CN111941660A - 一种弧面上钻孔加工装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种弧面上钻孔加工装置及方法，包括支撑座和弧形钻模块，支撑座的一个整外环分成上下两部分，上部分提供与工件内弧面贴合基准面及连接弧形钻模块，下部分放置在标准90度V型块上并贴合旋转，确保支撑座下部分的旋转角度与工件待加工弧面上钻孔的角度一致，弧形钻模块为工件确定位置关系和钻头钻孔提供精准定位，通过连接旋紧把支撑座、弧形钻模块及工件压紧成一体，保证加工弧形面上孔过程中工件压紧可靠、受力均匀，支撑座和弧形钻模块相互配合工作确保钻孔过程切削平稳、变形量小、钻孔效率高，本发明不但适用于待加工弧面上钻孔的工件，也特别适用于对大批量脆性材料薄片弧状的弧面上钻孔的工件。

Description

一种弧面上钻孔加工装置及方法

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种弧面上钻孔加工装置及方法，尤其适用于大批量脆性材料薄片弧状的弧面上钻孔的加工。

背景技术

钻孔是机械行业中最常见的工序，一些机械部件上经常需要弧面上钻孔，通常地，弧面上钻孔用于部件之间的连接安装，因此，孔的边距及孔距尺寸技术参数要求较高。

然而，此类弧面上钻孔，尤其是大批量脆性材料薄片弧状的弧面上钻孔中存在以下问题：

（1）脆性材料钻削受力时容易掉块，变形量较大，达不到技术要求；

（2）工件薄片结构上弧面上钻孔时，切削力不均匀，孔中心易发生漂移，造成位置误差较大，精度很难保证；

（3）采用常规方法弧面上钻孔，效率低下，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种弧面上钻孔加工装置，克服现有技术中存在的上述技术问题。

本发明的另一个目的在于提供一种弧面上钻孔加工方法，保证加工弧面上孔过程中工件压紧可靠、受力均匀，支撑座和弧形钻模块相互配合工作确保钻孔过程切削平稳、变形量小、钻孔效率高。

为此，本发明提供的技术方案如下：

一种弧面上钻孔加工装置，包括支撑座和弧形钻模块，所述弧形钻模块设于支撑座上，所述弧形钻模块上开设有若干钻套安装孔，所述弧形钻模块与支撑座之间通过定位件和旋紧件装夹定位有工件，所述支撑座与工件内弧面贴合，所述弧形钻模块与工件外弧面贴合。

所述支撑座包括上部分和下部分，所述上部分为支撑基准部，所述下部分为基座，所述支撑基准部与工件内弧面贴合。

所述支撑座上沿纵轴方向对称开设有长腰槽，所述弧形钻模块的两侧对称开设有缺口，所述长腰槽与缺口位置对应，所述旋紧件依次穿过缺口和长腰槽，所述旋紧件下端固定在支撑座上。

所述弧形钻模块上开设有至少三个定位件安装孔，所述三个定位件安装孔位于两条直线上，所述支撑座上开设有定位腰槽，所述定位腰槽与定位件安装孔数量及位置均一一对应，所述定位件依次穿过定位件安装孔和定位腰槽；

所述若干钻套安装孔内均插接有钻套3，所述若干钻套安装孔的位置及数量均与工件待加工弧面上孔一一对应。

所述支撑基准部横截面为半圆形或椭圆形，所述基座横截面为半圆形，所述支撑基准部和基座设置成一体。

所述旋紧件为活节螺栓，所述活节螺栓包括螺杆和球头，所述球头上有通孔，所述支撑座的端面开有定位销安装孔，所述活节螺栓通过定位销固定在支撑座上，所述定位销依次穿过定位销安装孔和球头上的通孔。

所述三个定位件安装孔均与工件的边缘相接，其中有两个定位件安装孔位于工件长边边缘外且关于工件中心对称设置，第三个定位件安装孔位于工件短边边缘的中线上。

所述弧形钻模块上设有抓持部。

一种弧面上钻孔加工方法，采用弧面上钻孔加工装置，包括以下步骤：

步骤S1，用定位件将支撑座和弧形钻模块定位，使弧形钻模板的压紧内圆弧面处与支撑座之间留一定间隙，且间隙大于工件的厚度；

步骤S2，取待加工弧面上孔的工件，将工件内弧面贴合支撑座上部分支撑基准部，且工件两边紧靠定位件；

步骤S3，从弧形钻模块两边缺口向内转动旋紧件至一定位置，然后用滚花螺母旋紧，使工件内弧面与支撑座贴合压紧，同时工件外弧面与弧形钻模块的压紧内圆弧面处紧贴并压紧，完成工件的装夹定位；

