CN112008460A - 一种成组制孔工具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种成组制孔工具，包括本体、加工部件和动作部件,所述本体包括主体,所述主体上设置有夹头和定位器，所述夹头连接有两个相互啮合的斜齿轮，所述斜齿轮上连接有大齿轮；所述加工部件包括多个齿轮，所述齿轮的一端固定连接有夹座一端，另一端通过轴承连接有支座的一端，所述夹座另一端连接有夹具，所述夹具上设置有刀具；所述动作部件包括作动器，所述作动器的一端连接有气管，另一端连接有测杆，所述测杆上连接有测头。通过将机床主轴单次制孔数量提高数倍，从而进一步缩短制孔周期。

Description

一种成组制孔工具及方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体地说涉及一种成组制孔工具及方法。

背景技术

在飞机蒙皮等零件中，存在大量的制导孔工作，这些导孔数量非常多且孔的尺寸及位置精度要求不高，而且多为等距分布，传统的制孔方式为在数控加工设备上采用钻头钻孔，机床主轴沿导孔轴向每运动一次加工出一个孔，这种方法避免了人工划线制孔带来的孔位偏差及孔径尺寸不稳定等问题，节约了大量的人工成本，但由于制孔数量太多，而机床主轴上只安装了一把钻头，机床主轴每次轴向运动只能加工出一个孔，提升单孔加工效率已不足以有效缩短整体制造周期，从而降低了生产效率。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种成组制孔工具及方法，通过将机床主轴单次制孔数量提高数倍，从而进一步缩短制孔周期。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下。

一种成组制孔工具，包括本体、加工部件和动作部件,所述本体包括主体,所述主体上设置有夹头和定位器，所述夹头连接有两个相互啮合的斜齿轮），所述斜齿轮上连接有大齿轮；

所述加工部件包括多个齿轮，所述齿轮的一端固定连接有夹座一端，另一端通过轴承连接有支座的一端，所述夹座另一端连接有夹具，所述夹具上设置有刀具；

所述动作部件包括作动器，所述作动器的一端连接有气管，另一端连接有测杆，所述测杆上连接有测头；

所述作动器连接有作动螺栓，所述支座的另一端设置有与作动螺栓相对应的内螺纹孔，所述主体上还设置有多个小齿轮，所述齿轮之间均设置一个相互啮合的小齿轮，所述大齿轮通过一个小齿轮与第一个齿轮连接。

所述作动器上设置有防护罩。

所述作动器安装在主体的侧面，所述支座与夹座的外圆直径相等，所述支座与主体之间存在间隙，所述夹座与主体之间存在间隙，所述间隙为0.2-0.3mm。

所述支座的外圆上对称设置两处凸台，所述主体的内壁设置有与凸台相对应的导槽。

一种成组制孔方法，包括以下步骤：

P1、机床上的主轴带动夹头旋转，夹头依次带动主体、斜齿轮、大齿轮、小齿轮和齿轮旋转，从而使夹座通过夹具带动刀具旋转，支座与齿轮是通过轴承连接，因此，支座静止不动，刀具在机床主轴的带动下移动对应零件；

P2、压缩机通过气管向作动器充气，气体驱动作动螺栓顺时针旋转，作动螺栓通过支座推动加工部件上的刀具横向移动到零件的表面，作动螺栓推动刀具在零件上加工出孔；

P3、多个并排的刀具在零件上同时加工出多个孔后，此时，作动器的开关关闭，作动螺栓的停止转动，加工部件的位置在作动螺栓自锁作用下保持不变；

P4、气体推动作动螺栓逆时针旋转，使刀具脱离零件，从而达到同时在零件上一次性加工多个孔。

本申请的有益效果是。

1、通过设计多个加工部件安装刀具，对零件进行同时加工多个孔，将单次制孔数量提高数倍，非常适和于等间距、大批量制孔的零件，同时通过作动器控制单个加工部件的移动距离，从而控制每个孔的制孔深度，适用于孔口不在相同平面且有制孔深度要求的产品。

