CN112873431A - 一种家具板材的高效打孔机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种家具板材的高效打孔机，其技术方案要点是包括有机架、安装基座、变径钻头、控制装置，变径钻头包括顶座、空心钻杆、扩径刀片、转动刀片，顶座上径向滑移连接有导向滑杆，扩径刀片的一侧边与导向滑杆固定连接，顶座上竖直设置有中心导杆，中心导杆能够沿空心转杆轴向滑移，转动刀片的一端与中心导杆转动连接，另一端与扩径刀片外边沿转动连接，控制装置包括控制导向滑杆在顶座上的滑移距离的滑移组件、和控制中心导杆沿空心钻杆轴向滑移距离的进给组件。本发明通过在打孔机上设置变径钻头，针对板材打制大小不同的孔眼，能够在板材打制前改变钻头的径长尺寸，而不必像传统打孔机那样更换钻头，从而实现了高效打孔。
Description
技术领域
本发明涉及板材加工领域，更具体地说，它涉及一种家具板材的高效打孔机。
背景技术
在板式家具加工生产中，为了便于零部件间的接合，板式部件经过贴面胶压、覆面齐边和边部处理后，还需要进行打孔加工。而且大部分板式家具需要打制多种用途的孔，使得板材上孔的数目较多、规格大小不一，对打孔机的加工尺寸精度要求高。
现有的打孔机往往只能连接一个固定径长尺寸的钻头，在对板材打制大小不一的孔径时，需要先对一个地方进行打孔，再抬起打孔机更换相应的钻头后再对下一个地方进行打孔，这样大大延长了板材的打孔时间，打孔效率低下。
因此设计一款能够提升打孔效率的高效打孔机，有利于缩短板材的打孔处理时长，提升板材整体的加工效率。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种家具板材的高效打孔机，该设备能够克服现现有打孔机效率低下的缺点，实现高效打孔。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种家具板材的高效打孔机，包括有机架、和设置在机架上的安装基座、和与安装基座可拆卸连接的变径钻头、和用于带动变径钻头进行打孔的动力装置、和用于调整变径钻头径长尺寸的控制装置，所述变径钻头包括有与安装基座可拆卸连接的顶座、和设置在顶座上成中空结构的空心钻杆、和滑移连接在空心钻杆侧壁上的扩径刀片、和与扩径刀片转动连接的转动刀片，所述扩径刀片至少设置两组，所述转动刀片与扩径刀片对应设置，所述空心钻杆上设置有供扩径刀片冒出的侧边开口，所述顶座上径向滑移连接有导向滑杆，所述导向滑杆竖直设置在顶座上，所述扩径刀片的一侧边与导向滑杆固定连接，所述导向滑杆沿空心钻杆径向滑移的过程中，能够带动扩径刀片靠近或远离空心钻杆的外侧壁，多个扩径刀片在远离空心钻杆时，相邻扩径刀片之间留有配合扩径的间隙，从而实现变径钻头的径长尺寸的变化；
所述顶座上竖直设置有中心导杆，所述中心导杆与空心钻杆同轴设置，所述中心导杆能够沿空心转杆轴向滑移，所述转动刀片的一端与中心导杆转动连接，另一端与扩径刀片外边沿转动连接，多个转动刀片在变径钻头旋转过程中成锥形结构其大口径朝向顶座，所述中心导杆用于限制转动刀片合围形成的锥形结构的圆心始终与空心钻杆的圆心对应设置，所述中心导杆沿空心转杆轴向滑移的过程中，所述中心导杆上连接的转动刀片之间的夹角缩小或扩大；
所述控制装置包括控制导向滑杆在顶座上的滑移距离的滑移组件、和控制中心导杆沿空心钻杆轴向滑移距离的进给组件。
进一步地，所述滑移组件包括设置在顶座上供导向滑杆滑移连接的导向滑槽、和设置在导向滑槽内供导向滑杆螺接的导向滑移螺杆、和设置在顶座上用于带动导向滑移螺杆转动的驱动电机、和设置在导向滑杆上用于检测导向滑杆滑移距离的位移传感器、和与位移传感器耦接的控制器，所述导向滑槽沿顶座径向延伸设置，所述控制器与驱动电机耦接，所述控制器根据外部输入的变径钻头的指定径长信息控制驱动电机带动导向滑移螺杆转动，从而带动导向滑杆移动，通过位移传感器传输的位移信息判断导向滑杆是否滑移到指定位置。
