CN117206949B - 一种精密管状金属加工件的打孔用固定装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精密管状金属加工件的打孔用固定装置，涉及固定装置技术领域，本发明是采用内外同步旋转支撑结合端点支撑的固定方式，具体表现为：内缩环簧架受挤压向外部发生外扩形变，从而以内缩环簧架对管道本体内部施加向外部的压力，继而定向齿轮“被动”地对管道本体施加向内部的压力，且配合反向旋转过程，主要是对管道本体上钻孔位置的两侧位置进行同步支撑，其目的是：避免打孔过程中因为压力不均匀导致管材变形，在上述基础上，利用内缩环簧架的移动方式和外滑座的移动方式，用来配合不同位置上的打孔方式。

Description

一种精密管状金属加工件的打孔用固定装置

技术领域

本发明涉及固定装置技术领域，具体涉及一种精密管状金属加工件的打孔用固定装置。

背景技术

对精密管状金属件来说，为了配合装配/使用要求，需要对其进行多道加工工艺，此处针对打孔工艺来说，其原理是利用钻头结构的削切角将旋转钻头放在工件上，加压并旋转，将工件中的材料逐渐削除，切削出圆形孔洞。

结合上述内容需要说明的是：对管状金属件加工过程中的固定工装结构来说，主要采用外夹紧的固定方式，对加工过程中的金属件提供稳定支撑力，但是在钻头对金属件“施压”这一过程进行具体的说明来说：因为管状件的外形结构为圆弧形，与钻头接触点面积较小，以及受到管状件自身材质特性和壁厚的影响，例如：对强度较高、壁厚较大的管状金属件进行打孔时，钻头难以“轻松”完成切削，钻头对金属件持续施加向下的压力，配合金属件对钻头的反作用力，会导致钻头“被”弯曲形变，甚至发生钻头断裂的问题，抑或者钻头强度较高不会发生形变、断裂等问题，而是将钻头上产生的压力直接作用到管件本体上，因为钻头的压力导致管状金属件局部位置发生向下凹陷等异常问题，为此，本申请提出了一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精密管状金属加工件的打孔用固定装置，用于当前精密管状金属件的钻孔过程中，可能导致钻头发生弯曲或断裂等问题，或者造成管状金属件发生凹陷等异常问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种精密管状金属加工件的打孔用固定装置，包括工作台，所述工作台上表面中段位置上设置有外滑座，且工作台上表面两端位置均设置有定向夹头座，两个所述定向夹头座之间设置有管件本体，其中位于所述工作台右侧位置的定向夹头座一侧设置有定向滑座，所述定向滑座中设置有内锁位结构，所述定向夹头座中设置有夹头结构，所述外滑座中设置有外锁位结构；

所述内锁位结构包括内缩环簧架、第一电动推杆和第一伺服电机，所述第一电动推杆和第一伺服电机安装在定向滑座上，所述第一电动推杆的输出端位置上安装有内套杆，所述内套杆外部转动安装有外转杆，所述第一伺服电机的输出端上安装有第二主动齿轮，所述外转杆对应第二主动齿轮的圆周外壁上安装有与第二主动齿轮啮合的从动齿轮；

所述内缩环簧架位于管件本体的内部，且内缩环簧架横截面的两端位置呈椭圆形，内缩环簧架横截面的中段位置开设有呈内凹状的避空位；

所述外锁位结构包括定向齿轮和两个齿轮槽，两个所述齿轮槽安装在外滑座的上表面位置上，且齿轮槽沿避空位呈对称设置，所述定向齿轮位于齿轮槽的内部，且定向齿轮位于管件本体的圆周外壁位置上。

进一步设置为：所述内缩环簧架的两端位置安装有多个外簧片，多个所述外簧片沿管件本体的圆心点呈环形阵列设置，且外簧片沿靠近管件本体内壁的方向呈外扩状。

进一步设置为：所述外簧片的末端点位置、内缩环簧架靠近管件本体内壁的外曲面位置和定向齿轮靠近管件本体外壁的内曲面位置上均转动安装有滚球。

进一步设置为：所述外转杆末端与内缩环簧架的右侧位置之间固定连接，所述内套杆末端与内缩环簧架的左侧位置之间为转动连接。

进一步设置为：所述夹头结构包括第二电动推杆、侧滑板、膨胀锥和内缩胀套，所述内缩胀套安装在定向夹头座靠近管件本体的外壁位置上，所述第二电动推杆安装在定向夹头座的底面位置上，所述侧滑板与第二电动推杆的输出端之间相连接，所述膨胀锥安装在侧滑板靠近管件本体的一侧外壁位置上，且膨胀锥与内缩胀套之间相匹配，所述内缩胀套位于管件本体的内壁位置上。

