CN115533148A - 进动式大孔开孔技术及装置 - Google Patents

Abstract

斜盘进动式大孔开孔技术及装置，属于机械技术领域。主要部件包括：斜盘、桶状开孔器、开孔器电机、托盘、托盘电机、支架、升降装置；托盘驱动物料进动式和托盘驱动电机进动式；开孔器电机转轴与托盘电机的转轴夹有一定的角度，一般为1‑30度；待加工物件被固定安装，包括固定安装在支架上，其表面垂直于托盘电机的轴；具体的2个工作电机的协调工作关系：切割工作时，可以选择通过升降臂对固定待加工物件的垂直往复位移，或托盘组件的垂直往复位移；无论是对升降臂或对托盘垂直往复位移，磨、切削面上的托盘回转中心处于磨、切削中心点与托盘电机轴所相应的中心点之间，可以被广泛用于板型材料的大孔的开孔领域。

Description

进动式大孔开孔技术及装置

[技术领域]

本发明属于机械技术领域，确切的讲是一种提高切削或磨削效率及减小冲击力度的实用方法及装置。

[背景技术]

本技术属于大孔类的开孔技术，开孔器(也叫：圆周切割器)，可以安装在普通电钻上，就能方便地在铜、铁、不锈钢、有机玻璃等各种板材的平面、球面等任意曲面上进行圆孔切割，灵活、方便、安全。

常见开孔器的构造是：一个柄部，连接着一个同轴的柱状筒部，在柱状筒部远离柄部的圆周裙部上被加工有齿状、或被粘接有硬质颗粒等，利用卡头、夹头夹紧柄部，或直接夹紧柱状筒部，带动柱状筒部的裙部的圆周转动，达到切削或磨削圆孔的目的(一种大孔开孔器的头部(裙部)是空心的，采用金刚砂制成，在刀头壁上有开槽，便于排出废屑，适用于大直径孔钻孔。)。

开孔器有固定直径和可变直径(飞机式)两种，可变直径的方式是将齿状或被粘接有硬质颗粒的多个刃部，安装在圆盘的同一个圆周上，其圆周的半径可以被改变，柄部也与该圆盘同轴。固定直径开孔器往往就是一个柄部连接着一个柱状圆筒。按照材质分类:双金属开孔器，硬质合金开孔器，金刚石开孔器，不同的材质用来切割的材料也不相同，最常用的是双金属开孔器，较硬的金属材料建议使用硬质合金，玻璃，炭纤维，陶瓷等易裂碎的材质建议采用金刚石开孔器。就小号开孔器而言，配有2种规格的支持柄部，孔径14-32mm之间的是一个规格，大于孔径大于32mm的又是一个规格。大号开孔器的开孔半径可达200MM以上，支持的柄部也会相应加大。

钻井是深孔开孔的一种常见作业，开孔钻头分为2类：1类是磨碎整个圆孔构造的面破碎的钻头，另1类则是磨碎圆孔构造环面的柱面构造钻头。

对于薄板类材料的开孔，往往使用带有柱状筒部的开孔器；使用时需要夹紧待加工的薄板类材料，开孔器的柄部连接卡紧在夹头上，利用同轴旋转的柱状筒部上的锯齿或磨料进行切割或磨削加工。

[发明内容]

本发明的目的就在于解决已有技术的不足之处，克服开孔器平稳(转轴相对的空间转向保持不变)转动下的裙部的切削或磨削都是同时进行的，工作面积较大，而产生大的冲击力度；同时对效率也产生负面影响。

本发明的特点；利用类似于陀螺进动一样的姿态，能够减少切削或磨削下的接触面积，又具有较小的对加工物件的冲击力度，运行较为平稳。

本发明的相关论述：

进动式大孔开孔技术：

本技术所涉及的主要部件包括：斜盘、桶状开孔器、开孔器电机、托盘、托盘电机、支架、升降装置；实现直接进动及相对进动的安装模式分为2种：托盘驱动物料进动式和托盘驱动电机进动式；

