CN114932246A - 一种高温高强钛合金钻孔设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钛合金钻孔技术领域，公开了一种高温高强钛合金钻孔设备，包括机架，机架上安装有给进机构和安装在给进机构的调节机构；调节机构上安装有转向机构，转向机构包括本体和设置在本体上的驱动件，驱动件的输出轴上同轴固定连接有齿轮，齿轮啮合有与本体转动配合的齿圈，齿圈上固定连接有钻孔机构，钻孔机构与本体滑动配合；钻孔机构包括动力件，动力件的输出轴上同轴固定连接有钻头。本发明结构简单，以对钻孔机构进行位置调节，以适应不同位置钛合金孔的加工。
Description
技术领域
本发明涉及钛合金钻孔技术领域，公开了一种高温高强钛合金钻孔设备。
背景技术
航空航天产业要求结构材料必须具备高强度，耐腐蚀性和耐高温等性能，钛合金材料可以满足航天航空产业的需求，因此被广泛应用于飞机的生产制造，在飞机装配过程中需要完成大量的钛合金孔加工，然而传统的钻孔设备已经难以满足现代制造业的需求。
传统的钻孔设备难以满足现代制造业的需求的主要原因是，难以适应钛合金孔加工的多种需求。
发明内容
本发明意在提供一种高温高强钛合金钻孔设备，以解决背景技术中的问题。
为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：一种高温高强钛合金钻孔设备，包括机架，机架上安装有给进机构和安装在给进机构的调节机构；
调节机构上安装有转向机构，转向机构包括本体和设置在本体上的驱动件，驱动件的输出轴上同轴固定连接有齿轮，齿轮啮合有与本体转动配合的齿圈，齿圈上固定连接有钻孔机构，钻孔机构与本体滑动配合；
钻孔机构包括动力件，动力件的输出轴上同轴固定连接有钻头。
基础方案的原理以及有益效果：(1)本发明中，通过给进机构以使得调节机构、转向机构和钻孔机构朝向钛合金板进行给进，以使得钻孔机构能够对钛合金板进行钻孔加工，并且根据实际需求，通过调节机构可以调节钻孔机构的横向或纵向位置，以调节钛合金孔的孔位以及孔距，达到不同孔距，不同孔位加工的目的，此时，适用于直线加工的方式。
(2)本发明中，通过驱动件带动齿轮和齿圈转动，齿圈带动钻孔机构进行转动，进而调节钻头在钛合金板上钻孔的角度，此时，适应弧形或圆形布置的钛合金孔加工。
综上所述，本发明适应若干直线布置的钛合金孔，也能够适应弧形或圆形布置的钛合金孔的加工，达到不同工位加工的目的。
进一步，给进机构包括与机架竖向滑动配合的导向板和安装在机架上的竖向丝杠，竖向丝杠的螺母座与导向板固定连接。
有益效果：本发明中，通过竖向丝杠带动导向板在机架上滑动，进而通过导向板带动钻孔机构朝向钛合金板给进或者远离钛合金板。
进一步，调节机构包括横向丝杠和纵向丝杠，纵向丝杠安装在导向板上，纵向丝杠的螺母座与横向丝杠固定连接，横向丝杠的螺母座与主体固定连接。
有益效果：本发明中，通过横向丝杠调节本体的横向位置，可以改变钻孔机构的横向位置，通过纵向机构调节横向丝杠和本体的纵向位置，同时，由于横向位置或纵向位置的调节，调节机构的位置发生改变，进而可以改变本体的圆心位置，使得钻孔机构以进行不同弧形钛合金孔的加工。
进一步，本体上开有环形的滑槽，滑槽内设置有滑板，滑板的上部和下部均转动配合有滚珠，滑槽的上壁和下壁均开有滚珠槽，滑板通过滚珠和滚珠槽与本体滑动配合，滑板上固定连接有固定部，动力件固定安装在固定部上。
有益效果：本发明中，驱动件带动齿轮和齿轮转动时，齿圈带动滑板和固定部绕着本体周向转动，此时，通过滚珠和滚珠槽的配合，可以降低滑板与本体之间的摩擦力，同时，还能对滑板进行导向，以使得固定部和动力件稳定转动，即达到稳定调节钻头周向位置的目的。
进一步，动力件的输出轴上固定连接有套筒，套筒上沿其周向螺纹连接有若干螺栓，钻头通过套筒和若干螺栓与驱动件的输出轴固定连接。
有益效果：通过套筒以对钻头套设，并利用若干螺栓将钻头夹持在套筒内，使得钻头稳定。
