CN209157231U - 一种孔加工设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种孔加工设备，它属于孔加工领域，包括机床控制中心、进给轴驱动装置和主轴，进给轴驱动装置与机床控制中心连接，机床控制中心控制进给轴驱动装置带动主轴进给或后退，机床控制中心连接有进给力检测模块和扭矩检测模块；进给力检测模块用于获取主轴的进给力，并将获取的进给力反馈给机床控制中心；扭矩检测模块用于获取主轴的扭矩，并将获取的扭矩反馈给机床控制中心，本实用新型能够有效避免钻头折断问题，并且能够及时的对钻头进行保护。

Description

一种孔加工设备

技术领域

本实用新型涉及孔加工领域，具体涉及一种孔加工设备。

背景技术

金属等工件进行机械加工时，尤其是孔加工设备上一般没有防止断钻头的措施，而在加工过程中往往会遇到硬度不均匀的材质或焊接气孔以及钻头刀刃变钝等问题，因此导致频繁断钻头。另外，在进行深度较大或深径比较大的孔加工时，也会因为排屑或冷却的问题，导致断钻头。

若发生钻头折断的问题时，加工设备上没有检测装置，操作人员再不及时发现停机，机床会继续加工，轻则导致漏落钻孔，重则造成工件的大面积钻伤，返修困难且增加了成本。

在对轮胎模具花纹块进行加工时，由于轮胎模具气孔非常多、深径比大，人工打孔和数控打孔使用啄钻加工的方式，但是由于对进给深度往往依靠经验执行，在遇到硬度不均匀的材质或焊接气孔等问题时就会频繁断钻头，影响产品的质量和生产效率。

有鉴于上述现有技术存在的问题，本实用新型结合相关领域多年的设计及使用经验，辅以过强的专业知识，设计制造了一种孔加工设备，来克服上述缺陷。

实用新型内容

对于现有技术中所存在的问题，本实用新型提供的一种孔加工设备，能够有效避免钻头折断问题，并且能够及时的对钻头进行保护。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

孔加工设备，包括机床控制中心、进给轴驱动装置和主轴，进给轴驱动装置与机床控制中心连接，机床控制中心控制进给轴驱动装置进给或后退，机床控制中心连接有进给力检测模块和扭矩检测模块；

进给力检测模块用于获取主轴的进给力，并将获取的进给力反馈给机床控制中心；

扭矩检测模块用于获取主轴的扭矩或扭力，并将获取的扭矩或扭力反馈给机床控制中心。

进一步的，扭矩检测模块设为主轴变频模块或者是主轴电流检测模块。

进一步的，进给力检测模块为通过获取进给轴驱动装置输出的扭矩信号值，得到主轴的进给力的模块；或者，进给力检测模块包括进给力传感器，优选为设置在主轴上，进给力传感器用于获取主轴的进给力。

进一步的，扭矩检测模块和/或进给力检测模块设为机床控制中心的子模块。

进一步的，进给力检测模块获取的主轴进给力为主轴进给力信号；

和/或，扭矩检测模块获取的主轴的扭矩或扭力，为扭矩或扭力信号。

进一步的，机床控制中心还包括控制钻头切削刃抬刀至低于孔口一定数值的位置的控制模块。

同时，提出了一种轮胎模具，应用上述的设备和/或方法加工而成，模具的制造效率高，成本低。

该实用新型的有益之处在于：

1.本实用新型通过扭矩检测模块和进给力检测模块对钻孔加工的实时监测及反馈，有效防止了各种导致钻头折断因素的发生。

2.本实用新型控制方法由于能够在钻孔加工过程中对进给力和扭矩或扭力进行实时监控，使每一次进给深度控制到最大，避免了传统啄钻频繁抬刀的过程，节约了加工时间，大大提高了加工效率，单孔加工效率是其它普通数控机床啄钻进给的1.5倍，省工省时。同时抬刀不会脱离工件已经加工的孔，可以在抬刀过程中，使刀具保持一个较高的转速，甚至和加工时的转速一样，由于孔的限制作用，不会导致在钻头抬刀过程中发生断裂。而且，抬刀之后，可以立刻继续控制主轴进给进行钻孔加工。