托盘驱动物料进动式的结构关系包括：在(垂直)升降装置上安装着运载开孔器电机的斜盘，而开孔器电机的电机轴与垂直方向夹有1－30度的角度，并带动着开孔器自转(自转轴与电机同轴)；在支架上安装的托盘电机，托盘电机带动物件托盘承载着(固定在托盘上的)待加工物件一起转动；(垂直)升降装置相对于支架能够往复位移(或开孔器电机相对于支架生根固定，升降装置承载着托盘电机往复(垂直)位移，这种垂直位移需要导向构造，该导向构造是导轨约束、丝杠丝姆约束等等已知的常规技术)；上述两个电机安装的轴线位置关系为：“开孔器(电机)的轴线与磨、切削面”的交点，该交点是在磨、切削中心点与“托盘电机的轴线与磨、切削面”的交点连线之间的位置上；

所谓磨、切削中心点指的是：当倾斜(非垂直于待开孔物件表面)的开孔器的工作圆周(裙部)接触到待开孔物件表面时，会形成一个接触点(理论上是一个点)，该点就是：磨、切削中心点，随着磨、切削的深入，是一个位置变化的动点；该动点是磨、切削面上的一点，而磨、切削面是一个垂直于托盘电机轴线的平面，随着开孔加工进行，磨、切削面是一个逐渐平移的平面，随着磨、切削中心点的位移而平移。

开孔器的工作圆周(裙部)在待加工物件表面上的投影是一个椭圆，椭圆的短径上的一点就是磨、切削中心点，由于短径处的弧线变得更为平缓了，所对应的曲率半径要大于原有的开孔器裙部的曲率半径(也就是接触点圆环投影的局部曲率半径有所增大(在数学上，局部圆周投影将会使得该段曲线变得平滑，对应的曲率半径必然增大)，数值近似于：1/COSQ倍数，当以对应的半径进行切割，就能获得较为细窄的切口，尽可能的减少减材加工的量)，就需要磨、切削中心点(相当于开孔器裙部圆周的局部接触待加工表面)的实际回转半径有所增大；因而：开孔器轴线与磨、切削面的交点(就是磨、切削中心点)一定在远离托盘回转中心，更为靠近切削中心点上。

托盘驱动电机进动式的结构关系包括：

与托盘驱动物料进动式的结构类似，差别在于：待加工物件固定不动，而将开孔器电机直接安装在托盘上；具体结构情况是：通过托盘电机的轴带动托盘转动，固定在托盘上的开孔器电机驱动开孔器转动；同样，开孔器电机转轴与托盘电机的转轴夹有一定的角度(一般为1-30度)；待加工物件被固定安装(包括固定安装在支架上)，其表面垂直于托盘电机的轴；

对于切割工作时，可以选择通过升降臂对固定待加工物件的垂直往复位移，或托盘(组件)的垂直往复位移；无论是对升降臂或对托盘垂直往复位移，其机械构造可以是手动、电动、液压等的升降位移，只不过需要增加，诸如电机、液压缸、皮带、齿轮等，均属于常规的已知技术；同样，磨、切削面上的托盘回转中心处于磨、切削中心点与托盘电机轴所相应的中心点之间。

斜盘进动式大孔开孔装置，主要构造包括：斜盘、桶状开孔器、开孔器电机、托盘、托盘电机、支架、升降装置；安装模式分为2种：托盘驱动物料进动式和托盘驱动电机进动式；在工作方式上采取了托盘电机的配合驱动，使得磨、切削中心点不断在待加工物件移动。

关于进动的注释：本发明引入“进动”的物理名词是为了直观的说明运动关系：由于斜盘是个关键部件，斜盘携带着电机驱动着开孔器的转动，就相当于一个“陀螺”，开孔器的轴就相当于自转轴，托盘电机轴就相当于“进动轴”，当托盘电机载着开孔器就实现了直接进动方式，当托盘电机载着待加工物料时实现了间接进动方式。

