研究。机械电子工程的知识体系来源于学科间的交叉融合。它是机械、电子、控制、信息、计算机、人工智能、管理等诸多理论体系的集合。机械电子工程一般包括电工与电子技术、机械制图、工程力学、机械设计基础、机械原理、机械制造基础、液压与气动技术、机械制造技术基础、电气控制与PLC、单片机原理与接口技术、数控原理与维修、机电一体化系统设计、先进制造技术导论、C语言程序设计、理论力学、材料力学。
中空圆柱形工件在数控机床上进行打孔时，由于其内部的中空结构，导致在打孔时，内部没有承载力，相较于平面钻孔，中空圆柱形工件在打孔后更加容易向下发生形变，而且形变量较平面工件大，打孔质量很差，而且后期需要对发生形变的中空圆柱形工件进行形变修正，导致对于打孔投入的工作量和成本均过大。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种中空圆柱形工件柱面半自动化钻孔修正一体化装置，它可以通过定型支杆和水母状反向支圈的设置，在进行打孔时，能够从内部对工件需要打孔的四周形成一个从下向上的支撑力，进而有效抵消工件在打孔时向下发生的形变，在水母状反向支圈内起伏补强链的作用下可以有效提高其强度，进一步提高对于工件产生向下形变的抑制作用，同时在打孔后，通过控制定型支杆转动，其外侧的多点修正层能够不断的与工件打孔后的内壁接触，进而有效修正打孔后孔口处发生的形变，有效保证中空圆柱形的工件在打孔后仍然能够保证其截面的正圆，进而有效提高打孔质量以及打孔后中空圆柱形工件的质量，而且减少了后期重新进行形变修正的工作量。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种中空圆柱形工件柱面半自动化钻孔修正一体化装置，包括打孔装置本体，所述打孔装置本体上端的工作台面安装有三轴打孔组件和PLC控制器，所述三轴打孔组件下端安装有钻头，所述三轴打孔组件左端转动连接有多个由电机控制的定型支杆，所述定型支杆外表面固定连接有多个大小不同的多点修正层，所述三轴打孔组件左端开凿有多个与多点修正层对应的工件卡槽，且工件卡槽位于多点修正层外侧，所述定型支杆上端固定连接有多个均匀分布的水母状反向支圈，所述水母状反向支圈包括半球支点、承载支板和多个电动推杆，所述电机和半球支点均与PLC控制器电性连接，所述承载支板上端与半球支点固定连接，多个所述电动推杆与承载支板下端固定连接，所述半球支点和承载支板中部开凿有竖向穿孔，所述竖向穿孔位于工件目标打孔位置的正下方，所述竖向穿孔内部镶嵌有多个均匀分布的弹性钢片，可以通过定型支杆和水母状反向支圈的设置，在进行打孔时，能够从内部对工件需要打孔的四周形成一个从下向上的支撑力，进而有效抵消工件在打孔时向下发生的形变，在水母状反向支圈内起伏补强链的作用下可以有效提高其强度，进一步提高对于工件产生向下形变的抑制作用，同时在打孔后，通过控制定型支杆转动，其外侧的多点修正层能够不断的与工件打孔后的内壁接触，进而有效修正打孔后孔口处发生的形变，有效保证中空圆柱形的工件在打孔后仍然能够保证其截面的正圆，进而有效提高打孔质量以及打孔后中空圆柱形工件的质量。
进一步的，多个所述弹性钢片的厚度不同，且从上到下厚度依次变厚，使得多个弹性钢片的弹性从上到下越来越弱而强度越来越高，从而使得半球支点上方相较于下方能够发生较大的形变，当半球支点受力形变并抵住工件目标打孔位置的内壁后，在受到打孔时的力时，既能卸去部分力，又不易发生较大形变，有效保证打孔部分的工件很难发生形变。
进一步的，位于最上方的两个所述弹性钢片之间镶嵌有起伏补强链，在水母状反向支圈与工件挤压接触时，起伏补强链受到纵向挤压，使得起伏补强链被压缩从而强度增加，进而有效提高半球支点的强度，同时在受到压缩后其对于工件内壁的反向作用力更强，使其对于抑制工件钻孔时发生形变的作用更强。