进一步设置为：所述工作台内部两端位置均安装有第一直线电机，且工作台内部中段位置安装有第二直线电机，位于右侧位置的所述定向夹头座与工作台之间固定连接，位于左侧位置的所述定向夹头座通过左侧位置的第一直线电机沿管件本体的长度方向与工作台之间为滑动连接，所述定向滑座通过右侧位置的第一直线电机沿管件本体的长度方向与工作台之间为滑动连接。

进一步设置为：所述外转杆贯穿位于右侧位置的膨胀锥，且外转杆与位于右侧位置的膨胀锥之间为滑动连接。

进一步设置为：所述第二直线电机的设置位置与外滑座相对应，所述外滑座通过第二直线电机沿管件本体的长度方向与工作台之间为滑动连接。

进一步设置为：所述外滑座内部安装有第二伺服电机，所述第二伺服电机的传动杆上安装有两个第一主动齿轮，所述第一主动齿轮与定向齿轮相啮合，所述定向齿轮与内缩环簧架的旋转方向相反。

本发明具备下述有益效果：

本发明针对精密管材打孔过程中的固定方式，与当前固定方式有所不同的是：提供内锁位结构和外锁位结构，具体表现为：以内缩环簧架作为内锁位结构的关键技术特征，在不干涉管材整体固定过程的前提下，利用其中的内套杆的活动方式，内缩环簧架进行“向中靠拢”这一动作，从而使内缩环簧架发生靠近管件本体的运动方式，从而对管件本体的内壁位置提供向外侧的压力，在此动作下，定向齿轮“被动”地对管件本体产生向内侧的压力，其目的是：对管件本体上打孔位置的两端位置采用内外结合的压力，用来避免因为打孔过程中产生的压力造成管件本体发生局部凹陷的质量问题。

针对内缩环簧架的支撑方式，同步利用到对应位置上的第一直线电机和第二直线电机，带动外滑座和内缩环簧架进行自主位置调节，用来配合打孔过程中具体打孔位置，在此基础上，还利用到外转杆带动内缩环簧架进行自主旋转，从而定向齿轮利用第二伺服电机进行自主旋转，定向齿轮与内缩环簧架的旋转方向相反，其目的是：将二者产生的压力进行“均匀分散”，以此进一步提高打孔点两端位置上的结构稳定性，且避免因为持续旋转导致管件本体受旋转影响发生不定向错位。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提出的一种精密管状金属加工件的打孔用固定装置的结构示意图；

图2为本发明提出的一种精密管状金属加工件的打孔用固定装置中工作台部件的剖切图；

图3为本发明提出的一种精密管状金属加工件的打孔用固定装置中定向夹头座部件的结构示意图；

图4为本发明提出的一种精密管状金属加工件的打孔用固定装置中内锁环簧架部件的正视图；

图5为本发明提出的一种精密管状金属加工件的打孔用固定装置中电动推杆部件的结构示意图；

图6为本发明提出的一种精密管状金属加工件的打孔用固定装置中外滑座部件的剖切图；

图中：1、工作台；2、外滑座；3、第一伺服电机；4、第一电动推杆；5、齿轮槽；6、管件本体；7、定向夹头座；8、侧滑板；9、第二电动推杆；10、第一直线电机；11、第二直线电机；12、内缩胀套；13、膨胀锥；14、滚球；15、避空位；16、内缩环簧架；17、外簧片；18、内套杆；19、外转杆；20、第二伺服电机；21、定向齿轮；22、第一主动齿轮；23、第二主动齿轮；24、从动齿轮；25、定向滑座。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

对精密管材的打孔过程来说，其精度要求更高，所以当前可以采用更高精度的刀具、驱动结构，但是对其中管件本体的固定方式有所不同：因为管状件的外形结构为圆弧形，与钻头接触点面积较小，以及受到管状件自身材质特性和壁厚的影响，钻头对金属件持续施加向下的压力，配合金属件对钻头的反作用力，会导致钻头“被”弯曲形变，甚至发生钻头断裂的问题，或者管件本体打孔点的两端位置发生向下凹陷等异常问题，为此提出如下的技术方案：