步骤S4，旋转支撑座，使支撑座的旋转角度与工件待加工弧面上钻孔的角度一致，钻头穿过钻套对工件待加工弧面上的孔进行加工；

步骤S5，根据待加工弧面上其余孔的角度，逐步旋转相应的角度后，再用钻头穿过钻套进行加工，直至完成工件待加工弧面上所有钻孔的加工。

本发明的有益效果是：

本发明提供的这种弧面上钻孔加工装置，通过弧形钻模块为工件确定位置关系，同时为钻头钻孔提供精准定位，采用旋紧件将弧形钻模块与工件压紧，保证加工弧面上孔过程中工件压紧可靠、受力均匀；支撑座和弧形钻模块相互配合工作确保钻孔过程切削平稳、变形量小、钻孔效率高。

该弧面上钻孔加工装置的支撑座分成上下两部分，上部分提供与工件内弧面贴合基准面，并与弧形钻模块装置连接，下部分为基座，可放置在标准90度V型块上并贴合旋转，确保支撑座的旋转角度与工件待加工弧面上钻孔的角度一致。

该弧面上钻孔加工装置不但适用于待加工弧面上钻孔的工件，也特别适用于对大批量脆性材料薄片弧状的弧面上钻孔的工件。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是本发明的一种实施方式主视图；

图2是本发明的一种实施方式俯视图；

图3是支撑座的一种实施方式主视图；

图4是支撑座的一种实施方式俯视图；

图5是弧形钻模块的一种实施方式主视图；

图6是弧形钻模块的一种实施方式俯视图；

图7是钻套的结构示意图。

图中：

附图标记说明：

1、支撑座；2、弧形钻模块；3、钻套；4、滚花螺母；5、活节螺栓；6、通孔；7、凹槽；101、支撑基准部；102、基座；103、定位腰槽；104、长腰槽；105、定位销安装孔；201、钻套安装孔；202、定位件安装孔；203、缺口；204、压紧内圆弧面。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

需说明的是，在本发明中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的弧面上钻孔加工装置的上、下、左、右。

现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

实施例1：

本实施例提供了一种弧面上钻孔加工装置，包括支撑座1和弧形钻模块2，所述弧形钻模块2设于支撑座1上，所述弧形钻模块2上开设有若干钻套安装孔201，所述弧形钻模块2与支撑座1之间通过定位件和旋紧件装夹定位有工件，所述支撑座1与工件内弧面贴合，所述弧形钻模块2与工件外弧面贴合。

具体地说，本实施例提供的弧面上钻孔加工装置工作过程：

工件的装夹定位：

用定位件将支撑座1和弧形钻模块2定位，使弧形钻模板的压紧内弧面处与支撑座1之间留一定间隙，且间隙大于工件的厚度；再取待加工弧面上孔的工件，将工件内弧面贴合支撑座1，且工件两边紧靠定位件；然后通过旋紧件使工件内弧面与支撑座1贴合压紧，同时工件外弧面与弧形钻模块2的压紧内弧面处紧贴并压紧，完成工件的装夹定位。其中，弧形钻模块2上的钻套安装孔201数量与工件待加工弧面上孔的数量相同，且钻套安装孔201的中心轴线与弧形钻模块2的内压紧弧面处垂直。

钻孔加工：

由于工件弧面上有多个需加工的孔，每个孔所在的弧度不同，因此需要逐旋转步旋转支撑座1，使支撑座1的旋转角度与工件待加工弧面上钻孔的角度一致，钻头穿过钻套3对工件待加工弧面上的孔进行加工。

根据待加工弧面上其余孔的角度，逐步旋转相应的角度后，再用钻头穿过钻套3进行加工，直至完成工件待加工弧面上所有钻孔的加工。

本发明弧形钻模块2用于为工件确定位置关系和钻头钻孔提供精准定位，钻套安装孔201内的钻套3提供给钻头穿过的通道，以使钻头平稳地切削出工件弧面上孔，通过定位件和旋紧件，使支撑座1与工件内弧面贴合，弧形钻模块2与工件外弧面贴合，使支撑座1、弧形钻模块2及工件压紧成一体，保证加工弧面上孔过程中工件压紧可靠、受力均匀，确保钻孔过程切削平稳、变形量小、钻孔效率高。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种弧面上钻孔加工装置，所述支撑座1包括上部分和下部分，所述上部分为支撑基准部101，所述下部分为基座102，所述支撑基准部101与工件内弧面贴合。