进一步的，所述起伏补强链包括多点撑板，所述多点撑板呈波浪状，所述多点撑板的每个波峰和波谷之间均放置有内补强球，多点撑板的每个波峰和波谷均可作为支点，有效提高起伏补强链在受力后的稳定性，进而有效保证半球支点受到上方来自工件的形变力以及来自下方电动推杆的支撑力时，能够保持稳定。
进一步的，所述内补强球的直径大于波峰和波谷中点间的距离，从而可以有效保证多点撑板发生的形变不会过大，当两个弹性钢片与内补强球接触时，多点撑板停止继续发生形变，从而有效保证其在不受力时能够及时恢复，有效保证使用寿命不易降低。
进一步的，所述半球支点上的竖向穿孔内壁中部呈向外的突出状，且突出部分的边缘进行圆角处理，半球支点在受力时，其上竖向穿孔的深度会被压缩，向外的突出状设计可以有效引导竖向穿孔内壁的形变方向，使其向外发生形变，进而使得竖向穿孔内部不易因形变而发生堵塞的情况，进而有效保证工件柱面打孔的正常进行。
进一步的，所述定型支杆上下表面分别为平面和柱面，且定型支杆截面大于1/2的圆形，使得中空圆柱形工件套在定型支杆外部时，能够锁住中空圆柱形工件，使其很难发生上下方向的移动，进而有效保证在受到来自上方的打孔的力时，不易发生移动，进而有效保证打孔的质量以及效率。
进一步的，所述多点修正层包括多个均匀分布的与定型支杆表面固定连接的修正半球，多个所述修正半球外表面接触包裹有双通透层，在打孔过后，可以通过PLC控制器控制电机转动，进而带动定型支杆转动，此时多点修正层能够不断的与工件打孔后的内壁接触，进而有效修正打孔后孔口处发生的形变，有效保证中空圆柱形的工件在打孔后仍然能够保证其截面的正圆，从而有效提高打孔的质量。
进一步的，多个所述修正半球相互不接触，且每相邻的两个修正半球与双通透层围成的空间内均填充有石墨烯粉末，相邻两个所述修正半球之间的距离为修正半球直径的1/4-1/3，距离过小，其内部填充的石墨烯粉末过少导致石墨烯所能使用的时间较短，一个修正半球能够对工件内壁形变处挤压接触一次，即能够对该部位进行一次形变修正，而间隙过大，导致修正半球总个数变少，使得转动一圈，修正次数减少，导致电机工作时间延长，造成打孔整体效率降低。
进一步的，所述双通透层靠近修正半球的一侧为网状结构，所述双通透层远离修正半球的一侧由多孔陶瓷制成，定型支杆转动过程中，由于离心力，石墨烯粉末能够穿出双通透层与工件内壁相接触，有效降低工件内壁与定型支杆之间的摩擦力，进而降低在对工件形变进行修正过程中，工件内壁不易被磨损。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
(1)本方案可以通过定型支杆和水母状反向支圈的设置，在进行打孔时，能够从内部对工件需要打孔的四周形成一个从下向上的支撑力，进而有效抵消工件在打孔时向下发生的形变，在水母状反向支圈内起伏补强链的作用下可以有效提高其强度，进一步提高对于工件产生向下形变的抑制作用，同时在打孔后，通过控制定型支杆转动，其外侧的多点修正层能够不断的与工件打孔后的内壁接触，进而有效修正打孔后孔口处发生的形变，有效保证中空圆柱形的工件在打孔后仍然能够保证其截面的正圆，进而有效提高打孔质量以及打孔后中空圆柱形工件的质量。
(2)多个弹性钢片的厚度不同，且从上到下厚度依次变厚，使得多个弹性钢片的弹性从上到下越来越弱而强度越来越高，从而使得半球支点上方相较于下方能够发生较大的形变，当半球支点受力形变并抵住工件目标打孔位置的内壁后，在受到打孔时的力时，既能卸去部分力，又不易发生较大形变，有效保证打孔部分的工件很难发生形变。
(3)位于最上方的两个弹性钢片之间镶嵌有起伏补强链，在水母状反向支圈与工件挤压接触时，起伏补强链受到纵向挤压，使得起伏补强链被压缩从而强度增加，进而有效提高半球支点的强度，同时在受到压缩后其对于工件内壁的反向作用力更强，使其对于抑制工件钻孔时发生形变的作用更强。