进一步地，所述进给组件包括有用于带动中心导杆升降的转动齿轮、和凸设在中心导杆外侧壁上与转动齿轮传动连接的传动螺纹、和设置在顶座上用于带动转动齿轮转动的动力电机，和与动力电机耦接用于将动力电机转程转化为中心导杆进程的编码器，所述传动螺纹与中心导杆同轴设置，所述转动齿轮的转动方向与传动螺纹垂直，所述转动齿轮在转动的过程中能够与传动螺纹不断啮合，从而推动中心导杆实现升降，所述控制器与动力电机耦接，所述控制器根据外部输入的变径钻头的指定径长信息控制动力电机带动转动齿轮转动，从而带动中心导杆移动，通过编码器传输的信息判断中心导杆是否滑移到指定位置。
进一步地，所述动力装置包括设置在安装基座上用于带动变径钻头旋转的转动电机、和设置在机架上用于带动安装基座升降的气泵。
进一步地，所述扩径刀片上连接有多个切削刀片，所述切削刀片成弧形结构设置，多个扩径刀片上的切削刀片能够合围形成围绕空心钻杆设置的螺纹结构，相邻切削刀片之间形成供木屑排出的凹槽。
进一步地，所述中心导杆上设置有用于辅助对准的激光传感器。
进一步地，所述中心导杆远离顶座的一端设置成锥形结构，其大口径朝向顶座。
进一步地，所述机架底端设置有用于防止板材在打工过程中发生偏移的重力底座，所述重力底座呈“U”型结构设置，所述重力底座上设置有供变径钻头与板材抵接的开口。
进一步地，所述机架上设置有显示屏，所述显示屏与控制器耦接用于显示控制器传输的信息。
综上所述，本发明具有以下有益效果：通过在打孔机上设置变径钻头，针对板材打制大小不同的孔眼，能够在板材打制前改变钻头的径长尺寸，而不必像传统打孔机那样更换钻头，从而大大提高了打孔的效率，实现了高效打孔。
附图说明
图1为一种家具板材的高效打孔机的立体结构示意图；
图2为变径钻头的立体结构示意图；
图3为变径钻头的局部剖视图。
附图标记：1、机架；11、气泵；2、安装基座；3、变径钻头；31、顶座；311、转动齿轮；312、导向滑槽；313、导向滑移螺杆；314、驱动电机；315、动力电机；32、空心钻杆；321、侧边开口；33、扩径刀片；331、切削刀片；34、转动刀片；35、中心导杆；351、传动螺纹；36、导向滑杆；37、激光传感器；4、重力底座；5、显示屏。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
参照图1-3所示，包括有机架1、和设置在机架1上的安装基座2、和与安装基座2可拆卸连接的变径钻头3、和用于带动变径钻头3进行打孔的动力装置、和用于调整变径钻头3径长尺寸的控制装置，变径钻头3包括有与安装基座2可拆卸连接的顶座31、和设置在顶座31上成中空结构的空心钻杆32、和滑移连接在空心钻杆32侧壁上的扩径刀片33、和与扩径刀片33转动连接的转动刀片34，扩径刀片33至少设置两组；扩径刀片33至少设置两组是为了使变径钻头3扩径后其轴心不变，能够便于控制装置对变径钻头3的径长变化的掌握，能够使变径钻头3的旋转中心始终保持在一个轴心上，这样在变径后，不需要挪动变径钻头3就能够实现变径钻头3对固定点的精准打孔。并且扩径刀片33设置两组以上时，每组围绕空心钻杆32外侧壁所占据的的空间应当是轴向等分的。
转动刀片34与扩径刀片33对应设置；此处的对应设置是指转动刀片34与扩径刀片33在数量上相适配，这样能够使得每一个扩径刀片33的一端均连接有转动刀片34收尾，能够使扩径刀片33与空心钻杆32之间间距过渡的更流畅。转动刀片34作为底部切削与板材直接接触，因此转动刀片34需要具有强切削力。
空心钻杆32上设置有供扩径刀片33冒出的侧边开口321，顶座31上径向滑移连接有导向滑杆36，导向滑杆36竖直设置在顶座31上，扩径刀片33的一侧边与导向滑杆36固定连接，导向滑杆36沿空心钻杆32径向滑移的过程中，能够带动扩径刀片33靠近或远离空心钻杆32的外侧壁，多个扩径刀片33在远离空心钻杆32时，相邻扩径刀片33之间留有配合扩径的间隙，从而实现变径钻头3的径长尺寸的变化；通过导向滑杆36的往复滑移实现了多个扩径刀片33围绕空心钻杆32侧壁做外扩或收缩，就能够实现变径钻头3的径长调整。多组扩径刀片33由于其自身弧度是不变的，因此在扩径后，相邻扩径刀片33之间留有配合扩径的间隙，从而在变径钻头3旋转过程中能够使变径钻头3的直径发生变化。