上部分支撑基准部101提供与工件内弧面贴合基准面，并与弧形钻模块2连接，在钻削弧面上孔时，下部分基座102提供支撑力，随着整体逐步旋转，确保支撑座1下部分的旋转角度与工件待加工弧面上钻孔的角度一致。

实施例3：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种弧面上钻孔加工装置，所述支撑座1上沿纵轴方向对称开设有长腰槽104，所述弧形钻模块2的两侧对称开设有缺口203，所述长腰槽104与缺口203位置对应，所述旋紧件依次穿过缺口203和长腰槽104，所述旋紧件下端固定在支撑座1上。

本发明通过旋紧件把支撑座1、弧形钻模块2及工件压紧成一体，保证加工弧面上孔的过程中工件压紧可靠、受力均匀。

实施例4：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种弧面上钻孔加工装置，所述弧形钻模块2上开设有至少三个定位件安装孔202，所述三个定位件安装孔202位于两条直线上，所述支撑座1上开设有定位腰槽103，所述定位腰槽103与定位件安装孔202数量及位置均一一对应，所述定位件依次穿过定位件安装孔202和定位腰槽103；

所述若干钻套安装孔201内均插接有钻套3，所述若干钻套安装孔201的位置及数量均与工件待加工弧面上孔一一对应。

通过三个定位件安装孔202将工件定位在三个定位件安装孔202位形成的平面内。在本实施例中，定位件为定位销，将定位销放入定位安装孔，使定位销与定位安装孔过盈配合。

弧形钻模块2是为钻头的插入提供通道的零件，先将钻套3放入钻套安装孔201内，使钻套3与钻套安装孔201过盈配合，然后将钻头伸入钻套3，钻头由钻套3伸出钻入工件。

实施例5：

在实施例2的基础上，本实施例提供了一种弧面上钻孔加工装置，所述支撑基准部101横截面为半圆形或椭圆形或其它带弧形状，所述基座102横截面为半圆形，所述支撑基准部101和基座102设置成一体。

在本实施例中，支撑基准部101与工件的内弧面的尺寸相同，即同为半圆形或椭圆形或其它带弧形状。将支撑座1的下部分基座102为半圆环形，目的是可以将基座102放置在标准90度V型块上并贴合逐步旋转，使支撑座1的旋转角度与工件待加工弧面上钻孔的角度一致，钻头穿过钻套3对工件待加工弧面上的孔进行加工。

实施例6：

在实施例3的基础上，本实施例提供了一种弧面上钻孔加工装置，所述旋紧件为活节螺栓5，所述活节螺栓5包括螺杆和球头，所述球头上有通孔6，所述支撑座1的端面开有定位销安装孔105，所述活节螺栓5通过定位销固定在支撑座1上，所述定位销依次穿过定位销安装孔105和球头上的通孔6。

通过定位销穿过定位销安装孔105及球头上的通孔6，可以使活节螺栓5在缺口203及长腰槽104内转动一定角度，方便旋紧支撑座1与弧形钻模块2以及卸下弧形钻模块2。

实施例7：

在实施例4的基础上，本实施例提供了一种弧面上钻孔加工装置，所述三个定位件安装孔202均与工件的边缘相接，其中有两个定位件安装孔202位于工件长边边缘外且关于工件中心对称设置，第三个定位件安装孔202位于工件短边边缘的中线上。

工件装夹定位时，将插入弧形钻模块2的三个定位销按相应位置插入支撑座1的三处定位腰槽103中，使弧形钻模板的压紧内弧面处与支撑座1上部分支撑基准部101之间留一定间隙，并大于工件的厚度；然后将工件的内弧面贴合支撑座1的上部分支撑基准部101，两边紧靠定位件（本实施例中为定位销），确定建立工件、弧形钻模块2、钻套3位置关系。

实施例8：

在实施例2的基础上，本实施例提供了一种弧面上钻孔加工装置，包括支撑座1和弧形钻模块2。

待加工工件的圆弧面上需要钻孔加工，因此本实施例中，如图1和图2所示，支撑座1为圆环形，上部分支撑基准部101和下部分基座102均为半圆环形，支撑基准部101与待加工工件内圆弧的尺寸相同，弧形钻模块2同样为圆弧，如图5。弧形钻模块2上有三处定位件安装孔202（如图6所示），支撑基准部101具有三处定位腰槽103（如图3和图4所示），三处定位件安装孔202与三处定位腰槽103位置对应，定位腰槽103用于限制定位弧形钻模块2上插入的定位件（定位销）的位置。

