专利名称：一种群孔钻孔系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及钻孔系统。
背景技术：
随着中国经济改革的深入、发展，尤其是中国被称作空中客车的高速铁路，其 技术已经处于世界领先地位，将成为撬动世界经济的一个支点。而作为高速铁路和高速 公路建设所需要的国内预应力筋用锚具产品要适应走向世界的需要就必须突破低效率、 高成本的困境，必须解决群锚环孔位多，孔与孔之间的位置公差难以控制的技术难题。预应力筋用锚具产品群锚环的原生产工艺是采用棒材以锯床下成圆块料，以 普车加工毛坯成型，以立钻钻直孔，如22孔锚环即钻22个直孔，再以摇臂钻将直孔扩成 锥孔、再以摇臂钻铰锥孔，一个孔一个孔加工，工效低，成本高。目前市场国际化、激 烈竞争化，我们原有的加工方法已经有竞争力。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种群孔钻孔系统，能提高类似预应力筋用群 锚环等孔形相同、孔位多、批量大的产品加工制造效率。为此，本发明采用以下技术方 案它包括钻孔设备和刀具，所述钻孔设备设有主轴，所述钻孔设备还设有多个垂直方 向的终端输出轴，所述终端输出轴排成一排，由主轴通过传动装置带动它们联动；所述 群孔钻孔系统设有多个所述刀具，所述多个刀具分别连接在不同的终端输出轴上；所述 刀具设有麻花钻刀形段、扩孔刀形段、铰孔刀形段，所述麻花钻刀形段处在前部，扩孔 刀形段处在麻花钻刀形段之后，铰孔刀形段处在扩孔刀形段之后。在采用上述技术方案的基础上，本发明还可同时采用或组合采用以下进一步的 技术方案
所述主轴以及驱动主轴的装置采用立钻或摇臂钻的主轴及其驱动装置。所述麻花钻刀形为不具有锥度的2刃螺旋形；所述扩孔刀形为具有锥度的4刃螺 旋形，所述4刃由麻花钻刀形的所述2刃螺旋延伸分叉渐变而成；所述铰孔刀形为具有锥 度的6刃螺旋形，所述6刃中的2刃由扩孔刀形中的2刃螺旋延伸渐变而成，所述6刃中 的其它4刃由扩孔刀形的其余2刃螺旋延伸分叉渐变而成；扩孔刀形的外径大于钻孔刀形 的外径，绞孔刀形的外径大于扩孔刀形的外径。所述扩孔刀形中的相间的2刃螺旋延伸分叉渐变成6刃中的所述其它4刃。所述扩孔刀形段为麻花钻刀形段和铰孔刀形段之间的过渡段，扩孔刀形段的长 度小于麻花钻刀形段的长度和铰孔刀形段的长度。所述终端输出轴内设有与终端输出轴同轴的锥形连接孔，每个终端输出轴配设 与其连接的连接装置，所述连接装置包括接头主体，所述接头主体的上端设有与终端输 出轴内的锥形连接孔相配的锥柄，所述接头主体的下端面向内延伸设有与锥柄同轴的工 具套连接孔；每个连接装置配有工具套，所述工具套具有与工具套连接孔间隙配合的工具套连接柄，所述工具套的下端面向内延伸设有与锥柄同轴的工具连接锥形孔；所述接 头主体上设有与所述工具套连接柄配合的工具套锁定机构，所述工具套锁定机构为弹簧 弹子机构，所述弹子可凸出在工具套连接孔中和退出工具套连接孔；所述刀具和工具连 接锥形孔连接，工具套连接柄连接在所述接头主体的工具套连接孔中，所述接头主体的 锥柄和终端输出轴内的锥形连接孔连接。所述弹簧弹子机构包括套在接头主体外的轴向可运动的控制套，所述接头主体 设有从其侧表面通达工具套连接孔的孔，所述孔内设置可沿孔运动的所述弹子，所述工 具套连接柄设有与弹子相配的环形凹槽；所述控制套内设有压迫所述弹子向内运动并凸 出在工具套连接孔中的构型以及供弹子退出所述工具套连接孔的让位空间，所述连接装 置设有使所述控制套保持在锁止状态的弹簧，所述锁止状态为控制套所处的使弹子凸出 在工具套连接孔中的位置状态。所述工具套连接孔的内端设有传递扭力的内孔，所述工具套连接柄的顶端具有 与所述内孔相配的构型；所述工具套的外表面具有插入深度限位台阶。所述主轴上连接传动头，所述传动头为伞齿轮，所述传动装置包括多级传动轴 及水平的联动轴，前后级传动轴间通过齿轮连接传递动力，第一级传动轴上设有与所述 伞齿轮啮合的第二伞齿轮，最后一级传动轴与联动轴通过齿轮连接传递动力，所述传动 装置从联动轴分出分别与各所述终端输出轴相连的多个传动支路机构。