CN205096854U - 用于板孔定制加工的自动孔加工系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于板孔定制加工的自动孔加工系统，包括底座、钻头、钻孔电机及工作台，还包括位于工作台上方的打孔机构，所述打孔机构包括气缸及冲孔针，所述气缸包括缸体、活塞部、活塞杆、安装块，所述冲孔针螺纹连接于安装块上，所述活塞部将缸体的内腔分割为上腔和下腔，所述上腔上设置有用于与压缩气源连接的通气口，所述下腔内还设置有轴线平行于活塞杆轴线的弹簧；所述钻头与工作台可在X、Y、Z三向上相对运动、冲孔针与工作台可在X、Y、Z三向上相对运动。本实用新型便于省去在孔加工过程中繁琐的划线、引导孔预制等操作，利于实现自动化孔加工。

Description

用于板孔定制加工的自动孔加工系统

技术领域

本实用新型涉及机加工设备领域，特别是涉及一种用于板孔定制加工的自动孔加工系统。

背景技术

随着消费多元化需求的不断增加，大批量的生产模式将由小批量（甚至是单件）多品种的个性化定制生产所取代。同时随着加工技术的进一步发展，消费者对工业机加工产品的加工质量要求也在不断提高。现有技术中高科技机械加工设备也越来越普及，如数控机加工设备等。

用于板孔加工的机械包括各类的钻床，钻床相较于如车床、铣床、磨床，为得到高品质的机械加工，往往需要更多的过程因素控制，如温度、排屑、进给量、钻头刃口形状等。同时，在针对直径较大的孔进行钻制时，以上过程因素也包括在待加工的工件上预先加工出一个用于钻头钻入引导的引导孔。在针对同一工件上需要加工出多个相互之间相对位置有要求的孔加工时，如化工领域广泛采用的换热器管板，为得到以上引导孔，需要进行相当繁琐的划线、同时以上划线的精度不便于保证，划线完成后还需要采用榔头敲击冲孔针以一一得到各个引导孔。即现有技术中，在针对同一工件上需要加工出多个相互之间相对位置有特定关系的孔的加工过程中，存在划线效率慢、定位精度低、加工成本高的缺点。

实用新型内容

针对上述现有技术中，在针对同一工件上需要加工出多个相互之间相对位置有特定关系的孔的加工过程中，存在划线效率慢、定位精度低、加工成本高的缺点的问题，本实用新型提供了一种用于板孔定制加工的自动孔加工系统。

为解决上述问题，本实用新型提供的用于板孔定制加工的自动孔加工系统通过以下技术要点来解决问题：用于板孔定制加工的自动孔加工系统，包括底座、钻头、钻孔电机及工作台，所述工作台设置于底座上，钻头连接于钻孔电机的转子上，钻头位于工作台的上方，还包括位于工作台上方的打孔机构，所述打孔机构包括气缸及冲孔针，所述气缸包括缸体、设置于缸体中的活塞部、连接于活塞部上的活塞杆、固定于活塞杆上的安装块，所述冲孔针螺纹连接于安装块上，所述活塞部将缸体的内腔分割为上腔和下腔，所述上腔上设置有用于与压缩气源连接的通气口，所述下腔内还设置有轴线平行于活塞杆轴线的弹簧，所述弹簧的形变随活塞部的运动而改变，且在上腔中为常压时，弹簧形变产生的弹应力可用于活塞部的复位；

所述钻头与工作台可在X、Y、Z三向上相对运动、冲孔针与工作台可在X、Y、Z三向上相对运动。

具体的，以上X、Y、Z三向分别为空间直角坐标系中的三根数轴，优选以上钻头和冲孔针各自的尖端均正对于工作台的上表面，这样，本加工系统便可完成轴向方向垂直于工作台上表面的孔加工：通过冲孔针完成引导孔冲制、通过钻头完成钻孔加工。

以上结构中，工作台用于置放待加工的工件，设置的气缸作为冲孔针的动力部件，通过对上腔中内压的补充和释放，配合弹簧的弹应力，完成冲孔针沿着其轴向方向的制动和冲孔针的复位。以上结构中，将现有广泛采用的采用榔头敲击的冲孔针与钻头设置于同一系统中，同时，冲孔针与钻头相对于工作台在X、Y、Z三向上可相对运动的结构形式，可通过控制以上各向相对运动的距离，达到分别控制冲孔针、钻头分别相对与工作台停留位置的目的，这样，以上停留位置决定了冲孔针与钻头对工件的加工点的位置，便于省去在孔加工过程中繁琐的划线、引导孔预制等操作，利于实现自动化孔加工。

