CN115351334A - 一种大型设备壳体开孔机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种大型设备壳体开孔机。包括底座、回转工作台、回转机构、滑动工作台、滑动机构、立柱、开孔工作头、升降机构、电气控制系统，所述回转工作台包括定圈、动圈，所述定圈安装在底座上，所述动圈和定圈通过轴承转动连接，所述动圈上通过滑动机构滑动连接有滑动工作台，所述滑动工作台上设有立柱，所述立柱上通过升降机构设置有开孔工作头，所述开孔工作头可以根据实际情况选取铣削动力头、火焰割炬、等离子割炬、激光割炬、水刀中的一种，本发明滑动机构和回转机构连锁控制，依此可以建立极坐标系，可以在滑动机构行程范围内加工出包括圆形、方形、圆角方形、椭圆形、多边形在内的任意图形，具有非常强的加工灵活性。

Description

一种大型设备壳体开孔机

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种大型设备壳体开孔机。

背景技术

有些大型设备需要在壳体上开孔，但是因为其体积庞大、无法移动，难以在机床上进行加工，只能采用人工的方式进行开孔加工，但是开孔人员劳动工作量大，且开孔精度较低。

现有技术中有固定孔径的开孔设备，其开孔直径难以调节，且只能开设圆孔，通用性不强。

发明内容

本发明解决的问题是：现有技术中缺乏具有较高通用性的开孔设备，提供一种大型设备壳体开孔机。

本发明通过如下技术方案予以实现，一种大型设备壳体开孔机，包括可拆卸安装在待开孔工件表面上的底座、可拆卸安装在底座上的回转工作台、驱动回转工作台转动的回转机构、滑动设置在回转工作台上的滑动工作台、驱动滑动工作台水平移动的滑动机构、安装在滑动工作台上的立柱、滑动设置在立柱上的开孔工作头、驱动开孔工作头升降的升降机构、用于控制回转机构、滑动机构、升降机构、开孔工作头协调工作的电气控制系统，所述回转机构、滑动机构、升降机构设有伺服电机，所述回转工作台上设有容开孔工作头穿过的防干涉孔。

进一步地，所述回转工作台包括定圈、动圈，所述定圈安装在底座上，所述动圈和定圈通过轴承转动连接，所述回转机构驱动动圈相对定圈转动。

进一步地，所述滑动机构包括平行设置的两组滑动组件，每组滑动组件包括第一滑轨、两个第一滑块，两组滑台组件设置在防干涉孔的两边，至少有一组滑台组件包括第一伺服电机、第一减速机、第一丝杠、两个第一丝杠螺母，所述滑动工作台通过第一滑块和第一滑轨滑动设置在回转工作台上，所述第一滑块内固定连接有第一丝杠螺母，所述第一丝杠螺母安装在第一丝杠上，所述第一丝杠的两端通过支架转动安装在回转工作台上，其中一端通过第一减速机和第一伺服电机连接。

进一步地，两组滑台组件均设有第一伺服电机、第一减速机、第一丝杠、两个第一丝杠螺母，所述电气控制系统设置有编码器，所述编码器与其中一个第一伺服电机连接，所述电气控制系统通过编码器的反馈控制另一个的第一伺服电机，来达到同步。

进一步地，所述升降机构包括第二伺服电机、第二减速机、第二丝杠、第二丝杠螺母、第二滑轨、第二滑块，所述开孔工作头上安装有多个第二滑块，所述第二滑块和固定在立柱上的两根第二滑轨滑动连接，所述开孔工作头上固定连接有第二丝杠螺母，所述第二丝杠螺母和转动设置在立柱侧面的第二丝杠啮合，所述第二丝杠由第二伺服电机、第二减速机驱动转动。

进一步地，所述回转机构包括第三伺服电机、第三减速机、齿轮，所述定圈设置有内齿圈，所述齿轮设置在第三减速机输出端，所述齿轮和内齿圈啮合，所述第三减速机固定安装在动圈上，所述第三伺服电机和第三减速机的输出端连接。