3.钻头因进给力矩大引起的钻头断的实时监测，使设备能够及时停止并报警提示操作者进行处理，避免造成对工件的二次伤害。

4.根据监控数值对钻头抬刀排屑，能够极大改善钻头切屑条件，最大限度的防止钻头断裂，提高了钻头的使用寿命，尤其对孔深度较大，或深径比大于6的深孔钻削更能显示出其防断优势。

5.整个控制方法实时监测，反应速度高，可使钻头在第一时间得到保护。

附图说明

图1为一种孔加工设备的示意图；

图2为一种孔加工设备的一种实施例示意图；

图3为一种孔加工设备的另外一种实施例示意图；

图4为一种孔加工设备的另外一种实施例示意图；

图5为一种孔加工设备的另外一种实施例示意图；

图6为一种孔加工设备的另外一种实施例示意图。

图中，1-机床控制中心、2-扭矩检测模块、3-进给力检测模块、4-进给轴驱动装置。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1-图6所示，孔加工设备，包括机床控制中心1、进给轴驱动装置4和主轴，进给轴驱动装置4与机床控制中心1连接，机床控制中心1控制进给轴驱动装置4进给或后退，机床控制中心1连接有进给力检测模块3和扭矩检测模块2；进给力检测模块3用于获取主轴的进给力，并将获取的进给力反馈给机床控制中心1；扭矩检测模块2能够获取主轴的扭矩或扭力，并将获取的扭矩或扭力反馈给机床控制中心1。

进给轴驱动装置4可以为进给轴伺服电机或驱动电机，主轴上钻头能够高速旋转，优选为电主轴，通过伺服电机带动电主轴转动，本实用新型机床控制中心1连接有进给力检测模块3和扭矩检测模块2，机床控制中心1作为整个系统的中心会对主轴和进给轴驱动装置4 进行控制。

本实用新型进给轴驱动装置4可以通过进给轴伺服驱动模块控制，也可通过机床控制中心1进行控制。进给轴伺服驱动模块与进给轴伺服电机相连，用于控制进给轴伺服电机转动。

进给力检测模块3能够获取进给轴驱动装置输出的扭矩信号值，从而获得主轴的进给力。进给力检测模块3将扭矩信号处理后反馈给机床控制中心1，本实用新型在进给力检测模块3 设定定值，加工过程中不断与进给轴伺服电机输出扭矩信号值进行比对。

本实用新型进给力检测模块3获取主轴进给力信号，可以采用进给轴伺服驱动模块与进给力检测模块3连接，进给轴伺服驱动模块控制进给轴伺服电机的扭矩值直接传递给进给力检测模块3的方式；当然也可以采用进给轴伺服电机连接进给力检测模块3，进给力检测模块 3检测进给轴伺服电机输出的主轴进给力信号的方式。

作为其他的实施方式，进给力检测模块3可以包括进给力传感器，优选为设置在主轴上的进给力传感器，进给力传感器获取主轴的进给力后，反馈给机床的控制中心。例如，进给力传感器可以为轴套式进给力传感器。

本实用新型扭矩检测模块2用于获取主轴的扭矩或扭力，并将获取的扭矩或扭力反馈给机床控制中心1。在本方案中，扭矩检测模块2与电主轴相连，用于检测电主轴的电流，从而获得主轴的扭矩或扭力。当然扭矩检测模块2同时可对电主轴的转速等参数进行检测和控制，也可以通过主轴控制模块进行控制。扭矩检测模块2可以选用主轴变频模块或者是主轴电流检测模块，优选用主轴变频模块，例如三菱变频器，但不限于该品牌变频器，变频器的输出端子接线至机床控制中心1输入端子上，加工前扭矩检测模块2提前设定好一个正常工作的定值，加工过程中变频参数不断与该定值进行比对。