顶座31上竖直设置有中心导杆35，中心导杆35与空心钻杆32同轴设置，中心导杆35能够沿空心转杆轴向滑移，转动刀片34的一端与中心导杆35转动连接，另一端与扩径刀片33外边沿转动连接，多个转动刀片34在变径钻头3旋转过程中成锥形结构，其大口径朝向顶座31，中心导杆35用于限制转动刀片34合围形成的锥形结构的圆心始终与空心钻杆32的圆心对应设置，中心导杆35沿空心转杆轴向滑移的过程中，中心导杆35上连接的转动刀片34之间的夹角缩小或扩大；中心导杆35的设置能够进一步确保变径钻头3在变径过程中，其轴心不变。同时中心导杆35的滑移能够使得转动刀片34与扩径刀片33相互配合，即转动刀片34之间的夹角随扩径刀片33的外扩而逐渐增大，同时中心导杆35带动转动刀片34一端逐渐上升。
控制装置包括控制导向滑杆36在顶座31上的滑移距离的滑移组件、和控制中心导杆35沿空心钻杆32轴向滑移距离的进给组件。控制装置能够通过滑移组件和进给组件对导向滑杆36和中心导杆35的移动进行监测和控制，从而控制变径钻头3调整至指定径长尺寸。
综上，本发明通过在打孔机上设置变径钻头3，针对板材打制大小不同的孔眼，能够在板材打制前改变钻头的径长尺寸，而不必像传统打孔机那样更换钻头，从而大大提高了打孔的效率，实现了高效打孔。
滑移组件包括设置在顶座31上供导向滑杆36滑移连接的导向滑槽312、和设置在导向滑槽312内供导向滑杆36螺接的导向滑移螺杆313、和设置在顶座31上用于带动导向滑移螺杆313转动的驱动电机314、和设置在导向滑杆36上用于检测导向滑杆36滑移距离的位移传感器、和与位移传感器耦接的控制器，导向滑槽312沿顶座31径向延伸设置，控制器与驱动电机314耦接，控制器根据外部输入的变径钻头3的指定径长信息控制驱动电机314带动导向滑移螺杆313转动，从而带动导向滑杆36移动，通过位移传感器传输的位移信息判断导向滑杆36是否滑移到指定位置。
进给组件包括用于带动中心导杆35升降的转动齿轮311、和凸设在中心导杆35外侧壁上与转动齿轮311传动连接的传动螺纹351、和设置在顶座31上用于带动转动齿轮311转动的动力电机315，和与动力电机315耦接用于将动力电机315转程转化为中心导杆35进程的编码器，传动螺纹351与中心导杆35同轴设置，转动齿轮311的转动方向与传动螺纹351垂直，转动齿轮311在转动的过程中能够与传动螺纹351不断啮合，从而推动中心导杆35实现升降，控制器与动力电机315耦接，控制器根据外部输入的变径钻头3的指定径长信息控制动力电机315带动转动齿轮311转动，从而带动中心导杆35移动，通过编码器传输的信息判断中心导杆35是否滑移到指定位置。
转动刀片34、中心导杆35、扩径刀片33之间能够形成直角三角形。且中心导杆35与扩径刀片33始终为直角边。假定变径钻头3初始径长尺寸为最小径长尺寸，则直角三角形的三边为转动刀片34的长度尺寸a、扩径刀片33的宽度尺寸b、中心导杆35上对应该直角三角形的初始长度尺寸c，此时导向滑杆36与中心导杆35的水平距离为0，即导向滑杆36的滑移距离为0，中心导杆35的滑移进程为0，变径钻头3的径长尺寸为2*b，而其中a为不变量，b、c则会根据导向滑杆36、中心导杆35的移动而发送变化；
由上信息可以进行以下运算，已知指定径长尺寸为2B，则导向滑杆36的滑移距离为B-b，中心导杆35的滑移进程为√(a2-(B-b)2)-c，此处由于变径钻头3的径长尺寸扩大或缩小会导致中心导杆35的升降以及扩径刀片33的外扩或缩小，故中心导杆35的滑移进程、导向滑杆36的滑移距离均会出现负数，如果经过运算后中心导杆35的进程为负数的话，则只需要改变动力电机315的带动转动齿轮311的转向，从而带动中心导杆35反向滑移即可；如果经过运算后导向滑杆36的进程为负数的话，只需要改变驱动电机314带动导向滑移螺杆313的转向，从而带动导向滑杆36反向滑移即可。