进一步地，所述回转机构包括第四伺服电机、第四减速机、蜗杆，所述定圈设有涡轮的齿形结构，所述回转电机固定在动圈上，所述第四伺服电机的输出端连接有蜗杆，所述蜗杆和定圈啮合。

进一步地，所述底座上设有用于支撑定圈的上表面、用于定圈水平方向限位的圆柱面、用于导向的锥面，所述圆柱面上设有定位槽，所述定圈上配对安装有定位键。

进一步地，所述开孔工作头为铣削动力头、火焰割炬、等离子割炬、激光割炬、水刀中的一种。

进一步地，所述底座下方活动安装有多个连接件，所述连接件和待加工的零件连接，所述连接件采用焊接固定块、真空吸盘、电磁吸盘中的一种。

本发明的有益效果是：

1、本发明中开孔工作头的位置由滑动机构进行控制，开孔工作头的水平位置可以位于定圈内侧从防干涉孔处向下伸出，适用于加工尺寸较小的孔，开孔工作头的水平位置可也以位于动圈的外侧，适用于加工尺寸较大的孔，因此开孔尺寸具有较大的选取范围。

2、本发明远远不满足于加工不同直径的圆孔，还可以加工异形孔，滑动机构和回转机构连锁控制，依此可以建立极坐标系，回转工作台的回转中心为极点，极点位置由底座安装位置决定，刀具距离极点的长度即为极径，极径由滑动机构控制，刀具相对于极点的转动角度即为极角，极角由回转机构控制，可以提前将需要加工的图形输入电气控制系统中，可以在滑动机构行程范围内加工出包括圆形、方形、圆角方形、椭圆形、多边形在内的任意图形，具有非常强的加工灵活性。

3、本发明所述回转机构、滑动机构、升降机构设有伺服电机，由电气控制系统集中控制，具有较高的自动化程度。

4、本发明所述的滑动机构包括两组平行设置的滑动组件，两组滑动组件设置在防干涉孔的两边，至少有一组滑台组件设置有一个第一伺服电机，可以采用一个伺服电机进行单边驱动，也可以采用两个伺服电机进行双边驱动，在采用两个伺服电机时，所述电气控制系统设置有编码器，编码器与其中一个第一伺服电机连接，所述电气控制系统通过编码器的反馈控制另一个第一伺服电机，来达到同步。

5、本发明所述开孔工作头为铣削动力头、火焰割炬、等离子割炬、激光割炬、水刀中的一种，可以综合材质、厚度、表面要求、成本控制、加工效率等多方面因素，选取最合适的开孔工作头。

6、本发明所述底座下方活动安装有多个连接件，所述连接件和待加工的零件连接，所述连接件采用焊接固定块、真空吸盘、电磁吸盘中的一种，可以根据设备壳体的材料、表面要求选取最合适的固定方式。

7、本发明所述的一种大型设备壳体开孔机可以安装在平面上，还可以安装球面上，以及其他规则平面上，均可以进行开孔加工，适用性广。

附图说明

图1为实施例一中状态一的结构示意图；

图2为实施例一中状态一的俯视图；

图3为实施例一中状态二的结构示意图；

图4为实施例一中状态二的俯视图；

图5为图1中I处局部放大图；

图6为实施例二的结构示意图；

图7为图6的A-A处剖视图；

图8为实施例三的结构示意图；

图9为实施例四的结构示意图。

图中：1底座；2回转工作台；201定圈；202动圈；203轴承；3回转机构； 301第三伺服电机；302第三减速机；303齿轮；304第四伺服电机；305第四减速机；306蜗杆；4滑动工作台；5滑动机构；501第一伺服电机；502第一减速机；503第一丝杠；504第一丝杠螺母；505第一滑轨；506第一滑块；6立柱7 开孔工作头；8升降机构；801第二伺服电机；802第二减速机；803第二丝杠； 804第二丝杠螺母；805第二滑轨；806第二滑块；9连接件。

