本发明涉及盾构机驱动箱的机械加工，具体涉及一种钻孔工装和钻孔方法。
背景技术：
驱动箱为盾构机的零部件，驱动箱的直径较大，例如本公司所加工的一种盾构机的驱动箱的内径就大于4m，所以现有技术中一般通过大型的数控龙门铣床来实现驱动箱的铣、钻加工，例如铣驱动箱的端面和在驱动箱内侧壁钻深螺孔，利用数控龙门铣床来加工驱动箱具有自动化程度高的优点；而在生产过程中发现利用数控龙门铣床来加工驱动箱存在以下缺点：数控龙门铣床运行过程中耗电量大，且操作数控龙门铣床工人需要很强的专业知识，导致操作数控龙门铣床工人的薪水比普通车工的薪水更高；由于数控龙门铣床的附件头的定位精度有限，在加工过程中存在钻孔角度定位不灵活，且转换角度效率低、成本高，导致钻加工操作不灵活、效率低。
技术实现要素：
本发明的目的是提出一种钻孔工装，以提升盾构机的驱动箱的生产效率和降低盾构机的驱动箱的生产成本。
本发明所述的一种钻孔工装，包括用于与工作平台固定连接的铰接座、根部通过铰接结构铰接在所述铰接座上的旋转臂以及安装在所述旋转臂的端部上的钻床；所述旋转臂能够绕所述铰接结构的铰接轴线旋转，所述钻床的钻头的中心轴线与所述铰接轴线垂直且共面，所述钻头的根部指向所述铰接轴线。
进一步，所述旋转臂的端部的下表面安装有万向轮。
进一步，所述钻床为摇臂式钻床。
进一步，所述旋转臂的端部设有用于支撑所述旋转臂的支撑结构，所述支撑结构的顶部与所述旋转臂相连，所述支撑结构的底部用于与工作平台接触。
进一步，所述支撑结构包括两块连接板和一块用于与所述工作平台接触的底板，两块所述连接板之间具有间隔，所述连接板的上边缘固定连接在所述旋转臂上，所述连接板的下边缘固定连接在所述底板上。
进一步，还包括滑动板，所述旋转臂的端部设有轨道，所述轨道沿平行于所述钻头的中心轴线的方向延伸，所述滑动板上设有与所述轨道配合的滑块，所述滑动板和所述旋转臂之间设有能够解锁和锁定所述滑动板相对于所述旋转臂的位置的锁定结构，所述钻床固定安装在所述滑动板上。
进一步，所述锁定结构包括下端固定连接在所述旋转臂上的螺杆，所述滑动板上设有与所述螺杆滑动配合的条形孔，所述条形孔的长度方向与所述轨道的长度方向一致，所述螺杆的上端向上穿过所述条形孔且所述螺杆的上端装配有螺母。
进一步，所述铰接结构包括设置在所述铰接座上的铰接轴、套装在所述铰接轴上的轴承和设置在所述旋转臂上的铰接孔，所述铰接孔与所述轴承的外圈过盈配合。
进一步，所述旋转臂包括根部通过所述铰接结构铰接在所述铰接座上的铰接板以及根部搭接在所述铰接板的端部上的支撑板，所述钻床安装在所述支撑板上。
本发明还提出了一种钻孔方法，包括具有工作平台的龙门铣床、待加工驱动箱以及上述的钻孔工装，钻孔步骤如下：
第一步，将待加工驱动箱装夹在所述龙门铣床的工作平台上，使得待加工驱动箱的中心轴线垂直于所述龙门铣床的工作平台；
第二步，将所述钻孔工装搬运至待加工驱动箱所围成的区域内，并且将所述铰接座固定安装在所述龙门铣床的工作平台上，使得所述铰接轴线与所述待加工驱动箱的中心轴线共线；
第三步，启动所述龙门铣床对待加工驱动箱的上端面进行加工，同时利用所述钻孔工装在待加工驱动箱的内壁进行钻孔。
本发明能够实现龙门铣床和钻孔工装同时对盾构机的驱动箱进行加工，提升了驱动箱的生产效率，节省了生产成本；并且操作钻孔工装的要求低，操作钻孔工装的工人易于掌握操作、对操作人员的选择范围更广，同时进一步降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明所述的钻孔工装的主视图；
图2为本发明所述的钻孔工装的俯视图；
图3为旋转臂和滑动板的俯视图；
图4为本发明中所述的锁定结构的结构示意图；
图5为铰接结构的结构示意图；
图6为本发明所述的钻孔工装的工作示意图；
图7为底板固定在工作平台上的结构示意图。
图中：1—铰接座；2—铰接板；3—支撑板；4—底板；5—连接板；6—压梁；7—万向轮；8—轨道；9—滑动板；10—滑块；11—第一旋转手柄；12—上隔套；13—下隔套；14—第一螺栓；15—挡板；16—铰接轴；17—轴承；18—套筒；19—安装孔；20—盖板；21—挡环；22—立柱；23—第一滑套；24—连接座；25—第一传动箱；26—第一电机；27—第一螺杆；28—第二滑套；29—横向柱；30—第二电机；31—第二传动箱；32—主轴箱；33—钻头；34—第二旋转手柄；35—条形孔；36—把手；37—第二螺栓；38—第三螺栓；39—工作平台；40—t型槽；41—第四螺栓；42—垫板；43—待加工驱动箱；44—上端面；45—螺孔；46—龙门铣床；47—铰接轴线；48—压块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1至图3所示的一种钻孔工装，包括用于与工作平台固定连接的铰接座1、根部通过铰接结构铰接在铰接座1上的旋转臂以及安装在旋转臂的端部上的钻床；旋转臂能够绕铰接结构的铰接轴线47旋转，钻床的钻头33的中心轴线与铰接轴线47垂直且共面，钻头33的根部指向铰接轴线47。