通过上述运算就能够在外部输入变径钻头3的径长尺寸后得出中心导杆35和导向滑杆36相应的移动范畴，从而通过控制器控制驱动电机314和动力电机315进行相应的转动，就能够实现变径钻头3的顺利变径。
动力装置包括设置在安装基座2上用于带动变径钻头3旋转的转动电机、和设置在机架1上用于带动安装基座2升降的气泵11。转动电机带动变径钻头3转动，则表明打孔机启动，而气泵11带动基座下降，则变径钻头3随之下降从而与板材接触实现打孔；当打孔完成后，气泵11带动基座上升，从而带动变径钻头3上升直至离开板材，则打孔结束。
扩径刀片33上连接有多个切削刀片331，切削刀片331成弧形结构设置，多个扩径刀片33上的切削刀片331能够合围形成围绕空心钻杆32设置的螺纹结构，相邻切削刀片331之间形成供木屑排出的凹槽。由于扩径刀片33不是连接在一起的，但是在变径钻头3旋转过程中，扩径刀片33的外边缘能够不断深入孔眼，与逐渐形成的孔眼内侧壁抵接，而导向凹槽分段设置在各个扩径刀片33上，随变径钻头3的旋转打孔，孔眼产生的木屑由于离心力的作用会随扩径刀片33上各分段的导向凹槽的走向飞旋排出，避免了因木屑堵塞造成孔眼打制的偏差，使得打孔机打制的孔眼更加精确。
中心导杆35上设置有用于辅助对准的激光传感器37。激光传感器37能够在板材表面形成亮点，该亮点能够指向板材孔眼的圆心，用于进一步确定安装基座2是否移动到位，以及安装基座2上的变径钻头3是否正对孔眼。激光传感器37还可以测试将安装基座2移动到指定位置，用于对高效打孔机的测试和检修。
中心导杆35远离顶座31的一端设置成锥形结构，其大口径朝向顶座31。设置成锥形结构便于打孔机与板材孔眼接触时能够快速的对板材形成冲击，有利于后续打孔的进行。
机架1底端设置有用于防止板材在打工过程中发生偏移的重力底座4，重力底座4呈“U”型结构设置，重力底座4上设置有供变径钻头3与板材抵接的开口。夹持组件主要起辅助作用，能够在打孔过程中稳定板材，从而避免打孔位置的偏移，进一步提升打孔的准确性。
机架1上设置有显示屏5，显示屏5与控制器耦接用于显示控制器传输的信息。显示屏5能够显示控制器的运算信息，如中心导杆35的滑移进程、导向滑杆36的滑移距离等，也可以显示外部输入的径长尺寸信息和当前径长尺寸信息，同时显示屏5可以是触控的便于操作人员信息相应指标的调节，也可以在机架1上设置对应的调节按钮，以方便操作人员的操作。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种家具板材的高效打孔机，其特征是：包括有机架(1)、和设置在机架(1)上的安装基座(2)、和与安装基座(2)可拆卸连接的变径钻头(3)、和用于带动变径钻头(3)进行打孔的动力装置、和用于调整变径钻头(3)径长尺寸的控制装置，所述变径钻头(3)包括有与安装基座(2)可拆卸连接的顶座(31)、和设置在顶座(31)上成中空结构的空心钻杆(32)、和滑移连接在空心钻杆(32)侧壁上的扩径刀片(33)、和与扩径刀片(33)转动连接的转动刀片(34)，所述扩径刀片(33)至少设置两组，所述转动刀片(34)与扩径刀片(33)对应设置，所述空心钻杆(32)上设置有供扩径刀片(33)冒出的侧边开口(321)，所述顶座(31)上径向滑移连接有导向滑杆(36)，所述导向滑杆(36)竖直设置在顶座(31)上，所述扩径刀片(33)的一侧边与导向滑杆(36)固定连接，所述导向滑杆(36)沿空心钻杆(32)径向滑移的过程中，能够带动扩径刀片(33)靠近或远离空心钻杆(32)的外侧壁，多个扩径刀片(33)在远离空心钻杆(32)时，相邻扩径刀片(33)之间留有配合扩径的间隙，从而实现变径钻头(3)的径长尺寸的变化；