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。

实施例一，如图1-5所示，一种大型设备壳体开孔机，包括可拆卸安装在待开孔工件表面上的底座1、可拆卸安装在底座1上的回转工作台2、驱动回转工作台2转动的回转机构3、滑动设置在回转工作台2上的滑动工作台4、驱动滑动工作台4水平移动的滑动机构5、安装在滑动工作台4上的立柱6、滑动设置在立柱6上的开孔工作头7、驱动开孔工作头7升降的升降机构8、用于控制回转机构3、滑动机构5、升降机构8、开孔工作头7协调工作的电气控制系统，所述回转机构3、滑动机构5、升降机构8设有伺服电机，所述回转工作台2上设有容开孔工作头7穿过的防干涉孔，所述开孔工作头7采用铣削动力头，所述铣削动力头。

所述底座1下方活动安装有多个焊接固定块，焊接固定块和底座1通过螺栓固定连接，所述焊接固定块和设备壳体焊接固定。

所述回转工作台2包括定圈201、动圈202，所述动圈202和定圈201通过轴承203转动连接，所述底座1上设有用于支撑定圈201的上表面、用于定圈 201水平方向限位的圆柱面、用于导向的锥面，所述圆柱面上设有定位槽，所述定圈201上配对安装有定位键，回转工作台靠自重安装在底座上，底座上的上表面、圆柱面、定位槽方便快速完成定位安装。

所述回转机构3包括第三伺服电机301、第三减速机302、齿轮303，所述定圈201设置有内齿圈，所述齿轮303设置在第三减速机302输出端，所述齿轮 303和内齿圈啮合，所述第三减速机302固定安装在动圈202上，所述第三伺服电机301和第三减速机302的输出端连接。第三伺服电机301驱动齿轮303转动，而齿轮303和定圈201的内齿圈啮合，从而带动动圈202转动。

所述滑动机构5包括平行设置的两组滑动组件，每组滑动组件包括第一滑轨 505、两个第一滑块506，两组滑台组件设置在防干涉孔的两边，至少有一组滑台组件包括第一伺服电机501、第一减速机502、第一丝杠503、两个第一丝杠螺母504，所述滑动工作台4通过第一滑块506和第一滑轨505滑动设置在回转工作台2上，所述第一滑块506内固定连接有第一丝杠螺母504，所述第一丝杠螺母504安装在第一丝杠上503，所述第一丝杠503的两端通过支架转动安装在回转工作台2上，其中一端通过第一减速机502和第一伺服电机501连接。可以采用一个伺服电机501进行单边驱动，也可以采用两个伺服电机502进行双边驱动，在采用两个伺服电机502时，所述电气控制系统设置有编码器，编码器与其中一个第一伺服电机连接，所述电气控制系统通过编码器的反馈控制另一个第一伺服电机501，来达到同步。

所述升降机构8包括第二伺服电机801、第二减速机802、第二丝杠803、第二丝杠螺母804、第二滑轨805、第二滑块806，所述开孔工作头7上安装有多个第二滑块806，所述第二滑块806和固定在立柱6上的两根第二滑轨805滑动连接，所述开孔工作头7上固定连接有第二丝杠螺母804，所述第二丝杠螺母 804和转动设置在立柱6侧面的第二丝杠803啮合，所述第二丝杠803由第二伺服电机801、第二减速机802驱动转动。

本实施例的工作原理：

本实施例适用于加工较厚的金属壳体，先将底座1和焊接固定块通过螺栓紧固，然后将底座1摆放到设备壳体表面，调整合适位置后，将焊接固定块和设备壳体焊接，使底座1和设备壳体相对固定，然后将回转工作台2及以上装置通过吊装放置在底座1上，利用底座1上的上表面、圆柱面、定位槽方便快速完成定位安装。