如图5和图6所示，弧形钻模块2上开设若干个用于插接钻套3的钻套安装孔201，钻套安装孔201的位置与工件待加工圆弧面上孔的位置关系相同。如图1和图2所示，支撑座1的圆周面上开设有两处长腰槽104，长腰槽104内设有旋紧件，在本实施例中为活节螺栓5，圆环支撑座1端面上有用于固定活节螺栓5的四处安装孔，弧形钻模块2的两侧有缺口203，缺口203的位置与长腰槽104位置对应，缺口203通过旋转活节螺栓连接于上部分支撑基准部101。

弧形钻模块2是为钻头的插入提供通道的零件，具体地，先将钻套3放入钻套安装孔201，使钻套3与钻套安装孔201过盈配合，然后将钻头伸入钻套3，钻头由钻套3伸出钻入工件。弧形钻模块2也是为工件提供定位的零件，具体地，先将定位销放入定位安装孔，使定位销与定位安装孔过盈配合。弧形钻模块2上设有抓持部，如图6所示，在本实施例中，抓持部为凹槽7，便于加工完成后，取下弧形钻模块2。

如图7所示，钻套3具有两个端面，其中两个端面厚度稍小于支撑座1的厚度，尽量使钻套3出口处与工件待加工面距离最小。

工件装夹定位时，将插入弧形钻模块2的三个定位销按相应位置插入支撑座1的三处定位腰槽103中，使弧形钻模板的压紧内弧面处与支撑座1上部分支撑基准部101之间留一定间隙，并大于工件的厚度，此时弧形钻模块2两侧的缺口203插入活节螺栓的螺杆部分；然后将工件的内弧面贴合支撑座1的上部分支撑基准部101，两边紧靠定位销，确定建立工件、弧形钻模块2、钻套3位置关系；然后将活节螺栓在长腰槽104和缺口203内旋转到一定位置，最后通过滚花螺母4旋紧，将支撑座1、圆弧形钻模块2及工件压紧成一体，保证加工圆弧面上孔过程中工件压紧可靠、受力均匀。

钻孔加工时，将基座102放置在标准90度V型块上并贴合逐步旋转，确保圆环支撑座1的旋转角度与工件待加工圆弧面上钻孔的角度一致，钻头穿过钻套3对工件待加工圆弧面上孔进行加工；随着圆环支撑座1的下部分基座102放置在标准90度V型块上并贴合旋转不同角度，直至完成对工件所有待加工圆弧面上钻孔的加工。

当工件加工完成后，松开滚花螺母4，活节螺栓向两边旋转，弧形钻模块2的定位销从圆环支撑座1的定位腰槽103中向上拔起，使工件的内径定位面与支撑座1的上部分基准支撑部和工件的外径定位面与弧形钻模板的压紧内圆弧面204处出现间隙，消除弹性变形，工件沿垂直轴心方向向外自如卸下。

实施例9：

本实施例提供了一种弧面上钻孔加工方法，包括以下步骤：

步骤S1，用定位件将支撑座1和弧形钻模块2定位，使弧形钻模板的压紧内圆弧面204处与支撑座1之间留一定间隙，且间隙大于工件的厚度；

步骤S2，取待加工弧面上孔的工件，将工件内弧面贴合支撑座1上部分支撑基准部101，且工件两边紧靠定位件；

步骤S3，从弧形钻模块2两边缺口203向内转动旋紧件至一定位置，然后用滚花螺母4旋紧，使工件内弧面与支撑座1贴合压紧，同时工件外弧面与弧形钻模块2的压紧内圆弧面204处紧贴并压紧，完成工件的装夹定位；

步骤S4，将支撑座1的下部分基座102放置在标准90度V型块上并贴合逐步旋转，使支撑座1的旋转角度与工件待加工弧面上钻孔的角度一致，钻头穿过钻套3对工件待加工弧面上的孔进行加工；

步骤S5，根据待加工弧面上其余孔的角度，逐步旋转相应的角度后，再用钻头穿过钻套3进行加工，直至完成工件待加工弧面上所有钻孔的加工。

综上所述，本发明提供的这种弧面上钻孔加工装置，通过弧形钻模块2为工件确定位置关系，同时为钻头钻孔提供精准定位，采用旋紧件将弧形钻模块2与工件压紧，保证加工弧面上孔过程中工件压紧可靠、受力均匀；支撑座1和弧形钻模块2相互配合工作确保钻孔过程切削平稳、变形量小、钻孔效率高。