上述扭矩检测模块2优选用扭矩显示仪，扭矩显示仪的输出端子接线至机床控制中心1 输入端子上。当然本实用新型扭矩检测模块2和/或进给力检测模块3也可设为机床控制中心 1的子模块。

具体控制方法如下：

步骤1.进给力检测模块3中设有第一进给力限定值；扭矩检测模块2中设有扭矩或扭力限定值；

步骤2.进给力检测模块3获取的主轴的进给力大于设定值，和/或扭矩检测模块2获取的扭矩或扭力大于第一扭矩或扭力限定值时，扭矩检测模块2和/或进给力检测模块3输出信号传递给机床控制中心1，控制中心控制进给轴驱动装置4驱动主轴后退。

进给力检测模块3中还设定一个第二进给力限定值，加工过程中进给力检测模块3检测的进给力大于第二进给力限定值时，进给力检测模块3将信号传给机床控制中心1，机床控制中心1控制进给轴驱动装置4和主轴停止加工动作。

第一进给力限定值、扭矩或扭力限定值均比钻头正常工作时的数值大，比钻头发生折断时的数值小。

第二进给力限定值大于第一进给力限定值，比钻头发生折断时的数值小。

第一进给力限定值和扭矩或扭力限定值根据不同的钻头直径和/或材质和/或转速和/或钻头类型进行设置。因切削参数计算较为复杂，可利用计算公式或估算软件进行估算并实际试验得出最佳设定值。

机床控制中心1控制进给轴驱动装置4实现主轴后退时，钻头切削刃后退至低于孔口的位置，然后机床控制中心1继续控制进给轴驱动装置4进给，继续加工。本实用新型钻头切削刃后退至低于孔口的数值根据不同的钻头直径和/或材质和/或转速和/或钻头类型进行设置。作为优选方案，钻头切削刃抬刀至低于孔口3mm的位置，例如在对轮胎模具排气孔进行加工时。

本实用新型机床控制中心1控制主轴后退时，钻头转速不变。因为有扭矩和进给力的实时监控，从而使每一次进给深度达到最大，避免了传统啄钻的频繁抬刀，节约了加工时间，大大提高了加工效率。

作为另外一种实施方式

一种轮胎模具，应用上述的设备加工而成。

应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本实用新型而非意欲限制本实用新型的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本实用新型的技术内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型做各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种孔加工设备，包括机床控制中心、进给轴驱动装置和主轴，所述进给轴驱动装置与机床控制中心连接，所述机床控制中心控制所述进给轴驱动装置进给或后退，其特征在于：所述机床控制中心连接有进给力检测模块和扭矩检测模块；

所述进给力检测模块用于获取所述主轴的进给力，并将获取的进给力反馈给所述机床控制中心；

所述扭矩检测模块用于获取所述主轴的扭矩或扭力，并将获取的扭矩或扭力反馈给所述机床控制中心。

2.根据权利要求1所述的一种孔加工设备，其特征在于：所述扭矩检测模块设为主轴变频模块或者是主轴电流检测模块。

3.根据权利要求1所述的一种孔加工设备，其特征在于：所述进给力检测模块为通过获取所述进给轴驱动装置输出的扭矩信号值，得到所述主轴的进给力的模块；或者，所述进给力检测模块包括进给力传感器，优选为设置在所述主轴上，进给力传感器用于获取所述主轴的进给力。

4.根据权利要求1所述的一种孔加工设备，其特征在于：所述扭矩检测模块和/或进给力检测模块设为所述机床控制中心的子模块。

5.根据权利要求1所述的一种孔加工设备，其特征在于：所述进给力检测模块获取的所述主轴进给力为主轴进给力信号；

和/或，所述扭矩检测模块获取的所述主轴的扭矩或扭力，为扭矩或扭力信号。

6.根据权利要求1所述的一种孔加工设备，其特征在于：所述机床控制中心还包括控制钻头切削刃抬刀至低于孔口一定数值的位置的控制模块。