在实际加工时，分为两种加工状态，状态一如图1和图2所示，刀具的水平位置位于定圈201内侧，刀具从防干涉孔处向下伸出，适用于加工尺寸较小的孔，状态二如图3和图4所示，刀具的水平位置位于动圈202的外侧，适用于加工尺寸较大的孔。

滑动机构5调节立柱6及铣削动力头的水平位置，使刀具移动到需要开孔处，启动铣削动力头的电机，使刀具旋转，再启动升降机构8，使刀具下行，对设备表面进行切削，在切削至一定深度后，启动回转机构3，驱动回转工作台2转动，刀具作回转切削，在加工圆孔时，滑动机构5保持不动，刀具回转切削一圈，然后升降机构再次降低，如此循环，直至设备壳体上完成开孔，开孔完成后将回转工作台2及以上设备吊装下来，卸下底座1和焊接固定块之间的螺栓，然后将焊接在壳体上的焊接固定块割下并打磨壳体表面，完成圆孔加工，整个过程中滑动机构5起到调节圆孔直径的作用。

本发明远远不满足于加工不同直径的圆孔，还可以加工异形孔，滑动机构5 和回转机构3连锁控制，依此可以建立极坐标系，回转工作台2的回转中心为极点，极点位置由底座1安装位置决定，刀具距离极点的长度即为极径，极径由滑动机构5控制，刀具相对于极点的转动角度即为极角，极角由回转机构3控制，可以提前将需要加工的图形输入电气控制系统中，可以在滑动机构5行程范围内加工出包括圆形、方形、圆角方形、椭圆形、多边形在内的任意图形，具有非常强的加工灵活性。

实施例二，如图6-7所示，和实施例一的区别在于，所述回转机构3包括第四伺服电机304、第四减速机305、蜗杆306，所述定圈201设有涡轮的齿形结构，所述回转电机固定在动圈202上，所述第四伺服电机304的输出端连接有蜗杆306，所述蜗杆306和定圈201啮合。本实实施例和实施例一相比，采用涡轮蜗杆传动方式，传动比更小，使动圈202具有更好的转动精度，第四伺服电机 304可以采用更小的功率型号，能够提高精度、节省成本。

实施例三，如图8所示，和实施例一的区别在于，开孔工作头7为等离子割炬，所述等离子割炬竖直安装，由升降机构8驱动等离子割炬升降。当设备壳体的加工精度要求不高，且不需要二次加工时，厚度不大于50mm时，可以采用等离子割炬，加工效率相较于铣削加工更快。当然在其他加工需求下，开孔工作头7还可以采用火焰割炬、激光割炬、水刀等多种形式，可以对成本、效率进行综合控制。

实施例四，如图9所示，和实施例一的区别在于，所述连接件9采用真空吸盘，该实施例应用于设备表面较为平滑的情况，加工前，真空吸盘随同底座1 安放在设备表面，调整好底座1位置后，真空吸盘启动，底座1便能和设备相对固定，和实施例一的焊接固定块相比，效率更高，且能有效保护设备外立面的美观度。在其他实施例中还可以根据设备壳体的材料、表面要求采用其他方式，如电磁铁。

综上所述，本发明所述的一种大型设备壳体开孔机能够在大型设备上加工任意形状的孔，具有方便安装、通用性强、操作便捷的优点。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种大型设备壳体开孔机，其特征在于：包括可拆卸安装在待开孔工件表面上的底座(1)、可拆卸安装在底座(1)上的回转工作台(2)、驱动回转工作台(2)转动的回转机构(3)、滑动设置在回转工作台(2)上的滑动工作台(4)、驱动滑动工作台(4)水平移动的滑动机构(5)、安装在滑动工作台(4)上的立柱(6)、滑动设置在立柱(6)上的开孔工作头(7)、驱动开孔工作头(7)升降的升降机构(8)、用于控制回转机构(3)、滑动机构(5)、升降机构(8)、开孔工作头(7)协调工作的电气控制系统，所述回转机构(3)、滑动机构(5)、升降机构(8)设有伺服电机，所述回转工作台(2)上设有容开孔工作头(7)穿过的防干涉孔。