所述传动支路机构为齿轮传动机构。由于采用本发明的技术方案，本发明可以用一台设备、一把刀具、一次装夹定 位一次性加工一排需要多道工序多种切削工具才能加工完成的底部为直孔上部为锥孔的 孔，对于批量大、精度要求高、孔位多的产品加工具有重要意义，能使生产效率提高 35%以上、生产成本下降25%以上；并且，本发明可以大幅减少工件的移动定位次数， 减少产品多次装夹多次移动所造成的精度误差，孔与孔之间的位置公差能控制在0.02mm 以内，而采用传统的工艺加工，孔与孔之间的位置公差，最大误差值达0.2mm。由于采用本发明的技术方案，工具套能够与工具例如钻头相连，在加工前可以 预先把需更换的钻头分别连接工具套备用，将连接装置的锥柄连接在动力输出轴内的锥 形连接孔内，将工具套连接柄插入接头主体的工具套连接孔，用弹子锁定，当一道钻孔 工序完成后，只需松开弹子，弹子退出工具套连接孔，更换钻头工具套组合体即可快速 完成钻头的拆装，从而能极大地提高工作效率，对于群孔钻孔设备的优势发挥具有重要
眉、ο
图1为本发明所提供钻孔设备实施例的传动示意图。图2为一种预应力筋用群锚环的俯视图。图3为图2的A-A剖视图。图4为本发明所提供的刀具实施例的主视图。图5为图4的仰视图。图6为图4的沿C-C线的剖面示意图。图7为图4的沿D-D线的剖面示意图。
图8为本发明所提供的连接装置实施例的外观示意图。图9为图8所示实施例装上刀具后的外观示意图。图10为工具套和快换连接装置处于连接状态时，图8的E-E剖视图。图11为工具套和快换连接装置处于脱开状态时，图8的E-E剖视图。
具体实施例方式参照附图。本发明包括钻孔设备100和刀具200，所述钻孔设备包括主轴110， 所述钻孔设备还设有多个垂直方向的终端输出轴120，所述终端输出轴排成一排，由主轴 通过传动装置带动它们联动；所述群孔钻孔系统设有多个刀具200，所述多个刀具200分 别连接在不同的终端输出轴上；所述刀具设有麻花钻刀形段210、扩孔刀形段220、铰孔 刀形段230，所述麻花钻刀形段210处在前部，扩孔刀形段220处在麻花钻刀形段210之 后，铰孔刀形段230处在扩孔刀形段220之后。本发明所提供的刀具200为钻、扩、铰 多功能复合刀具。本发明所提供的群孔钻孔设备100，其动力源可采用传统的大功率钻孔设备的动 力源，比如本发明的主轴Iio及其驱动装置采用Z3050或以上等功率较大的立钻或摇臂钻 的主轴及其驱动装置。如图4、5、6、7所示，所述麻花钻刀形为不具有锥度的2刃螺旋形；所述扩孔 刀形段220为具有锥度的4刃螺旋形，所述4刃由麻花钻刀形的所述2刃210a和210b螺 旋延伸分叉渐变而成；所述铰孔刀形段230为具有锥度的6刃螺旋形，所述6刃中的2 刃230c、230f由扩孔刀形中的2刃2b和2d螺旋延伸渐变而成，所述6刃中的其它4刃 230a、230b、230d、230e由扩孔刀形的其余2刃220a和220c螺旋延伸分叉渐变而成；扩 孔刀形的外径大于钻孔刀形的外径，绞孔刀形的外径大于扩孔刀形的外径。如图所示，所述扩孔刀形的4刃220a、220b、220c、220d由麻花钻刀形的2刃 210a和210b螺旋延伸增分渐变而成，进一步，所述扩孔刀形中的相间的2刃220a和220c 螺旋延伸分叉渐变成所述6刃中的其它4刃230a、230b、230d、230e。这样能够有助于 刀具的加工制造以及加工工件时钻、扩、绞加工过程的顺利衔接，减少刀具磨损、提高 加工质量。所述扩孔刀形段220为麻花钻刀形段210和铰孔刀形段230之间的过渡段，扩 孔刀形段220的长度小于麻花钻刀形段210的长度和铰孔刀形段230的长度，这样既能 够保证成孔质量又能提高钻孔的速度和效率。比如在加工图2、3所示的一种预应力筋 用群锚环400时，本发明所提供的刀具的前端30mm设计为麻花钻刀形段210，为钻直孔 功能，中间IOmm为扩孔刀形段220，为锥度扩孔功能，后端30mm为铰孔刀形段230， 为锥度铰孔功能。