2、通过更换测头，可用于加工不同深度的孔，适用于在曲面零件上加工多个孔。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中A-A的剖面结构示意图。

图3为图2中C-C的剖面结构示意图。

图4为图1中B-B的剖面结构示意图。

图5为本发明中被加工零件的结构示意图。

图6为本发明中第一个加工部件的加工过程结构示意图。

图7为本发明中第二个加工部件的加工过程结构示意图。

图8为本发明中第三个加工部件的加工过程结构示意图。

图9为本发明中第四个加工部件的加工过程结构示意图。

图10为本发明中第五个加工部件的加工过程结构示意图。

图中标号为：1、本体，1.1、夹头，1.2、主体，1.3、定位器，1.4、斜齿轮，1.5、大齿轮，1.6、小齿轮，2、加工部件，2.1、刀具，2.2、夹具，2.3、夹座，2.4、齿轮，2.5、支座，3、动作部件，3.1、作动器，3.2、作动螺栓，3.3、测杆，3.4、测头，3.5、气管，3.6、防护罩，4、零件。

实施例1

如图1至3所示，一种成组制孔工具，包括本体1、加工部件2和动作部件3,所述本体1包括主体1.2,所述主体1.2上设置有夹头1.1和定位器1.3，所述夹头1.1连接有两个相互啮合的斜齿轮1.4，所述斜齿轮1.4上连接有大齿轮1.5；

所述加工部件2包括多个齿轮2.4，所述齿轮2.4的一端固定连接有夹座2.3一端，另一端通过轴承连接有支座2.5的一端，所述夹座2.3另一端连接有夹具2.2，所述夹具2.2上设置有刀具2.1；

所述动作部件3包括作动器3.1，所述作动器3.1的一端连接有气管3.5，另一端连接有测杆3.3，所述测杆3.3上连接有测头3.4；

所述作动器3.1连接有作动螺栓3.2，所述支座2.5的另一端设置有与作动螺栓3.2相对应的内螺纹孔，所述主体1.2上还设置有多个小齿轮1.6，所述齿轮2.4之间均设置一个相互啮合的小齿轮1.6，所述大齿轮1.5通过一个小齿轮1.6与第一个齿轮2.4连接。

所述作动器3.1上设置有防护罩3.6。

所述作动器3.1安装在主体1.2的侧面，所述支座2.5与夹座2.3的外圆直径相等，所述支座2.5与主体1.2之间存在间隙，所述夹座2.3与主体1.2之间存在间隙，所述间隙为0.2-0.3mm。

所述支座2.5的外圆上对称设置两处凸台，所述主体1.2的内壁设置有与凸台相对应的导槽。

一种成组制孔方法，包括以下步骤：

P1、机床上的主轴带动夹头1.1旋转，夹头1.1依次带动主体1.2、斜齿轮1.4、大齿轮1.5、小齿轮1.6和齿轮2.4旋转，从而使夹座2.3通过夹具2.2带动刀具2.1旋转，支座2.5与齿轮2.4是通过轴承连接，因此，支座2.5静止不动，刀具2.1在机床主轴的带动下移动对应零件4；

P2、压缩机通过气管3.5向作动器3.1充气，气体驱动作动螺栓3.2顺时针旋转，作动螺栓3.2通过支座2.5推动加工部件2上的刀具2.1横向移动到零件4的表面，作动螺栓3.2推动刀具2.1在零件4上加工出孔；

P3、多个并排的刀具2.1在零件4上同时加工出多个孔后，此时，作动器3.1的开关关闭，作动螺栓3.2的停止转动，加工部件2的位置在作动螺栓3.2自锁作用下保持不变；

P4、气体推动作动螺栓3.2逆时针旋转，使刀具2.1脱离零件4，从而达到同时在零件4上一次性加工多个孔。

如图4所示，选择包含5个加工部件2的成组制孔工具，加工部件2间距为30mm，加工部件2的最大行程X=15mm，作动器3.1中与测杆3.3相连的开关激活距离K=5mm，在所有夹头2.2上安装直径为2.5mm，工作长度为25mm的刀具2.1，加工部件2运行一次可加工5个孔，5个孔的孔口中心沿轴线方向的最大距离Smax=4mm，则所有刀具2.1退刀后距被加工表面的最小安全距离Tmin=15-5-4=7mm，可以满足加工要求，加工步骤如下：