进一步，钻头的一侧设置有固定在固定部上的冷却机构，冷却机构包括中空的外轴和位于外轴内的内轴，内轴与外轴之间设置有弹性件，内轴与外轴竖向滑动配合，内轴上开有冷却道，冷却道的出口朝向钻头，内轴上固定连接有出液单向阀，出液单向阀将冷却道和外轴连通。
有益效果：本发明中，通过给进机构带动钻孔机构朝向钛合金板给进，当内轴与钛合金板相抵时，内轴会挤压外轴内的切削液，并通过出液单向阀和冷却道喷向钻头，以对钻头进行降温，由于钛合金板的阻挡，内轴不会随钻头给进且内轴冷却道会始终朝向钻头与钛合金板的接触位置(即始终对该位置的钻头进行降温)，同时，停止钻头给进时，内轴也会停止伸入至外轴内，则根据实际加工深度以使用切削液，达到节约使用切削液的目的。
进一步，固定部上固定连接有补给箱，补给箱通过管道连通有进液单向阀，进液单向阀固定安装在外轴上且与外轴连通。
有益效果：本发明中，当给进机构带动导向板和钻孔机构复位时，在弹性件的作用下，推动内轴复位并且通过进液单向阀从补给箱内吸入切削液，以对外轴的切削液进行补充。
进一步，钻头远离冷却机构的一侧设置有引流机构，引流机构包括外筒和位于外筒内的内筒，内筒的上部固定连接有隔板，隔板与外筒竖向滑动配合，内筒的上部开有位于隔板下方的进气口，内筒的下部设置有朝向钻头的引流口。
有益效果：本发明中，当给进机构带动钻孔机构朝向钛合金板给进，内筒与钛合金板相抵时，内筒挤压隔板向上滑动，并且使得外筒内产生一定的负压，通过负压吸入钻头外周的热空气，并且对切削液进行一定的引流，使得切削液能够将钻头的周向覆盖，并且能够对碎屑进行一定的引流，提高钻头的散热效果，当然负压的作用力根据实际的需求进行设计。
进一步，还包括输入模块和与输入模块电连接的控制器，控制器与竖向丝杠、纵向丝杠、横向丝杠、驱动件和动力件均电连接。
有益效果：通过控制器以对竖向丝杠、纵向丝杠、横向丝杠、驱动件和动力件进行智能化控制。
进一步，输入模块向控制器输入工作指令，控制器基于工作指令以对竖向丝杠、纵向丝杠、横向丝杠、驱动件和动力件进行控制。
有益效果：通过智能化控制，以使得竖向丝杠、纵向丝杠、横向丝杠、驱动件和动力件进行精确控制。
附图说明
图1为本发明实施例中高温高强钛合金钻孔设备的结构示意图。
图2为本发明实施例中高温高强钛合金钻孔设备的换向机构的俯视图。
图3为图1的A部分放大图。
图4为本发明实施例中高温高强钛合金钻孔设备的电路示意图。
图5为本发明实施例中钛合金板的开孔示意图。
图6为本发明实施例中高温高强钛合金钻孔设备的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“竖向”、“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。
在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面通过具体实施方式进一步详细说明：
说明书附图中的附图标记包括：本体11、滚珠槽12、齿圈13、齿轮14、伺服电机15、固定部16、驱动电机17、套筒171、螺栓172、滑板18、滚珠19、动力电机21、滚珠丝杠22、导向板23、横向丝杠24、纵向丝杠25、补给箱31、钻头32、外轴33、进液单向阀34、弹簧35、出液单向阀36、冷却道37、内轴38、外筒41、导向槽42、进气孔43、气道44、钻孔箱51、钛合金板52、支架53、压块54、复位弹簧55。
本申请提供一种高温高强钛合金钻孔设备，基本如附图1、附图2、附图3、附图4和附图5所示，其包括机架和安装在机架上的给进机构和安装在给进机构上的调节机构，调节机构上安装有转向机构，转向机构上安装有钻孔机构。
给进机构包括与机架竖向滑动配合的导向板23，安装在机架上的竖向丝杠，竖向丝杠包括固定安装在机架上的动力电机21，动力电机21的输出轴与丝杠同轴固定连接，该丝杠的螺母座与导向板23固定连接。