(4)起伏补强链包括多点撑板，多点撑板呈波浪状，多点撑板的每个波峰和波谷之间均放置有内补强球，多点撑板的每个波峰和波谷均可作为支点，有效提高起伏补强链在受力后的稳定性，进而有效保证半球支点受到上方来自工件的形变力以及来自下方电动推杆的支撑力时，能够保持稳定。
(5)内补强球的直径大于波峰和波谷中点间的距离，从而可以有效保证多点撑板发生的形变不会过大，当两个弹性钢片与内补强球接触时，多点撑板停止继续发生形变，从而有效保证其在不受力时能够及时恢复，有效保证使用寿命不易降低。
(6)半球支点上的竖向穿孔内壁中部呈向外的突出状，且突出部分的边缘进行圆角处理，半球支点在受力时，其上竖向穿孔的深度会被压缩，向外的突出状设计可以有效引导竖向穿孔内壁的形变方向，使其向外发生形变，进而使得竖向穿孔内部不易因形变而发生堵塞的情况，进而有效保证工件柱面打孔的正常进行。
(7)定型支杆上下表面分别为平面和柱面，且定型支杆截面大于1/2的圆形，使得中空圆柱形工件套在定型支杆外部时，能够锁住中空圆柱形工件，使其很难发生上下方向的移动，进而有效保证在受到来自上方的打孔的力时，不易发生移动，进而有效保证打孔的质量以及效率。
(8)多点修正层包括多个均匀分布的与定型支杆表面固定连接的修正半球，多个修正半球外表面接触包裹有双通透层，在打孔过后，可以通过PLC控制器控制电机转动，进而带动定型支杆转动，此时多点修正层能够不断的与工件打孔后的内壁接触，进而有效修正打孔后孔口处发生的形变，有效保证中空圆柱形的工件在打孔后仍然能够保证其截面的正圆，从而有效提高打孔的质量。
(9)多个修正半球相互不接触，且每相邻的两个修正半球与双通透层围成的空间内均填充有石墨烯粉末，相邻两个修正半球之间的距离为修正半球直径的1/4-1/3，距离过小，其内部填充的石墨烯粉末过少导致石墨烯所能使用的时间较短，一个修正半球能够对工件内壁形变处挤压接触一次，即能够对该部位进行一次形变修正，而间隙过大，导致修正半球总个数变少，使得转动一圈，修正次数减少，导致电机工作时间延长，造成打孔整体效率降低。
(10)双通透层靠近修正半球的一侧为网状结构，双通透层远离修正半球的一侧由多孔陶瓷制成，定型支杆转动过程中，由于离心力，石墨烯粉末能够穿出双通透层与工件内壁相接触，有效降低工件内壁与定型支杆之间的摩擦力，进而降低在对工件形变进行修正过程中，工件内壁不易被磨损。
附图说明
图1为本发明的立体的结构示意图；
图2为本发明的工件套在定型支杆外时的结构示意图；
图3为本发明的水母状反向支圈立体的结构示意图；
图4为本发明的半球支点的结构示意图；
图5为本发明的半球支点与工件内壁挤压接触时的结构示意图；
图6为本发明的定型支杆正面的结构示意图；
图7为图6中A处的结构示意图。
图中标号说明：
1打孔装置本体、2钻头、3定型支杆、4多点修正层、41修正半球、42双通透层、51半球支点、52电动推杆、53承载支板、6竖向穿孔、7弹性钢片、8内补强球、9多点撑板、10工件卡槽。
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，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：
请参阅图1，一种中空圆柱形工件柱面半自动化钻孔修正一体化装置，包括打孔装置本体1，打孔装置本体1上端的工作台面安装有三轴打孔组件和PLC控制器，三轴打孔组件下端安装有钻头2，三轴打孔组件左端转动连接有多个由电机控制的定型支杆3，使得可以适应不同型号的中空圆柱形工件，定型支杆3外表面固定连接有多个大小不同的多点修正层4，三轴打孔组件左端开凿有多个与多点修正层4对应的工件卡槽10，且工件卡槽10位于多点修正层4外侧，定型支杆3上端固定连接有多个均匀分布的水母状反向支圈，当其中一个水母状反向支圈位于目标打孔位置下方时，其他的水母状反向支圈可以对工件形成支撑作用，使其整体保持平稳，不易在打孔时发生端部翘起或下落的情况。