更进一步的技术方案为：

作为一种具体的可实现在X、Y、Z三向上调整冲孔针、钻头分别相对与工作台停留位置的具体实现方式，所述底座上设置有X向导轨，所述X向导轨上设置可沿着X向导轨滑动的工作台，所述工作台上螺纹连接有X向螺纹杆，所述X向螺纹杆连接于位置固定的X向电机上；

还包括下端固定于底座上的立板，所述立板上固定有Y向导轨，所述Y向导轨上设置有可沿着Y向导轨滑动的安装座，所述安装座上设置有Z向导轨，所述Z向导轨上设置有可沿着Z向导轨滑动的安装板，所述钻孔机构及打孔机构均固定于安装板上，安装座上还螺纹连接有Y向螺纹杆，所述Y向螺纹杆连接在位置固定的Y向电机上；

所述X向电机、Y向电机及Z向电机均为伺服电机。

以上X向螺纹杆、Y向螺纹杆及Z向螺纹杆分别位于X、Y、Z三向上，X向螺纹杆、Y向螺纹杆及Z向螺纹杆各自的端部分别与X向电机、Y向电机和Z向电机的转子相连，X向导轨、Y向导轨及Z向导轨分别与X向螺纹杆、Y向螺纹杆及Z向螺纹杆的轴线平行。作为优选，以上X向导轨、Y向导轨及Z向导轨均不止一根，这样，便可很好的实现冲孔针、钻头分别相对与工作台的停留位置精确调整。

由于伺服电机的转速受负载的影响较大，作为一种便于优化加工效率的具体实现方式，所述X向电机与工作台之间还串联有变速器。

由于针对不同的开孔大小需要采用到不同型号的钻头，作为一种便于更换不同的冲孔针以改变所形成的引导孔尺寸的技术方案，所述活塞杆的自由端上还固定有设置有内螺纹孔的安装块，所述冲孔针螺纹连接于安装块上。即以上结构中，通过在冲孔针相对于冲孔端的另一端上加工出外螺纹，便可得到上述结构。

作为一种可保护冲孔针与安装块相连的连接螺纹的技术方案，所述冲孔针上还设置有凸台，在冲孔针螺纹连接于所述内螺纹孔后，所述凸台的表面与安装块的表面接触。即以上凸台与安装块的接触面用于传递冲孔针在加工过程中所需要的压应力。

作为一种便于实现缸体对活塞杆导向，以保护活塞部的技术方案，所述活塞杆与下腔腔壁之间设置有密封圈，所述下腔的腔壁上设置有均压孔。以上结构中，旨在使得下腔形成一个常压腔，即在活塞部的运动过程中，以上常压腔的内压平衡依靠均压孔实现，这样，就可将下腔的腔壁与活塞杆的间隙设置得更小；设置的密封圈可避免钻屑进入到下腔内以免对活塞部或缸体造成损害，这样，优选将均压孔设置于缸体的侧壁上以进一步避免钻屑进入到下腔内。

作为一种便于将工件固定于工作台上、且易于实现的技术方案，所述工作台上还设置有工件固定装置，所述工件固定装置包括至少一条开口位于工作台上表面上、且开口端宽度小于底端宽度的T形槽，所述T形槽中内嵌有滑块，所述滑块上固定有螺纹杆，且所述螺纹杆由T形槽的开口端伸出，螺纹杆上还螺纹连接有压紧螺帽，所述螺纹杆上还穿设有位于压紧螺帽与工作台台面之间的压块。进一步的，可在以上压块上设置条形槽，同一压块连接于两根不同的螺纹杆上，以避免压块呈悬臂梁，利于对工件压持的稳固性。

为便于实现本系统的自动化，以使得现有的电子档的设计方案能够直接录入本系统已完成自动钻孔加工，所述还包括控制模块，所述控制模块包括数据输入装置、数据存储装置及数据处理装置，所述X向电机、Y向电机及Z向电机的控制模块均连接在数据处理装置的输出端上。以上数据输入装置包括USB接口、WAN接口、LAN接口、键盘接口、鼠标接口中的一种或几种。