当本发明所提供的钻、扩、铰多功能复合刀具加工图2、3所示预应力 筋用群锚环时，刀具开始是钻削，当钻入30mm后，钻、扩同时进行，当切削进入40mm 时，钻、扩、铰同时进行。预应力筋用群锚环的锚孔底部有15mm直孔，其上部为锥形 孔 402。参照图8、9、10、11。所述终端输出轴120内设有与终端输出轴同轴120的锥 形连接孔，每个终端输出轴120配设与其连接的连接装置，所述连接装置包括接头主体 310，所述接头主体310的上端设有与终端输出轴内的锥形连接孔相配的锥柄311，锥柄311的锥度按照终端输出轴内的锥形连接孔的莫氏锥度。所述接头主体310的下端面向内延伸设有与锥柄311同轴的工具套连接孔312 ； 每个快换连接装置配有工具套320，所述群孔钻孔系统还具有与工具套连接孔312间隙配 合的工具套连接柄321，所述工具套320的下端面向内延伸设有与锥柄311同轴的工具连 接锥形孔322 ；所述接头主体310上设有与所述工具套连接柄321配合的工具套锁定机 构，所述工具套锁定机构为弹簧弹子机构，所述弹子313可凸出在工具套连接孔312中和 退出工具套连接孔312。所述刀具200和工具连接锥形孔322连接，工具套连接柄321连 接在所述接头主体的工具套连接孔312中，所述接头主体的锥柄311和终端输出轴内的锥 形连接孔连接。所述弹簧弹子机构包括套在接头主体外的轴向可运动的控制套314，所述接头主 体310设有从其侧表面通达工具套连接孔312的孔315，所述孔315内设置可沿孔运动的 所述弹子313，所述工具套连接柄321设有与弹子313相配的环形凹槽323;所述控制套 314内设有压迫所述弹子313向内运动并凸出在工具套连接孔312中的构型316以及供弹 子313退出所述工具套连接孔312的让位空间317，所述连接装置设有使所述控制套314 保持在锁止状态的弹簧318，所述锁止状态为控制套314所处的使弹子313凸出在工具套 连接孔312中的位置状态。所述工具套连接孔312的内端设有传递扭力的内孔319，内孔319为四方孔，所 述工具套连接柄的顶端具有与所述内孔319相配的构型324。所述工具套320的外表面具有插入深度限位台阶325，防止工具套320过渡插入 而损坏连接装置和工具套320本身。对于群锚环的加工而言，将连接装置连接在终端输出轴120上。工作时，拉动 控制套314，使其离开锁止状态，将装夹有刀具200的工具套320推进到接头主体310的 工具套连接孔312内，松开控制套314，在弹簧318的作用下，控制套314复位，弹子313 弹出，卡在工具套320的环形凹槽323里，使刀具200装夹固定，开动设备进行钻孔加工。所述主轴110上连接传动头，所述传动头为伞齿轮130，所述传动装置包括多级 传动轴及水平的联动轴143，在本实施例中多级传动轴由第一级传动轴141、第二级传动 轴142组成，第一级传动轴141和第二级传动轴142间通过齿轮连接传递动力，第一级传 动轴141上设有与所述伞齿轮130啮合的第二伞齿轮151，最后一级传动轴142与联动轴 143通过齿轮连接传递动力，所述传动机构从联动轴分出分别与各所述终端输出轴相连的 多个传动支路机构。所述传动支路机构由齿轮传动机构构成。所述齿轮传动机构包括联动轴同轴齿 轮152、终端输出轴120同轴齿轮121，当然如果需要，在齿轮152和齿轮121之间还可 具有过渡齿轮。以加工图2、3所示的一种预应力筋用群锚环400为例，所述预应力筋用群锚环 400的锚孔401成排设置，锚孔的一端为锥孔段，其余为直孔段，采用本发明的系统统加 工锚孔，可以不用移位工件、不用装夹更换刀具，一次性加工一排锚孔401。
权利要求
1.一种群孔钻孔系统，包括钻孔设备和刀具，所述钻孔设备设有主轴，其特征在于 所述钻孔设备还设有多个垂直方向的终端输出轴，所述终端输出轴排成一排，由主轴通 过传动装置带动它们联动；所述群孔钻孔系统设有多个所述刀具，所述多个刀具分别连 接在不同的终端输出轴上；所述刀具设有麻花钻刀形段、扩孔刀形段、铰孔刀形段，所 述麻花钻刀形段处在前部，扩孔刀形段处在麻花钻刀形段之后，铰孔刀形段处在扩孔刀 形段之后。