请参阅图3，水母状反向支圈包括半球支点51、承载支板53和多个电动推杆52，电机和半球支点51均与PLC控制器电性连接，承载支板53上端与半球支点51固定连接，多个电动推杆52与承载支板53下端固定连接，半球支点51和承载支板53中部开凿有竖向穿孔6，请参阅图2，打孔时将工件的目标打孔位置对准竖向穿孔6套在定型支杆3上即可，竖向穿孔6位于工件目标打孔位置的正下方，竖向穿孔6内部镶嵌有多个均匀分布的弹性钢片7，定型支杆3上下表面分别为平面和柱面，且定型支杆3截面大于1/2的圆形，使得中空圆柱形工件套在定型支杆3外部时，能够锁住中空圆柱形工件，使其很难发生上下方向的移动，进而有效保证在受到来自上方的打孔的力时，不易发生移动，进而有效保证打孔的质量以及效率。
请参阅图4，多个弹性钢片7的厚度不同，且从上到下厚度依次变厚，使得多个弹性钢片7的弹性从上到下越来越弱而强度越来越高，从而使得半球支点51上方相较于下方能够发生较大的形变，当半球支点51受力形变并抵住工件目标打孔位置的内壁后，在受到打孔时的力时，既能卸去部分力，又不易发生较大形变，有效保证打孔部分的工件很难发生形变。
位于最上方的两个弹性钢片7之间镶嵌有起伏补强链，在水母状反向支圈与工件挤压接触时，起伏补强链受到纵向挤压，使得起伏补强链被压缩从而强度增加，进而有效提高半球支点51的强度，同时在受到压缩后其对于工件内壁的反向作用力更强，使其对于抑制工件钻孔时发生形变的作用更强，起伏补强链包括多点撑板9，多点撑板9呈波浪状，多点撑板9的每个波峰和波谷之间均放置有内补强球8，多点撑板9的每个波峰和波谷均可作为支点，有效提高起伏补强链在受力后的稳定性，进而有效保证半球支点51受到上方来自工件的形变力以及来自下方电动推杆52的支撑力时，能够保持稳定，内补强球8的直径大于波峰和波谷中点间的距离，从而可以有效保证多点撑板9发生的形变不会过大，当两个弹性钢片7与内补强球8接触时，多点撑板9停止继续发生形变，从而有效保证其在不受力时能够及时恢复，有效保证使用寿命不易降低。
半球支点51上的竖向穿孔6内壁中部呈向外的突出状，且突出部分的边缘进行圆角处理，请参阅图5，半球支点51在受力时，其上竖向穿孔6的深度会被压缩，向外的突出状设计可以有效引导竖向穿孔6内壁的形变方向，使其向外发生形变，进而使得竖向穿孔6内部不易因形变而发生堵塞的情况，进而有效保证工件柱面打孔的正常进行。
请参阅图6-7，多点修正层4包括多个均匀分布的与定型支杆3表面固定连接的修正半球41，多个修正半球41外表面接触包裹有双通透层42，在打孔过后，可以通过PLC控制器控制电机转动，进而带动定型支杆3转动，此时多点修正层4能够不断的与工件打孔后的内壁接触，进而有效修正打孔后孔口处发生的形变，有效保证中空圆柱形的工件在打孔后仍然能够保证其截面的正圆，从而有效提高打孔的质量，多个修正半球41相互不接触，且每相邻的两个修正半球41与双通透层42围成的空间内均填充有石墨烯粉末，相邻两个修正半球41之间的距离为修正半球41直径的1/4-1/3，距离过小，其内部填充的石墨烯粉末过少导致石墨烯所能使用的时间较短，一个修正半球41能够对工件内壁形变处挤压接触一次，即能够对该部位进行一次形变修正，而间隙过大，导致修正半球41总个数变少，使得转动一圈，修正次数减少，导致电机工作时间延长，造成打孔整体效率降低，双通透层42靠近修正半球41的一侧为网状结构，双通透层42远离修正半球41的一侧由多孔陶瓷制成，定型支杆3转动过程中，由于离心力，石墨烯粉末能够穿出双通透层42与工件内壁相接触，有效降低工件内壁与定型支杆3之间的摩擦力，进而降低在对工件形变进行修正过程中，工件内壁不易被磨损。