步骤一、从H向最左侧开始，沿V向从上到下分4次制孔20个，剩余最下1个孔由后续工步单独制出。

步骤二、沿H向对每列孔重复步骤一进行加工，每列均剩余最下1孔未制出。

步骤三、使用单独钻头钻最下一行孔，至此，完成所有制孔。

如图5所示，在零件4上表面加工567个φ2.5±0.1mm，深度为5±0.5mm的盲孔。孔为21行（沿V方向）乘以27列（沿H方向）矩阵式等距分布，每行和每列均为等间距15mm，零件外形截面在H方向可近似为直线，在V方向为不规则曲线。

如图6至10所示，图中箭头方向为加工部件2的进刀方向，包含的加工部件2数量为n个，加工部件2每次运动可以加工出n个孔，令所有孔深度均为H，由于这n个孔的孔口中心不在相同平面上，令所有孔孔口中心点在工具运动方向上的距离最大距离为Smax，则以刀具2.1刀尖接触被加工表面处为起点计算工具运行距离D，则当D逐渐增大至D=H+Smax时，所有孔都将被加工出来，即D∈[0,H+Smax],距离刀具2.1刀尖近的孔先被加工出来，距离刀具2.1刀尖远的孔后被加工出来，所以为了确保不同位置的孔的深度一致，就要求每个加工部件2达到制孔深度后自动退刀到安全位置，具体制孔及退刀过程如下所述。

一、开始加工后，主轴转动依次通过夹头1.1、斜齿轮1.4、大齿轮1.5、小齿轮1.6及齿轮2.4传动，带动刀具2.1和刀具夹头2.2转动。刀具在机床主轴带动下朝向零件4被加工表面运动，刀具2.1由远离被加工表面运到到刚好接触被加工表面，所有支座2.5靠刀具2.1一端与工具主体1.2上的导槽端面贴合，所有加工部件2具有最大行程X，所有刀具2.1的刀尖及测头3.4顶面均位于相同平面。

二、工具继续朝向零件4运动，最先与被加工表面接触n1把刀具2.1进入零件4进行加工，同时测头3.4及测杆3.3在零件4的支承力作用下朝向作动器3.1运动，刀具2.1的加工深度与测头3.4的运动距离数值一致，但方向相反，当工具运动距离D=H时，刀具2.1在被加工表面加工出深度为H的孔，测头3.4与测杆3.3也朝相反方向运动了距离H。令作动器3.1中与测杆3.3相连的开关激活距离K=H，则此时作动器3.1内部开关在测杆3.3作用下被打开，压缩空气通过气管3.5进入作动器3.1后驱动作动螺栓3.2顺时针转动，作动螺栓3.2通过支座2.5带动加工部件2背离加工方向运动，运动距离X后达到最大位置，此时作动器3.1中的开关关闭，作动螺栓3.2停止转动，加工部件2位置由作动螺栓3.2自锁作用下保持不变。此时，刀具2.1加工完n1个孔，并退刀远离被加工表面，刀尖与被加工表面的距离为T=X-D=X-H。

三、加工部件2继续朝向零件4运动，将其余表面处的孔顺次加工出来，每个孔的加工过程与上述第二步一致，当运动距离D=H+Smax时就将所有孔加工出来。此时，所有测头3.4仍与零件表面接触并处于受压状态，且所有刀具2.1退刀后距被加工表面的安全距离为最小值Tmin=X-D=X-H-Smax，则：