参照图1~6，本实施例中的一种精密管状金属加工件的打孔用固定装置，包括工作台1，工作台1上表面中段位置上设置有外滑座2，且工作台1上表面两端位置均设置有定向夹头座7，两个定向夹头座7之间设置有管件本体6，其中位于工作台1右侧位置的定向夹头座7一侧设置有定向滑座25，定向滑座25中设置有内锁位结构，定向夹头座7中设置有夹头结构，外滑座2中设置有外锁位结构；

内锁位结构包括内缩环簧架16、第一电动推杆4和第一伺服电机3，第一电动推杆4和第一伺服电机3安装在定向滑座25上，第一电动推杆4的输出端位置上安装有内套杆18，内套杆18外部转动安装有外转杆19，第一伺服电机3的输出端上安装有第二主动齿轮23，外转杆19对应第二主动齿轮23的圆周外壁上安装有与第二主动齿轮23啮合的从动齿轮24；

内缩环簧架16位于管件本体6的内部，且内缩环簧架16横截面的两端位置呈椭圆形，内缩环簧架16横截面的中段位置开设有呈内凹状的避空位15；

外锁位结构包括定向齿轮21和两个齿轮槽5，两个齿轮槽5安装在外滑座2的上表面位置上，且齿轮槽5沿避空位15呈对称设置，定向齿轮21位于齿轮槽5的内部，且定向齿轮21位于管件本体6的圆周外壁位置上。

内缩环簧架16的两端位置安装有多个外簧片17，多个外簧片17沿管件本体6的圆心点呈环形阵列设置，且外簧片17沿靠近管件本体6内壁的方向呈外扩状，外簧片17的末端点位置、内缩环簧架16靠近管件本体6内壁的外曲面位置和定向齿轮21靠近管件本体6外壁的内曲面位置上均转动安装有滚球14。

技术原理：参照图1，图2和图4来说明，在固定管件本体6这一过程可以利用夹头结构对管件本体6的两端位置进行固定，此处在本实施例不再赘述，需要说明的是：在固定好管件本体6这一过程，内缩环簧架16置于管件本体6内部，在初始状态下，内缩环簧架16通过外簧片17轻松的置于管件本体6内部；

在开始执行打孔动作时，内缩环簧架16移动到对应打孔点位置，具体来说：使内缩环簧架16发生相互靠拢这一外扩动作，从而使内缩环簧架16的外曲面直径慢慢等于管件本体6内直径，从而以内缩环簧架16上的滚球14对管件本体6施加向外部的压力，且打孔点位置与避空位15相对应；

结合上述内容来说，因为内缩环簧架16提供向外部的压力，那么对应位置中的定向齿轮21内曲面上的滚球14也会“被动”地对管件本体6施加向内侧的压力，从而可以对打孔点位置的管件本体6提供两端方向的内外结合压力，避免打孔过程造成管件本体6发生向下凹陷等异常问题。

实施例二

本实施例是以实施例一的技术内容，对其中的固定方式进行进一步说明：

夹头结构包括第二电动推杆9、侧滑板8、膨胀锥13和内缩胀套12，内缩胀套12安装在定向夹头座7靠近管件本体6的外壁位置上，第二电动推杆9安装在定向夹头座7的底面位置上，侧滑板8与第二电动推杆9的输出端之间相连接，膨胀锥13安装在侧滑板8靠近管件本体6的一侧外壁位置上，且膨胀锥13与内缩胀套12之间相匹配，内缩胀套12位于管件本体6的内壁位置上。

工作台1内部两端位置均安装有第一直线电机10，且工作台1内部中段位置安装有第二直线电机11，位于右侧位置的定向夹头座7与工作台1之间固定连接，位于左侧位置的定向夹头座7通过左侧位置的第一直线电机10沿管件本体6的长度方向与工作台1之间为滑动连接，定向滑座25通过右侧位置的第一直线电机10沿管件本体6的长度方向与工作台1之间为滑动连接。