2.如权利要求1所述的一种群孔钻孔系统，其特征在于所述主轴以及驱动主轴的装置 采用立钻或摇臂钻的主轴及其驱动装置。
3.如权利要求1所述的一种群孔钻孔系统，其特征在于所述麻花钻刀形为不具有锥度 的2刃螺旋形；所述扩孔刀形为具有锥度的4刃螺旋形，所述4刃由麻花钻刀形的所述2 刃螺旋延伸分叉渐变而成；所述铰孔刀形为具有锥度的6刃螺旋形，所述6刃中的2刃由 扩孔刀形中的2刃螺旋延伸渐变而成，所述6刃中的其它4刃由扩孔刀形的其余2刃螺旋 延伸分叉渐变而成；扩孔刀形的外径大于钻孔刀形的外径，绞孔刀形的外径大于扩孔刀 形的外径。
4.如权利要求3所述的一种群孔钻孔系统，其特征在于所述扩孔刀形中的相间的2刃 螺旋延伸分叉渐变成6刃中的所述其它4刃。
5.如权利要求1、2或3所述的一种群孔钻孔系统，其特征在于所述扩孔刀形段为麻 花钻刀形段和铰孔刀形段之间的过渡段，扩孔刀形段的长度小于麻花钻刀形段的长度和 铰孔刀形段的长度。
6.如权利要求5所述的一种群孔钻孔系统，其特征在于所述终端输出轴内设有与终 端输出轴同轴的锥形连接孔，每个终端输出轴配设与其连接的连接装置，所述连接装置 包括接头主体，所述接头主体的上端设有与终端输出轴内的锥形连接孔相配的锥柄，所 述接头主体的下端面向内延伸设有与锥柄同轴的工具套连接孔；每个连接装置配有工具 套，所述工具套具有与工具套连接孔间隙配合的工具套连接柄，所述工具套的下端面向 内延伸设有与锥柄同轴的工具连接锥形孔；所述接头主体上设有与所述工具套连接柄配 合的工具套锁定机构，所述工具套锁定机构为弹簧弹子机构，所述弹子可凸出在工具套 连接孔中和退出工具套连接孔；所述刀具和工具连接锥形孔连接，工具套连接柄连接在 所述接头主体的工具套连接孔中，所述接头主体的锥柄和终端输出轴内的锥形连接孔连 接。
7.如权利要求6所述的一种群孔钻孔系统，其特征在于所述弹簧弹子机构包括套在 接头主体外的轴向可运动的控制套，所述接头主体设有从其侧表面通达工具套连接孔的 孔，所述孔内设置可沿孔运动的所述弹子，所述工具套连接柄设有与弹子相配的环形凹 槽；所述控制套内设有压迫所述弹子向内运动并凸出在工具套连接孔中的构型以及供弹 子退出所述工具套连接孔的让位空间，所述连接装置设有使所述控制套保持在锁止状态 的弹簧，所述锁止状态为控制套所处的使弹子凸出在工具套连接孔中的位置状态。
8.如权利要求7所述的一种群孔钻孔系统，其特征在于所述工具套连接孔的内端设有 传递扭力的内孔，所述工具套连接柄的顶端具有与所述内孔相配的构型；所述工具套的 外表面具有插入深度限位台阶。
9.如权利要求8所述的一种群孔钻孔系统，其特征在于所述主轴上连接传动头，所述传动头为伞齿轮，所述传动装置包括多级传动轴及水平的联动轴，前后级传动轴间通过 齿轮连接传递动力，第一级传动轴上设有与所述伞齿轮啮合的第二伞齿轮，最后一级传 动轴与联动轴通过齿轮连接传递动力，所述传动装置从联动轴分出分别与各所述终端输 出轴相连的多个传动支路机构。
10.如权利要求9所述的一种群孔钻孔系统，其特征在于所述传动支路机构为齿轮传 动机构。
全文摘要
本发明提供一种群孔钻孔系统，它包括钻孔设备和刀具，钻孔设备设有主轴以及多个垂直方向的终端输出轴，终端输出轴排成一排，由主轴通过传动装置带动它们联动；群孔钻孔系统设有多个所述刀具，多个刀具分别连接在不同的终端输出轴上；刀具设有麻花钻刀形段、扩孔刀形段、铰孔刀形段。本发明可以一次性加工一排需要多道工序多种切削工具才能加工完成的底部为直孔上部为锥孔的孔，对于批量大、精度要求高、孔位多的产品加工具有重要意义；并且，本发明可以大幅减少工件的移动定位次数，减少产品多次装夹多次移动所造成的精度误差。
文档编号B23B51/08GK102009199SQ20101052588
公开日2011年4月13日 申请日期2010年10月29日 优先权日2010年10月29日
发明者张金清, 谢昌琦 申请人:宁波安拓实业有限公司