进一步：开孔器电机、托盘电机是电动驱动的电机，或者是气动、液动、手动驱动的转动装置。

本发明的有益效果：

在不减少开孔器裙部的可工作圆周的情况下，减缓瞬时工作面积，有利于减缓工作时的相互冲击，提高开孔器的使用寿命，同时保障磨、切削的效果；也在一定程度上提高了工作效率。

[图示说明]

以下结合附图对本发明作进一步说明：

图1托盘驱动物料进动式大孔开孔装置构造示意图

图2托盘驱动物料进动式大孔开孔装置开孔过程示图

图3托盘驱动电机进动式大孔开孔装置构造示图

标号说明：

1 开孔器电机A

2 开孔器电机轴线

3 (桶状)开孔器A

4 升降臂

5 局部剖口

6 磨、切削中心点

7 磨、切削面回转中心

8 物件托盘轴线

9 (物件)托盘

10 托盘轴

11 托盘电机A

12 支架A

13 支架导向构造

14 待加工物件

15 加工后物件

16 环形切口

17 开孔后物料

18 圆盘物料

19 磨、切削面

20 托盘回转中心

21 开孔器电机轴(柄部)

22 开孔器电机B

23 托盘电机B

24 托盘电机B轴

25 (电机)斜盘

26 (桶状)开孔器B

27 支架B

28 磨、切削中心点

29 托盘回转中心

30 斜盘

[实施例证]

如图1、图2所示：

图1中的上图，下图分别表示托盘驱动物料进动式大孔开孔装置的俯视图及侧视图(局部作了剖面处理)；图2的上图，下图分别表示开孔的过程的局部剖面图，及切孔后物件的剖面的侧视图。

升降臂(4)上的斜盘(30)安装着开孔器电机A(1)，开孔器电机A(1)通过电机轴驱动桶状开孔器A(3)绕着开孔器电机轴(柄部)(21)的开孔器电机轴线(2)转动(自转)；在支架A(12)上固定安装着托盘电机A(11)，而托盘电机A(11)驱动着托盘轴(10)带动物件托盘(9)绕着物件托盘轴线(8)转动，在物件托盘(9)上被安装着待加工物件(14)；支架导向构造(13)约束着升降臂(4)沿着垂直方向进行一维的上下移动，来控制开孔器A(3)与待加工物件(14)之间的接触程度(包括接触压力及位移速度等)。

结合局部剖口(5)，可以看出：上述两个电机安装的位置关系为：开孔器电机轴线(2)与磨、切削面(19)的交点(磨、切削面回转中心(7))在物件托盘轴线(8)与磨、切削面(19)的交点(托盘回转中心(20))与磨、切削中心点(6)之间的位置上；

切割后的加工后物件(15)，如图2的下图所示：产生环形切口(16)后，获得开孔后物料(17)及圆盘物料(18)。

对于斜轴(非垂直)的开孔器A(3)来说，在磨、切削面(19)上的投影是一个椭圆，椭圆的短径在图中2个轴线所形成的平面内，由于磨、切削中心点(6)处于椭圆的短径区域，所对应的曲率半径要大于原有的开孔器A(3)裙部的曲率半径(也就是接触点圆环投影的局部曲率半径有所增大(在数学上，局部圆周投影将会使得该段曲线变得平滑，对应的曲率半径必然增大)，数值近似于：1/COSQ倍,Q代表图中2轴线之间的夹角，就能获得较为细窄的切口，尽可能的减少减材加工的量)，就需要磨、切削中心点(6)(相当于开孔器裙部圆周的局部接触待加工表面)的实际回转半径有所增大；因而：开孔器A(3)轴线与磨、切削面(19)的交点(就是磨、切削中心点(6)点)一定在远离托盘回转中心(20)，更为靠近切削中心点(6)上。

如图3所示：

是托盘驱动物料进动式大孔开孔装置与图1基本类似，托盘电机B(23)通过托盘电机B轴(24)驱动斜盘(25)，而斜盘(25)(与图1的斜盘功能相同)又驱动开孔器电机B(22)转动(桶状开孔器B(26)的轴可以与电机轴合为一体)；开孔器电机B(22)的转轴与托盘电机B(23)的转轴夹有一定的角度(一般为1-30度)；