固定步骤一：位于右侧的定向夹头座7为固定连接，所以可以将管件本体6右侧一端直接套设在右侧位置上的内缩胀套12，随后利用左侧位置的第一直线电机10使左侧位置的定向夹头座7靠近管件本体6的左侧一端，此方式是用来配合管件本体6的长度，随后利用第二电动推杆9使膨胀锥13插设到内缩胀套12，以内缩胀套12从管件本体6的两端内部对管件本体6进行固定；

固定步骤二：针对内缩环簧架16对管件本体6内部固定方式，在初始阶段中，内缩环簧架16整体直径小于管件本体6的内直径，但是在需要对管件本体6进行施压过程，则是利用第一电动推杆4控制内套杆18向右侧移动，从而参照图4，使内缩环簧架16发生相互靠拢，使内缩环簧架16整体直径等于管件本体6的内直径，以内缩环簧架16上的滚球14对管件本体6进行施压，那么管件本体6受到向外侧的压力；

固定步骤三：配合固定步骤二中的支撑方式，参照图6，管件本体6受到向外侧的压力这一情况下，在理论上，管件本体6发生向外侧的形变过程，但是在形变过程受到定向齿轮21中滚球14的“反作用力”，从而对管件本体6提供向内侧的压力，结合固定步骤二，使整体管件本体6受到内外力的固定方式。

实施例三

本实施例是配合实施例二中的技术内容对内缩环簧架16的整体移动方式进行说明：

外转杆19末端与内缩环簧架16的右侧位置之间固定连接，内套杆18末端与内缩环簧架16的左侧位置之间为转动连接，外转杆19贯穿位于右侧位置的膨胀锥13，且外转杆19与位于右侧位置的膨胀锥13之间为滑动连接，第二直线电机11的设置位置与外滑座2相对应，外滑座2通过第二直线电机11沿管件本体6的长度方向与工作台1之间为滑动连接，外滑座2内部安装有第二伺服电机20，第二伺服电机20的传动杆上安装有两个第一主动齿轮22，第一主动齿轮22与定向齿轮21相啮合，定向齿轮21与内缩环簧架16的旋转方向相反。

技术优点：结合实施例二中的固定步骤来说明，本实施例不包括打孔过程，而是针对管件本体6的固定过程，具体说明的是：根据实际打孔点位置的要求，其中在以固定步骤三完成内部固定这一动作后，主要是以避空位15对应打孔点位置，在此过程中，首先需要利用到位于右侧位置的第一直线电机10带动定向滑座25进行左右两侧方向的移动；

结合图4来说明，其中的外转杆19作为带动内缩环簧架16旋转的主要结构，而外簧片17则是用来“牵引”内缩环簧架16的压缩或释放两种过程，但是外簧片17与内缩环簧架16为转动连接，从而不会因为“牵引”动作而干涉到外转杆19的旋转动作；

且还需要利用到外滑座2的滑动过程，其目的是：确保定向齿轮21中的滚球14与内缩环簧架16中的滚球14处于相对同一点位置，进一步提高打孔点两侧位置的管件本体6的结构稳定，避免发生向下凹陷等质量问题。

综上：采用内外同步旋转支撑结合端点支撑的固定方式，具体表现为：内缩环簧架受挤压向外部发生外扩形变，从而以内缩环簧架对管道本体内部施加向外部的压力，继而定向齿轮“被动”地对管道本体施加向内部的压力，且配合反向旋转过程，主要是对管道本体上钻孔位置的两侧位置进行同步支撑，其目的是：避免打孔过程中因为压力不均匀导致管材变形，在上述基础上，利用内缩环簧架的移动方式和外滑座的移动方式，用来配合不同位置上的打孔方式。

以上内容仅仅是对本发明结构所做的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可做很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (9)

1.一种精密管状金属加工件的打孔用固定装置，包括工作台（1），其特征在于，所述工作台（1）上表面中段位置上设置有外滑座（2），且工作台（1）上表面两端位置均设置有定向夹头座（7），两个所述定向夹头座（7）之间设置有管件本体（6），其中位于所述工作台（1）右侧位置的定向夹头座（7）一侧设置有定向滑座（25），所述定向滑座（25）中设置有内锁位结构，所述定向夹头座（7）中设置有夹头结构，所述外滑座（2）中设置有外锁位结构；