所述顶座(31)上竖直设置有中心导杆(35)，所述中心导杆(35)与空心钻杆(32)同轴设置，所述中心导杆(35)能够沿空心转杆(32)轴向滑移，所述转动刀片(34)的一端与中心导杆(35)转动连接，另一端与扩径刀片(33)外边沿转动连接，多个转动刀片(34)在变径钻头旋转过程中成锥形结构，其大口径朝向顶座(31)，所述中心导杆(35)用于限制转动刀片(34)合围形成的锥形结构的圆心始终与空心钻杆(32)的圆心对应设置，所述中心导杆(35)沿空心转杆(32)轴向滑移的过程中，所述中心导杆(35)上连接的转动刀片(34)之间的夹角缩小或扩大；
所述控制装置包括控制导向滑杆(36)在顶座(31)上的滑移距离的滑移组件、和控制中心导杆(35)沿空心钻杆(32)轴向滑移距离的进给组件。
2.根据权利要求1所述的一种家具板材的高效打孔机，其特征是：所述滑移组件包括设置在顶座(31)上供导向滑杆(36)滑移连接的导向滑槽(312)、和设置在导向滑槽(312)内供导向滑杆(36)螺接的导向滑移螺杆(313)、和设置在顶座(31)上用于带动导向滑移螺杆(313)转动的驱动电机(314)、和设置在导向滑杆(36)上用于检测导向滑杆(36)滑移距离的位移传感器、和与位移传感器耦接的控制器，所述导向滑槽(312)沿顶座(31)径向延伸设置，所述控制器与驱动电机(314)耦接，所述控制器根据外部输入的变径钻头(3)的指定径长信息控制驱动电机(314)带动导向滑移螺杆(313)转动，从而带动导向滑杆(36)移动，通过位移传感器传输的位移信息判断导向滑杆(36)是否滑移到指定位置。
3.根据权利要求2所述的一种家具板材的高效打孔机，其特征是：所述进给组件包括有用于带动中心导杆(35)升降的转动齿轮(311)、和凸设在中心导杆(35)外侧壁上与转动齿轮(311)传动连接的传动螺纹(351)、和设置在顶座(31)上用于带动转动齿轮(311)转动的动力电机(315)，和与动力电机(315)耦接用于将动力电机(315)转程转化为中心导杆(35)进程的编码器，所述传动螺纹(351)与中心导杆(35)同轴设置，所述转动齿轮(311)的转动方向与传动螺纹(351)垂直，所述转动齿轮(311)在转动的过程中能够与传动螺纹(351)不断啮合，从而推动中心导杆(35)实现升降，所述控制器与动力电机(315)耦接，所述控制器根据外部输入的变径钻头(3)的指定径长信息控制动力电机(315)带动转动齿轮(311)转动，从而带动中心导杆(35)移动，通过编码器传输的信息判断中心导杆(35)是否滑移到指定位置。
4.根据权利要求1所述的一种家具板材的高效打孔机，其特征是：所述动力装置包括设置在安装基座(2)上用于带动变径钻头(3)旋转的转动电机、和设置在机架(1)上用于带动安装基座(2)升降的气泵(11)。
5.根据权利要求1所述的一种家具板材的高效打孔机，其特征是：所述扩径刀片(33)上连接有多个切削刀片(331)，所述切削刀片(331)成弧形结构设置，多个扩径刀片(33)上的切削刀片(331)能够合围形成围绕空心钻杆(32)设置的螺纹结构，相邻切削刀片(331)之间形成供木屑排出的凹槽。
6.根据权利要求1所述的一种家具板材的高效打孔机，其特征是：所述中心导杆(35)上设置有用于辅助对准的激光传感器(37)。
7.根据权利要求1所述的一种家具板材的高效打孔机，其特征是：所述中心导杆(35)远离顶座(31)的一端设置成锥形结构，其大口径朝向顶座(31)。
8.根据权利要求1所述的一种家具板材的高效打孔机，其特征是：所述机架(1)底端设置有用于防止板材在打工过程中发生偏移的重力底座(4)，所述重力底座(4)呈“U”型结构设置，所述重力底座(4)上设置有供变径钻头(3)与板材抵接的开口。
9.根据权利要求3所述的一种家具板材的高效打孔机，其特征是：所述机架(1)上设置有显示屏(5)，所述显示屏(5)与控制器耦接用于显示控制器传输的信息。
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