可以通过定型支杆3和水母状反向支圈的设置，在进行打孔时，能够从内部对工件需要打孔的四周形成一个从下向上的支撑力，进而有效抵消工件在打孔时向下发生的形变，在水母状反向支圈内起伏补强链的作用下可以有效提高其强度，进一步提高对于工件产生向下形变的抑制作用，同时在打孔后，通过控制定型支杆3转动，其外侧的多点修正层4能够不断的与工件打孔后的内壁接触，进而有效修正打孔后孔口处发生的形变，有效保证中空圆柱形的工件在打孔后仍然能够保证其截面的正圆，进而有效提高打孔质量以及打孔后中空圆柱形工件的质量。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种中空圆柱形工件柱面半自动化钻孔修正一体化装置，包括打孔装置本体(1)，所述打孔装置本体(1)上端的工作台面安装有三轴打孔组件和PLC控制器，所述三轴打孔组件下端安装有钻头(2)，其特征在于：所述三轴打孔组件左端转动连接有多个由电机控制的定型支杆(3)，所述定型支杆(3)外表面固定连接有多个大小不同的多点修正层(4)，所述三轴打孔组件左端开凿有多个与多点修正层(4)对应的工件卡槽(10)，且工件卡槽(10)位于多点修正层(4)外侧，所述定型支杆(3)上端固定连接有多个均匀分布的水母状反向支圈，所述水母状反向支圈包括半球支点(51)、承载支板(53)和多个电动推杆(52)，所述电机和半球支点(51)均与PLC控制器电性连接，所述承载支板(53)上端与半球支点(51)固定连接，多个所述电动推杆(52)与承载支板(53)下端固定连接，所述半球支点(51)和承载支板(53)中部开凿有竖向穿孔(6)，所述竖向穿孔(6)位于工件目标打孔位置的正下方，所述竖向穿孔(6)内部镶嵌有多个均匀分布的弹性钢片(7)。
2.根据权利要求1所述的一种中空圆柱形工件柱面半自动化钻孔修正一体化装置，其特征在于：多个所述弹性钢片(7)的厚度不同，且从上到下厚度依次变厚。
3.根据权利要求2所述的一种中空圆柱形工件柱面半自动化钻孔修正一体化装置，其特征在于：位于最上方的两个所述弹性钢片(7)之间镶嵌有起伏补强链。
4.根据权利要求3所述的一种中空圆柱形工件柱面半自动化钻孔修正一体化装置，其特征在于：所述起伏补强链包括多点撑板(9)，所述多点撑板(9)呈波浪状，所述多点撑板(9)的每个波峰和波谷之间均放置有内补强球(8)。
5.根据权利要求4所述的一种中空圆柱形工件柱面半自动化钻孔修正一体化装置，其特征在于：所述内补强球(8)的直径大于波峰和波谷中点间的距离。
6.根据权利要求1所述的一种中空圆柱形工件柱面半自动化钻孔修正一体化装置，其特征在于：所述半球支点(51)上的竖向穿孔(6)内壁中部呈向外的突出状，且突出部分的边缘进行圆角处理。
7.根据权利要求1所述的一种中空圆柱形工件柱面半自动化钻孔修正一体化装置，其特征在于：所述定型支杆(3)上下表面分别为平面和柱面，且定型支杆(3)截面大于1/2的圆形。
8.根据权利要求1所述的一种中空圆柱形工件柱面半自动化钻孔修正一体化装置，其特征在于：所述多点修正层(4)包括多个均匀分布的与定型支杆(3)表面固定连接的修正半球(41)，多个所述修正半球(41)外表面接触包裹有双通透层(42)。
9.根据权利要求8所述的一种中空圆柱形工件柱面半自动化钻孔修正一体化装置，其特征在于：多个所述修正半球(41)相互不接触，且每相邻的两个修正半球(41)与双通透层(42)围成的空间内均填充有石墨烯粉末，相邻两个所述修正半球(41)之间的距离为修正半球(41)直径的1/4-1/3。
10.根据权利要求8所述的一种中空圆柱形工件柱面半自动化钻孔修正一体化装置，其特征在于：所述双通透层(42)靠近修正半球(41)的一侧为网状结构，所述双通透层(42)远离修正半球(41)的一侧由多孔陶瓷制成。
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