所述内锁位结构包括内缩环簧架（16）、第一电动推杆（4）和第一伺服电机（3），所述第一电动推杆（4）和第一伺服电机（3）安装在定向滑座（25）上，所述第一电动推杆（4）的输出端位置上安装有内套杆（18），所述内套杆（18）外部转动安装有外转杆（19），所述第一伺服电机（3）的输出端上安装有第二主动齿轮（23），所述外转杆（19）对应第二主动齿轮（23）的圆周外壁上安装有与第二主动齿轮（23）啮合的从动齿轮（24）；

所述内缩环簧架（16）位于管件本体（6）的内部，且内缩环簧架（16）横截面的两端位置呈椭圆形，内缩环簧架（16）横截面的中段位置开设有呈内凹状的避空位（15）；

所述外锁位结构包括定向齿轮（21）和两个齿轮槽（5），两个所述齿轮槽（5）安装在外滑座（2）的上表面位置上，且齿轮槽（5）沿避空位（15）呈对称设置，所述定向齿轮（21）位于齿轮槽（5）的内部，且定向齿轮（21）位于管件本体（6）的圆周外壁位置上。

2.根据权利要求1所述的一种精密管状金属加工件的打孔用固定装置，其特征在于，所述内缩环簧架（16）的两端位置安装有多个外簧片（17），多个所述外簧片（17）沿管件本体（6）的圆心点呈环形阵列设置，且外簧片（17）沿靠近管件本体（6）内壁的方向呈外扩状。

3.根据权利要求2所述的一种精密管状金属加工件的打孔用固定装置，其特征在于，所述外簧片（17）的末端点位置、内缩环簧架（16）靠近管件本体（6）内壁的外曲面位置和定向齿轮（21）靠近管件本体（6）外壁的内曲面位置上均转动安装有滚球（14）。

4.根据权利要求1所述的一种精密管状金属加工件的打孔用固定装置，其特征在于，所述外转杆（19）末端与内缩环簧架（16）的右侧位置之间固定连接，所述内套杆（18）末端与内缩环簧架（16）的左侧位置之间为转动连接。

5.根据权利要求1所述的一种精密管状金属加工件的打孔用固定装置，其特征在于，所述夹头结构包括第二电动推杆（9）、侧滑板（8）、膨胀锥（13）和内缩胀套（12），所述内缩胀套（12）安装在定向夹头座（7）靠近管件本体（6）的外壁位置上，所述第二电动推杆（9）安装在定向夹头座（7）的底面位置上，所述侧滑板（8）与第二电动推杆（9）的输出端之间相连接，所述膨胀锥（13）安装在侧滑板（8）靠近管件本体（6）的一侧外壁位置上，且膨胀锥（13）与内缩胀套（12）之间相匹配，所述内缩胀套（12）位于管件本体（6）的内壁位置上。

6.根据权利要求1所述的一种精密管状金属加工件的打孔用固定装置，其特征在于，所述工作台（1）内部两端位置均安装有第一直线电机（10），且工作台（1）内部中段位置安装有第二直线电机（11），位于右侧位置的所述定向夹头座（7）与工作台（1）之间固定连接，位于左侧位置的所述定向夹头座（7）通过左侧位置的第一直线电机（10）沿管件本体（6）的长度方向与工作台（1）之间为滑动连接，所述定向滑座（25）通过右侧位置的第一直线电机（10）沿管件本体（6）的长度方向与工作台（1）之间为滑动连接。

7.根据权利要求4所述的一种精密管状金属加工件的打孔用固定装置，其特征在于，所述外转杆（19）贯穿位于右侧位置的膨胀锥（13），且外转杆（19）与位于右侧位置的膨胀锥（13）之间为滑动连接。

8.根据权利要求6所述的一种精密管状金属加工件的打孔用固定装置，其特征在于，所述第二直线电机（11）的设置位置与外滑座（2）相对应，所述外滑座（2）通过第二直线电机（11）沿管件本体（6）的长度方向与工作台（1）之间为滑动连接。

9.根据权利要求8所述的一种精密管状金属加工件的打孔用固定装置，其特征在于，所述外滑座（2）内部安装有第二伺服电机（20），所述第二伺服电机（20）的传动杆上安装有两个第一主动齿轮（22），所述第一主动齿轮（22）与定向齿轮（21）相啮合，所述定向齿轮（21）与内缩环簧架（16）的旋转方向相反。