本发明弧面上钻孔加工装置不但适用于待加工弧面上钻孔的工件，也特别适用于对大批量脆性材料薄片弧状的弧面上钻孔的工件。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种弧面上钻孔加工装置，其特征在于：包括支撑座（1）和弧形钻模块（2），所述弧形钻模块（2）设于支撑座（1）上，所述弧形钻模块（2）上开设有若干钻套安装孔（201），所述弧形钻模块（2）与支撑座（1）之间通过定位件和旋紧件装夹定位有工件，所述支撑座（1）与工件内弧面贴合，所述弧形钻模块（2）与工件外弧面贴合。

2.根据权利要求1所述的一种弧面上钻孔加工装置，其特征在于：所述支撑座（1）包括上部分和下部分，所述上部分为支撑基准部（101），所述下部分为基座（102），所述支撑基准部（101）与工件内弧面贴合。

3.根据权利要求1所述的一种弧面上钻孔加工装置，其特征在于：所述支撑座（1）上沿纵轴方向对称开设有长腰槽（104），所述弧形钻模块（2）的两侧对称开设有缺口（203），所述长腰槽（104）与缺口（203）位置对应，所述旋紧件依次穿过缺口（203）和长腰槽（104），所述旋紧件下端固定在支撑座（1）上。

4.根据权利要求1所述的一种弧面上钻孔加工装置，其特征在于：所述弧形钻模块（2）上开设有至少三个定位件安装孔（202），所述三个定位件安装孔（202）位于两条直线上，所述支撑座（1）上开设有定位腰槽（103），所述定位腰槽（103）与定位件安装孔（202）数量及位置均一一对应，所述定位件依次穿过定位件安装孔（202）和定位腰槽（103）；

所述若干钻套安装孔（201）内均插接有钻套（3），所述若干钻套安装孔（201）的位置及数量均与工件待加工弧面上孔一一对应。

5.根据权利要求2所述的一种弧面上钻孔加工装置，其特征在于：所述支撑基准部（101）横截面为半圆形或椭圆形，所述基座（102）横截面为半圆形，所述支撑基准部（101）和基座（102）设置成一体。

6.根据权利要求3所述的一种弧面上钻孔加工装置，其特征在于：所述旋紧件为活节螺栓（5），所述活节螺栓（5）包括螺杆和球头，所述球头上有通孔（6），所述支撑座（1）的端面开有定位销安装孔（105），所述活节螺栓（5）通过定位销固定在支撑座（1）上，所述定位销依次穿过定位销安装孔（105）和球头上的通孔（6）。

7.根据权利要求4所述的一种弧面上钻孔加工装置，其特征在于：所述三个定位件安装孔（202）均与工件的边缘相接，其中有两个定位件安装孔（202）位于工件长边边缘外且关于工件中心对称设置，第三个定位件安装孔（202）位于工件短边边缘的中线上。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种弧面上钻孔加工装置，其特征在于：所述弧形钻模块（2）上设有抓持部。

9.一种弧面上钻孔加工方法，采用权利要求3所述的一种弧面上钻孔加工装置，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，用定位件将支撑座（1）和弧形钻模块（2）定位，使弧形钻模板的压紧内圆弧面（204）处与支撑座（1）之间留一定间隙，且间隙大于工件的厚度；

步骤S2，取待加工弧面上孔的工件，将工件内弧面贴合支撑座（1）上部分支撑基准部（101），且工件两边紧靠定位件；

步骤S3，从弧形钻模块（2）两边缺口（203）向内转动旋紧件至一定位置，然后用滚花螺母（4）旋紧，使工件内弧面与支撑座（1）贴合压紧，同时工件外弧面与弧形钻模块（2）的压紧内圆弧面（204）处紧贴并压紧，完成工件的装夹定位；

步骤S4，旋转支撑座（1），使支撑座（1）的旋转角度与工件待加工弧面上钻孔的角度一致，钻头穿过钻套（3）对工件待加工弧面上的孔进行加工；

步骤S5，根据待加工弧面上其余孔的角度，逐步旋转相应的角度后，再用钻头穿过钻套（3）进行加工，直至完成工件待加工弧面上所有钻孔的加工。

Images