Tmin＞0，所有刀具2.1刀尖均脱离被加工表面，零件处于安全状态；

-H≤Tmin≤0，部分刀具2.1刀尖位于孔口或孔内，工具继续朝向零件运行过程中可能对已加工孔造成二次加工影响制孔质量；

Tmin≤-H，制孔深度不能满足公差要求，不能使用本工具制孔。此时，可考虑选择行程X更大的工具，或减小孔口中心最大距离Smax。

四、加工部件2背离零件4运动至下一位置，重复上述步骤一至三完成制孔操作，当加工部件2背离零件4运动距离超过H+Smax时，所有测头3.4和测杆3.3在内侧端面弹力作用下恢复初始状态，激活作动器3.1中的开关，使作动螺栓3.2反逆时针旋转驱动支座2.5向外滑动直至初始位置，此时，所有加工部件2及作动部件3均恢复初始状态，可进行下一组孔的加工。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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系统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。

以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。

Claims (5)

1.一种成组制孔工具，包括本体（1）、加工部件（2）和动作部件（3）, 其特征在于：所述本体（1）包括主体(1.2),所述主体(1.2)上设置有夹头（1.1）和定位器（1.3），所述夹头（1.1）连接有两个相互啮合的斜齿轮（1.4），所述斜齿轮（1.4）上连接有大齿轮（1.5）；

所述加工部件（2）包括多个齿轮（2.4），所述齿轮（2.4）的一端固定连接有夹座（2.3）一端，另一端通过轴承连接有支座（2.5）的一端，所述夹座（2.3）另一端连接有夹具（2.2），所述夹具（2.2）上设置有刀具（2.1）；

所述动作部件（3）包括作动器（3.1），所述作动器（3.1）的一端连接有气管（3.5），另一端连接有测杆（3.3），所述测杆（3.3）上连接有测头（3.4）；

所述作动器（3.1）连接有作动螺栓（3.2），所述支座（2.5）的另一端设置有与作动螺栓（3.2）相对应的内螺纹孔，所述主体(1.2)上还设置有多个小齿轮（1.6），所述齿轮（2.4）之间均设置一个相互啮合的小齿轮（1.6），所述大齿轮（1.5）通过一个小齿轮（1.6）与第一个齿轮（2.4）连接。

2.如权利要求1所述的一种成组制孔工具，其特征在于：所述作动器（3.1）上设置有防护罩（3.6）。

3.如权利要求1所述的一种成组制孔工具，其特征在于：所述作动器(3.1)安装在主体（1.2）的侧面，所述支座（2.5）与夹座（2.3）的外圆直径相等，所述支座（2.5）与主体（1.2）之间存在间隙，所述夹座（2.3）与主体（1.2）之间存在间隙，所述间隙为0.2-0.3mm。

4.如权利要求1所述的一种成组制孔工具，其特征在于：所述支座(2.5)的外圆上对称设置两处凸台，所述主体（1.2）的内壁设置有与凸台相对应的导槽。

5.一种成组制孔方法，其特征在于：包括以下步骤：

P1、机床上的主轴带动夹头（1.1）旋转，夹头（1.1）依次带动主体（1.2）、斜齿轮（1.4）、大齿轮（1.5）、小齿轮（1.6）和齿轮（2.4）旋转，从而使夹座（2.3）通过夹具（2.2）带动刀具（2.1）旋转，支座（2.5）与齿轮（2.4）是通过轴承连接，因此，支座（2.5）静止不动，刀具（2.1）在机床主轴的带动下移动对应零件（4）；

P2、压缩机通过气管（3.5）向作动器（3.1）充气，气体驱动作动螺栓（3.2）顺时针旋转，作动螺栓（3.2）通过支座（2.5）推动加工部件（2）上的刀具（2.1）横向移动到零件（4）的表面，作动螺栓（3.2）推动刀具（2.1）在零件（4）上加工出孔；

P3、多个并排的刀具（2.1）在零件（4）上同时加工出多个孔后，此时，作动器（3.1）的开关关闭，作动螺栓（3.2）的停止转动，加工部件（2）的位置在作动螺栓（3.2）自锁作用下保持不变；

P4、气体推动作动螺栓（3.2）逆时针旋转，使刀具（2.1）脱离零件（4），从而达到同时在零件（4）上一次性加工多个孔。

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