调节机构包括安装在导向板23上的纵向丝杠25，纵向丝杠25的结构与竖向丝杠的结构相同，区别仅在纵向布置，纵向丝杠25的螺母座上固定安装有横向丝杠24，横向丝杠24的结构与竖向丝杠的结构相同，区别仅在于横向布置，具体的安装方式采用现有的安装方式。
转向机构包括本体11，本体11与横向丝杠24的螺母座固定连接。本实施例中，本体11呈圆柱形，本体11上螺栓172固定连接有驱动件，驱动件为伺服电机15，伺服电机15的输出轴同轴固定连接有与本体11转动配合的齿轮14，齿轮14的外周啮合有齿圈13，齿圈13与本体11转动配合，齿圈13上固定连接有滑板18，本体11上开有环形的滑槽，滑板18位于滑槽内，滑板18的上部和底部转动配合有若干滚珠19，滑槽的上壁和底壁上均开有滚珠槽12，滚珠19均位于滚珠槽12内，滑板18通过滚珠19和滚珠槽12与滑槽滑动配合。
钻孔机构包括与滑板18固定连接的固定部16，固定部16内螺栓172固定连接有动力件，动力件为驱动电机17，驱动电机17的输出轴上同轴固定连接有套筒171，套筒171内设置有钻头32，套筒171上沿其周向螺纹连接有若干螺栓172，螺栓172朝向钻头32给进，以将钻头32固定在套筒171上。
本实施例中，还包括输入模块，输入模块可以为计算机，输入模块电连接有控制器，控制器与竖向丝杠、横向丝杠24、纵向丝杠25、驱动电机17和伺服电机15均电连接。
本实施例具有如下实施方式，操作人员通过输入模块向控制器输入工作指令，例如：转向工作指令时，伺服电机15通过齿轮14和齿圈13带动驱动电机17和钻头32进行转向，例如转向10°，如此调节钻头32的钻孔角度。如附图4的c、d。如此重复工作，钻头32可以钻出弧形布置或者圆形布置的若干钛合金孔。
操作人员通过输入模块向控制器输入工作指令，例如：孔距或孔位指令时，横向丝杠24或纵向丝杠25带动本体11和钻孔机构横向或纵向位置的调节。如附图4的a、b，如此重复工作，钻头32可以钻出直线布置的若干钛合金孔。
本申请的又一实施例，与上述实施例的不同之处在于，操作人员通过输入模块向控制输入工作指令，例如：不同弧形布置的若干钛合金孔指令时，横向丝杠24或纵向丝杠25带动本体11和钻孔机构横向或纵向位置的调节，以改变本体11的圆心位置(即伺服电机15的位置)和钻头32的位置，可以钻出不同弧形布置的若干钛合金孔。
本申请的又一实施例，与上述实施例的不同之处在于，如附图1、附图2、附图3、附图4和附图5所示，
钻头32的一侧设置有冷却机构，钻头32的另一侧设置引流机构，本实施例中，冷却机构包括固定在固定部16上的补给箱31，冷却机构还包括中空的外轴33和位于外轴33内的内轴38，内轴38与外轴33之间设置有弹性件，内轴38与外轴33竖向滑动配合，内轴38上开有冷却道37，冷却道37的出口朝向钻头32，内轴38上固定连接有出液单向阀36，出液单向阀36将冷却道37和外轴33连通，补给箱31通过管道连通有进液单向阀34，进液单向阀34固定安装在外轴33上且与外轴33连通。
引流机构包括外筒41和位于外筒41内的内筒，内筒的上部固定连接有隔板，外筒41上开有导向槽42，隔板的两侧伸入至导向槽42内，以使得隔板通过导向槽42与外筒41竖向滑动配合，内筒的上部开有位于隔板下方的进气口，内筒的下部设置有朝向钻头32的引流口，内筒上设置有气道44，并且气道44将引流口和进气孔43连通。
本实施例中，通过给进机构带动钻孔机构朝向钛合金板52给进，当内轴38与钛合金板52相抵时，内轴38会挤压外轴33内的切削液，并通过出液单向阀36和冷却道37喷向钻头32，以对钻头32进行降温，由于钛合金板52的阻挡，内轴38不会随钻头32给进且内轴38冷却道37会始终朝向钻头32与钛合金板52的接触位置(即始终对该位置的钻头32进行降温)，同时，停止钻头32给进时，内轴38也会停止伸入至外轴33内，则根据实际加工深度以使用切削液，达到节约使用切削液的目的。