2.根据权利要求1所述的大型设备壳体开孔机，其特征在于：所述回转工作台(2)包括定圈(201)、动圈(202)，所述定圈(201)安装在底座(1)上，所述动圈(202)和定圈(201)通过轴承(203)转动连接，所述回转机构(3)驱动动圈(202)相对定圈(201)转动。

3.根据权利要求1或2所述的大型设备壳体开孔机，其特征在于：所述滑动机构(5)包括平行设置的两组滑动组件，每组滑动组件包括第一滑轨(505)、两个第一滑块(506)，两组滑台组件设置在防干涉孔的两边，至少有一组滑台组件包括第一伺服电机(501)、第一减速机(502)、第一丝杠(503)、两个第一丝杠螺母(504)，所述滑动工作台(4)通过第一滑块(506)和第一滑轨(505)滑动设置在回转工作台(2)上，所述第一滑块(506)内固定连接有第一丝杠螺母(504)，所述第一丝杠螺母(504)安装在第一丝杠上(503)，所述第一丝杠(503)的两端通过支架转动安装在回转工作台(2)上，其中一端通过第一减速机(502)和第一伺服电机(501)连接。

4.根据权利要求3所述的大型设备壳体开孔机，其特征在于：两组滑台组件均设有第一伺服电机(501)、第一减速机(502)、第一丝杠(503)、两个第一丝杠螺母(504)，所述电气控制系统设置有编码器，所述编码器与其中一个第一伺服电机(501)连接，所述电气控制系统通过编码器的反馈控制另一个的第一伺服电机(501)。

5.根据权利要求1或2所述的大型设备壳体开孔机，其特征在于：所述升降机构(8)包括第二伺服电机(801)、第二减速机(802)、第二丝杠(803)、第二丝杠螺母(804)、第二滑轨(805)、第二滑块(806)，所述开孔工作头(7)上安装有多个第二滑块(806)，所述第二滑块(806)和固定在立柱(6)上的两根第二滑轨(805)滑动连接，所述开孔工作头(7)上固定连接有第二丝杠螺母(804)，所述第二丝杠螺母(804)和转动设置在立柱(6)侧面的第二丝杠(803)啮合，所述第二丝杠(803)由第二伺服电机(801)、第二减速机(802)驱动转动。

6.根据权利要求2所述的大型设备壳体开孔机，其特征在于：所述回转机构(3)包括第三伺服电机(301)、第三减速机(302)、齿轮(303)，所述定圈(201)设置有内齿圈，所述齿轮(303)设置在第三减速机(302)输出端，所述齿轮(303)和内齿圈啮合，所述第三减速机(302)固定安装在动圈(202)上，所述第三伺服电机(301)和第三减速机(302)的输出端连接。

7.根据权利要求2所述的大型设备壳体开孔机，其特征在于：所述回转机构(3)包括第四伺服电机(304)、第四减速机(305)、蜗杆(306)，所述定圈(201)设有涡轮的齿形结构，所述回转电机固定在动圈(202)上，所述第四伺服电机(304)的输出端连接有蜗杆(306)，所述蜗杆(306)和定圈(201)啮合。

8.根据权利要求2所述的大型设备壳体开孔机，其特征在于：所述底座(1)上设有用于支撑定圈(201)的上表面、用于定圈(201)水平方向限位的圆柱面、用于导向的锥面，所述圆柱面上设有定位槽，所述定圈(201)上配对安装有定位键。

9.根据权利要求1或2所述的大型设备壳体开孔机，其特征在于：所述开孔工作头(7)为铣削动力头、火焰割炬、等离子割炬、激光割炬、水刀中的一种。

10.根据权利要求1或2所述的大型设备壳体开孔机，其特征在于：所述底座(1)下方活动安装有多个连接件(9)，所述连接件(9)和待加工的零件连接，所述连接件(9)采用焊接固定块、真空吸盘、电磁吸盘中的一种。

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