与图1及图2的原理相同，托盘回转中心(29)处于磨、切削中心点(28)与托盘电机B(23)中心轴所相应的中心点之间。

支架B(27)的作用是，支撑整个结构体，包括对托盘电机B(23)的固定件的支撑及导向。

无论是图1、图2还是图3；对升降臂或对托盘电机B(23)的固定件的位移产生，可以适应手动、电动、液压等的升降位移，只不过需要增加，诸如电机、液压缸、皮带、齿轮等，均属于常规的已知技术。

开孔器柄部，有时可以与电机的轴部一体化，或是分体的连轴结合。

Claims (3)

1.斜盘进动式大孔开孔技术：本技术的所涉及的主要部件包括：斜盘、桶状开孔器、开孔器电机、托盘、托盘电机、支架、升降装置；其特征就在于：安装模式分为2种：托盘驱动物料进动式和托盘驱动电机进动式；托盘驱动物料进动式的结构关系包括：在升降装置上安装着运载开孔器电机的斜盘，而开孔器电机的电机轴与垂直方向夹有1-30度的角度，并带动着开孔器自转；在支架上安装的托盘电机，托盘电机带动物件托盘承载着待加工物件一起转动；升降装置相对于支架能够往复位移，或开孔器电机相对于支架生根固定，升降装置承载着托盘电机往复位移，这种垂直位移需要导向构造，该导向构造是导轨约束、丝杠丝姆约束等等已知的常规技术；上述两个电机安装的轴线位置关系为：开孔器电机的轴线与磨、切削面的交点，该交点是在磨、切削中心点与托盘电机的轴线与磨、切削面的交点连线之间的位置上；所谓磨、切削中心点指的是：当倾斜的开孔器的工作圆周裙部接触到待开孔物件表面时，会形成一个接触点，该点就是：磨、切削中心点，随着磨、切削的深入，是一个位置变化的动点；该动点是磨、切削面上的一点，而磨、切削面是一个垂直于托盘电机轴线的平面，随着开孔加工进行，磨、切削面是一个逐渐平移的平面，随着磨、切削中心点的位移而平移；托盘驱动电机进动式的结构与托盘驱动物料进动式的差别在于：待加工物件固定不动，而将开孔器电机直接安装在托盘上；具体结构情况是：通过托盘电机的轴带动托盘转动，固定在托盘上的开孔器电机驱动开孔器转动；同样，开孔器电机转轴与托盘电机的转轴夹有一定的角度，一般为1-30度；待加工物件被固定安装，包括固定安装在支架上，其表面垂直于托盘电机的轴；具体的2个工作电机的协调工作关系：切割工作时，可以选择通过升降臂对固定待加工物件的垂直往复位移，或托盘组件的垂直往复位移；无论是对升降臂或对托盘垂直往复位移，其机械构造可以是手动、电动、液压等的升降位移，只不过需要增加，诸如电机、液压缸、皮带、齿轮等，均属于常规的已知技术；同样，磨、切削面上的托盘回转中心处于磨、切削中心点与托盘电机轴所相应的中心点之间；开孔器轴线与磨、切削面的交点：就是指的磨、切削中心点，该中心点一定在远离托盘回转中心，更为靠近切削中心点上。

2.斜盘进动式大孔开孔装置，其主要部件包括：斜盘、桶状开孔器、开孔器电机、托盘、托盘电机、支架、升降装置；其特征就在于：实现直接进动及相对进动的安装模式分为2种：托盘驱动物料进动式和托盘驱动电机进动式，在2个电机的协同运转上采用了：斜盘进动式大孔开孔技术。

3.根据权利要求1斜盘进动式大孔开孔技术，其特征在于所述的开孔器电机、托盘电机是电动驱动的电机，或者是气动、液动、手动驱动的转动装置。

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