当给进机构带动钻孔机构朝向钛合金板52给进，内筒与钛合金板52相抵时，内筒挤压隔板向上滑动，并且使得外筒41内产生一定的负压，通过负压、进气孔43、气道44和引流口吸入钻头32外周的热空气，并且对切削液进行一定的引流，使得切削液能够将钻头32的周向覆盖，并且能够对碎屑进行一定的引流，提高钻头32的散热效果，当然负压的作用力根据实际的需求进行设计。
本申请的又一实施例，与上述实施例的不同之处在于，如附图6所示，一种高温高强钛合金钻孔设备，还包括上部开口的钻孔箱51，钻孔箱51的两侧均固定连接有呈U型的支架53，支架53的上部水平滑动配合有压块54，压块54与支架53之间设置有复位弹簧55，复位弹簧55一端固定连接在压块54上，复位弹簧55另一端固定连接在支架53上，压块54的底部设有倾斜面，倾斜面靠近复位弹簧55的一端低于远离复位弹簧55的一端。
本实施例中，通过倾斜面的设计，压块54可以压紧不同厚度的钛合金板52，并且压块54以将钛合金板52压紧，降低在对钛合金板52钻孔的过程中降低位置偏移的几率。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。
Claims (10)
1.一种高温高强钛合金钻孔设备，其特征在于：包括机架，机架上安装有给进机构和安装在给进机构的调节机构；
调节机构上安装有转向机构，转向机构包括本体和设置在本体上的驱动件，驱动件的输出轴上同轴固定连接有齿轮，齿轮啮合有与本体转动配合的齿圈，齿圈上固定连接有钻孔机构，钻孔机构与本体滑动配合；
钻孔机构包括动力件，动力件的输出轴上同轴固定连接有钻头。
2.根据权利要求1所述的高温高强钛合金钻孔设备，其特征在于：给进机构包括与机架竖向滑动配合的导向板和安装在机架上的竖向丝杠，竖向丝杠的螺母座与导向板固定连接。
3.根据权利要求2所述的高温高强钛合金钻孔设备，其特征在于：调节机构包括横向丝杠和纵向丝杠，纵向丝杠安装在导向板上，纵向丝杠的螺母座与横向丝杠固定连接，横向丝杠的螺母座与主体固定连接。
4.根据权利要求3所述的高温高强钛合金钻孔设备，其特征在于：本体上开有环形的滑槽，滑槽内设置有滑板，滑板的上部和下部均转动配合有滚珠，滑槽的上壁和下壁均开有滚珠槽，滑板通过滚珠和滚珠槽与本体滑动配合，滑板上固定连接有固定部，动力件固定安装在固定部上。
5.根据权利要求4所述的高温高强钛合金钻孔设备，其特征在于：动力件的输出轴上固定连接有套筒，套筒上沿其周向螺纹连接有若干螺栓，钻头通过套筒和若干螺栓与驱动件的输出轴固定连接。
6.根据权利要求5所述的高温高强钛合金钻孔设备，其特征在于：钻头的一侧设置有固定在固定部上的冷却机构，冷却机构包括中空的外轴和位于外轴内的内轴，内轴与外轴之间设置有弹性件，内轴与外轴竖向滑动配合，内轴上开有冷却道，冷却道的出口朝向钻头，内轴上固定连接有出液单向阀，出液单向阀将冷却道和外轴连通。
7.根据权利要求6所述的高温高强钛合金钻孔设备，其特征在于：固定部上固定连接有补给箱，补给箱通过管道连通有进液单向阀，进液单向阀固定安装在外轴上且与外轴连通。
8.根据权利要求7所述的高温高强钛合金钻孔设备，其特征在于：钻头远离冷却机构的一侧设置有引流机构，引流机构包括外筒和位于外筒内的内筒，内筒的上部固定连接有隔板，隔板与外筒竖向滑动配合，内筒的上部开有位于隔板下方的进气口，内筒的下部设置有朝向钻头的引流口。
9.根据权利要求8所述的高温高强钛合金钻孔设备，其特征在于：还包括输入模块和与输入模块电连接的控制器，控制器与竖向丝杠、纵向丝杠、横向丝杠、驱动件和动力件均电连接。
10.根据权利要求9所述的高温高强钛合金钻孔设备，其特征在于：输入模块向控制器输入工作指令，控制器基于工作指令以对竖向丝杠、纵向丝杠、横向丝杠、驱动件和动力件进行控制。
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