为便于监测钻头、冲孔针分别相对于工作台的位置，还包括用于监测冲孔针与工作台相对位置、用于监测钻头与工作台相对位置的位置监测机构，所述检测机构为光栅尺、位置传感器中的至少一种。

本实用新型具有以下有益效果：

本系统结构简单，将现有广泛采用的采用榔头敲击的冲孔针与钻头设置于同一系统中，同时，冲孔针与钻头相对于工作台在X、Y、Z三向上可相对运动的结构形式，可通过控制以上各向相对运动的距离，达到分别控制冲孔针、钻头分别相对与工作台停留位置的目的，这样，以上停留位置决定了冲孔针与钻头对工件的加工点的位置，便于省去在孔加工过程中繁琐的划线、引导孔预制等操作，利于实现自动化孔加工。

附图说明

图1为本实用新型所述的用于板孔定制加工的自动孔加工系统一个具体实施例的结构示意图；

图2为本实用新型所述的用于板孔定制加工的自动孔加工系统一个具体实施例中，打孔机构的结构示意图。

图中标记分别为：1、底座，2、X向导轨，3、工作台，4、工件固定装置，5、冲孔针，51、凸台，6、气缸，61、缸体，62、通气口，63、上腔，64、活塞部，65、下腔，66、均压孔，67、活塞杆，68、弹簧，69、安装块，7、立板，8、Y向导轨，9、Z向电机，10，Z向导轨，11、安装座，12，安装板，13、钻孔电机，14、Y向螺纹杆，15、钻头，16、Y向电机，17、X向电机，18、X向螺纹杆，19、变速器，20、控制模块，21、Z向螺纹杆。

具体实施方式

本实用新型提供了用于板孔定制加工的自动孔加工系统，下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细说明，但是本实用新型不仅限于以下实施例：

实施例1：

如图1和图2所示，用于板孔定制加工的自动孔加工系统，包括底座1、钻头15、钻孔电机13及工作台3，所述工作台3设置于底座1上，钻头15连接于钻孔电机13的转子上，钻头15位于工作台3的上方，还包括位于工作台3上方的打孔机构，所述打孔机构包括气缸6及冲孔针5，所述气缸6包括缸体61、设置于缸体61中的活塞部64、连接于活塞部64上的活塞杆67、固定于活塞杆67上的安装块69，所述冲孔针5螺纹连接于安装块69上，所述活塞部64将缸体61的内腔分割为上腔63和下腔65，所述上腔63上设置有用于与压缩气源连接的通气口62，所述下腔65内还设置有轴线平行于活塞杆67轴线的弹簧68，所述弹簧68的形变随活塞部64的运动而改变，且在上腔63中为常压时，弹簧68形变产生的弹应力可用于活塞部64的复位；

所述钻头15与工作台3可在X、Y、Z三向上相对运动、冲孔针5与工作台3可在X、Y、Z三向上相对运动。

本实施例中，以上X、Y、Z三向分别为空间直角坐标系中的三根数轴，优选以上钻头15和冲孔针5各自的尖端均正对于工作台3的上表面，这样，本加工系统便可完成轴向方向垂直于工作台3上表面的孔加工：通过冲孔针5完成引导孔冲制、通过钻头15完成钻孔加工。

以上结构中，工作台3用于置放待加工的工件，设置的气缸6作为冲孔针5的动力部件，通过对上腔63中内压的补充和释放，配合弹簧68的弹应力，完成冲孔针5沿着其轴向方向的制动和冲孔针5的复位。以上结构中，将现有广泛采用的采用榔头敲击的冲孔针5与钻头15设置于同一系统中，同时，冲孔针5与钻头15相对于工作台3在X、Y、Z三向上可相对运动的结构形式，可通过控制以上各向相对运动的距离，达到分别控制冲孔针5、钻头15分别相对与工作台3停留位置的目的，这样，以上停留位置决定了冲孔针5与钻头15对工件的加工点的位置，便于省去在孔加工过程中繁琐的划线、引导孔预制等操作，利于实现自动化孔加工。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上作进一步限定，如图1和图2所示，作为一种具体的可实现在X、Y、Z三向上调整冲孔针5、钻头15分别相对与工作台3停留位置的具体实现方式，所述底座1上设置有X向导轨2，所述X向导轨2上设置可沿着X向导轨2滑动的工作台3，所述工作台3上螺纹连接有X向螺纹杆18，所述X向螺纹杆18连接于位置固定的X向电机17上；

还包括下端固定于底座1上的立板7，所述立板7上固定有Y向导轨8，所述Y向导轨8上设置有可沿着Y向导轨8滑动的安装座11，所述安装座11上设置有Z向导轨10，所述Z向导轨10上设置有可沿着Z向导轨10滑动的安装板12，所述钻孔机构及打孔机构均固定于安装板12上，安装座11上还螺纹连接有Y向螺纹杆14，所述Y向螺纹杆14连接在位置固定的Y向电机16上；

所述X向电机17、Y向电机16及Z向电机9均为伺服电机。

以上X向螺纹杆18、Y向螺纹杆14及Z向螺纹杆21分别位于X、Y、Z三向上，X向螺纹杆18、Y向螺纹杆14及Z向螺纹杆21各自的端部分别与X向电机17、Y向电机16和Z向电机9的转子相连，X向导轨2、Y向导轨8及Z向导轨10分别与X向螺纹杆18、Y向螺纹杆14及Z向螺纹杆21的轴线平行。作为优选，以上X向导轨2、Y向导轨8及Z向导轨10均不止一根，这样，便可很好的实现冲孔针5、钻头15分别相对与工作台3的停留位置精确调整。

由于伺服电机的转速受负载的影响较大，作为一种便于优化加工效率的具体实现方式，所述X向电机17与工作台3之间还串联有变速器19。

由于针对不同的开孔大小需要采用到不同型号的钻头15，作为一种便于更换不同的冲孔针5以改变所形成的引导孔尺寸的技术方案，所述活塞杆67的自由端上还固定有设置有内螺纹孔的安装块69，所述冲孔针5螺纹连接于安装块69上。即以上结构中，通过在冲孔针5相对于冲孔端的另一端上加工出外螺纹，便可得到上述结构。

作为一种可保护冲孔针5与安装块69相连的连接螺纹的技术方案，所述冲孔针5上还设置有凸台51，在冲孔针5螺纹连接于所述内螺纹孔后，所述凸台51的表面与安装块69的表面接触。即以上凸台51与安装块69的接触面用于传递冲孔针5在加工过程中所需要的压应力。

作为一种便于实现缸体61对活塞杆67导向，以保护活塞部64的技术方案，所述活塞杆67与下腔65腔壁之间设置有密封圈，所述下腔65的腔壁上设置有均压孔66。以上结构中，旨在使得下腔65形成一个常压腔，即在活塞部64的运动过程中，以上常压腔的内压平衡依靠均压孔66实现，这样，就可将下腔65的腔壁与活塞杆67的间隙设置得更小；设置的密封圈可避免钻屑进入到下腔65内以免对活塞部64或缸体61造成损害，这样，优选将均压孔66设置于缸体61的侧壁上以进一步避免钻屑进入到下腔65内。

作为一种便于将工件固定于工作台3上、且易于实现的技术方案，所述工作台3上还设置有工件固定装置4，所述工件固定装置4包括至少一条开口位于工作台3上表面上、且开口端宽度小于底端宽度的T形槽，所述T形槽中内嵌有滑块，所述滑块上固定有螺纹杆，且所述螺纹杆由T形槽的开口端伸出，螺纹杆上还螺纹连接有压紧螺帽，所述螺纹杆上还穿设有位于压紧螺帽与工作台3台面之间的压块。进一步的，可在以上压块上设置条形槽，同一压块连接于两根不同的螺纹杆上，以避免压块呈悬臂梁，利于对工件压持的稳固性。

为便于实现本系统的自动化，以使得现有的电子档的设计方案能够直接录入本系统已完成自动钻孔加工，所述还包括控制模块20，所述控制模块20包括数据输入装置、数据存储装置及数据处理装置，所述X向电机17、Y向电机16及Z向电机9的控制模块20均连接在数据处理装置的输出端上。以上数据输入装置包括USB接口、WAN接口、LAN接口、键盘接口、鼠标接口中的一种或几种。

实施例3：

本实施例在以上实施例提供的任意一个方案的基础上作进一步限定，为便于监测钻头15、冲孔针5分别相对于工作台3的位置，还包括用于监测冲孔针5与工作台3相对位置、用于监测钻头15与工作台3相对位置的位置监测机构，所述检测机构为光栅尺、位置传感器中的至少一种。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的技术方案下得出的其他实施方式，均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.用于板孔定制加工的自动孔加工系统，包括底座（1）、钻头（15）、钻孔电机（13）及工作台（3），所述工作台（3）设置于底座（1）上，钻头（15）连接于钻孔电机（13）的转子上，钻头（15）位于工作台（3）的上方，其特征在于，还包括位于工作台（3）上方的打孔机构，所述打孔机构包括气缸（6）及冲孔针（5），所述气缸（6）包括缸体（61）、设置于缸体（61）中的活塞部（64）、连接于活塞部（64）上的活塞杆（67）、固定于活塞杆（67）上的安装块（69），所述冲孔针（5）螺纹连接于安装块（69）上，所述活塞部（64）将缸体（61）的内腔分割为上腔（63）和下腔（65），所述上腔（63）上设置有用于与压缩气源连接的通气口（62），所述下腔（65）内还设置有轴线平行于活塞杆（67）轴线的弹簧（68），所述弹簧（68）的形变随活塞部（64）的运动而改变，且在上腔（63）中为常压时，弹簧（68）形变产生的弹应力可用于活塞部（64）的复位；

所述钻头（15）与工作台（3）可在X、Y、Z三向上相对运动、冲孔针（5）与工作台（3）可在X、Y、Z三向上相对运动。

2.根据权利要求1所述的用于板孔定制加工的自动孔加工系统，其特征在于，所述底座（1）上设置有X向导轨（2），所述X向导轨（2）上设置可沿着X向导轨（2）滑动的工作台（3），所述工作台（3）上螺纹连接有X向螺纹杆（18），所述X向螺纹杆（18）连接于位置固定的X向电机（17）上；

还包括下端固定于底座（1）上的立板（7），所述立板（7）上固定有Y向导轨（8），所述Y向导轨（8）上设置有可沿着Y向导轨（8）滑动的安装座（11），所述安装座（11）上设置有Z向导轨（10），所述Z向导轨（10）上设置有可沿着Z向导轨（10）滑动的安装板（12），所述钻孔机构及打孔机构均固定于安装板（12）上，安装座（11）上还螺纹连接有Y向螺纹杆（14），所述Y向螺纹杆（14）连接在位置固定的Y向电机（16）上；

所述X向电机（17）、Y向电机（16）及Z向电机（9）均为伺服电机。

3.根据权利要求2所述的用于板孔定制加工的自动孔加工系统，其特征在于，所述X向电机（17）与工作台（3）之间还串联有变速器（19）。

4.根据权利要求1所述的用于板孔定制加工的自动孔加工系统，其特征在于，所述活塞杆（67）的自由端上还固定有设置有内螺纹孔的安装块（69），所述冲孔针（5）螺纹连接于安装块（69）上。

5.根据权利要求4所述的用于板孔定制加工的自动孔加工系统，其特征在于，所述冲孔针（5）上还设置有凸台（51），在冲孔针（5）螺纹连接于所述内螺纹孔后，所述凸台（51）的表面与安装块（69）的表面接触。

6.根据权利要求1所述的用于板孔定制加工的自动孔加工系统，其特征在于，所述活塞杆（67）与下腔（65）腔壁之间设置有密封圈，所述下腔（65）的腔壁上设置有均压孔（66）。

7.根据权利要求1所述的用于板孔定制加工的自动孔加工系统，其特征在于，所述工作台（3）上还设置有工件固定装置，所述工件固定装置包括至少一条开口位于工作台（3）上表面上、且开口端宽度小于底端宽度的T形槽，所述T形槽中内嵌有滑块，所述滑块上固定有螺纹杆，且所述螺纹杆由T形槽的开口端伸出，螺纹杆上还螺纹连接有压紧螺帽，所述螺纹杆上还穿设有位于压紧螺帽与工作台（3）台面之间的压块。

8.根据权利要求2或3所述的用于板孔定制加工的自动孔加工系统，其特征在于，所述还包括控制模块，所述控制模块包括数据输入装置、数据存储装置及数据处理装置，所述X向电机（17）、Y向电机（16）及Z向电机（9）的控制模块均连接在数据处理装置的输出端上。

9.根据权利要求1或7中任意一项所述的用于板孔定制加工的自动孔加工系统，其特征在于，还包括用于监测冲孔针（5）与工作台（3）相对位置、用于监测钻头（15）与工作台（3）相对位置的位置监测机构，所述监测机构为光栅尺、位置传感器中的至少一种。