如图6所示，上述的钻孔工装用于钻盾构机的驱动箱的内侧壁上的螺孔45，在使用时能够与龙门铣床46配合使用，相对于现有技术中利用龙门铣床46先后加工驱动箱的上端面44和在驱动箱的内侧壁上的螺孔45来说，在龙门铣床46对驱动箱的上端面44进行加工的同时利用该钻孔工装来钻驱动箱的内侧壁上的螺孔45具有更高的生产效率，同时，相比于操控龙门铣床46来说，操控钻孔工装更简单，操控钻孔工装的工人的薪水更低，也就从另一方面降低了生产成本。该钻孔工装能够通过旋转旋转臂来调整钻床的位置，从而能够钻分布在驱动箱的内侧壁的周向上的螺孔45。
在一种具体实施方式中，旋转臂的端部的下表面安装有万向轮7，以方便旋转旋转臂。
在一种具体实施方式中，钻床为摇臂式钻床，能够调整钻头33在竖向和横向上的位置，钻头33的中心轴线垂直于纵向和横向。摇臂式钻床为机械制造行业最常用的工具之一；作为一种优选，如图1和图2所示，摇臂式钻床包括立柱22和套在立柱22上的第一滑套23，第一滑套23上连接有向外延伸的连接座24，立柱22的顶部安装有第一传动箱25，第一传动箱25的输入端安装有第一电机26，第一传动箱25的输出端安装有向下延伸的第一螺杆27，连接座24上设有与第一螺杆27螺纹配合的螺孔45，第一电机26的旋转通过第一传动箱25传递给第一螺杆27，从而驱动第一螺杆27旋转，进而驱动第一滑套23上升和下降；连接座24的端部设有第二滑套28，第二滑套28的中心轴线垂直于第一滑套23的中心轴线，第二滑套28通过滑动配合的方式装配有横向柱29，横向柱29的一端安装有主轴箱32，横向柱29的另外一端安装有第二传动箱31，第二传动箱31的输入端安装有第二电机30，第二传动箱31的输出端安装有向主轴箱32方向延伸的第二螺杆，连接座24上设有与第二螺杆螺纹配合的螺纹孔，第二电机30的旋转通过第二传动箱31传递给第二螺杆，从而驱动第二螺杆旋转，进而驱动横向柱29沿横向移动；主轴箱32的主轴上安装有钻头33，主轴箱32上还设有用于手动进给的第二旋转手柄34，旋转第二旋转手柄34以驱动钻头33进行钻孔。
在一种具体实施方式中，如图1和图6所示，旋转臂的端部设有用于支撑旋转臂的支撑结构，支撑结构的顶部与旋转臂相连，支撑结构的底部用于与工作平台39接触，以提升旋转臂的稳定性，保证钻孔精度。进一步，支撑结构包括两块连接板5和一块用于与工作平台39接触的底板4，两块连接板5之间具有间隔，连接板5的上边缘固定连接在旋转臂上，连接板5的下边缘固定连接在底板4上。上述的支撑结构在使用过程中可以通过可拆卸的装配结构连接在工作平台39上，以保证钻孔的精度；如图6和图7所示，可拆卸的装配结构的一种实现方式为：一根穿过两块连接板5之间的间隔的压梁6压在底板4上，压梁6的两端均设置有压块48，压块48上设有供螺栓穿过的腰型孔，压块48通过螺栓、螺母与工作平台39固定连接在一起，以在周向上固定旋转臂的位置，且具有调整方便的优点，在需要旋转旋转臂时，松开螺母即可；压块48可以是与压梁6连为一体的结构。为了不和支撑结构之间产生干涉，在支撑结构支撑在工作平台39上时，万向轮7和工作平台39之间具有间隙，在松开压块48处的螺母后，可以在万向轮7和工作平台39之间插入垫板42，便可很方便的旋转旋转臂了。
在一种具体实施方式中，如图1至图3所示，还包括滑动板9，旋转臂的端部设有轨道8，轨道8沿平行于钻头33的中心轴线的方向延伸，滑动板9上设有与轨道8配合的滑块10，滑动板9和旋转臂之间设有能够解锁和锁定滑动板9相对于旋转臂的位置的锁定结构，钻床固定安装在滑动板9上。采用上述方案，能够调整钻床的位置，提升钻孔工装的适用范围。进一步，如图4所示，锁定结构包括下端固定连接在旋转臂上的锁紧螺杆，滑动板9上设有与锁紧螺杆滑动配合的条形孔35，条形孔35的长度方向与轨道8的长度方向一致，锁紧螺杆的上端向上穿过条形孔35且锁紧螺杆的上端装配有螺母，旋紧螺母即可将滑动板9固定在旋转臂上，而旋松螺母即可推着滑动板9沿轨道8的长度方向运动，以调整钻床的位置。具体实施时，可以利用第一螺栓14来形成锁紧螺杆，可以在旋转臂上设置一个与第一螺栓14的头部相嵌合的容纳槽，第一螺栓14的头部嵌合在容纳槽内，容纳槽的开口覆盖有避免第一螺栓14的头部向上脱出容纳槽的挡板15，第一螺栓14的尾部穿过条形孔35，第一螺栓14的尾部安装有螺母，螺母上套装有第一旋转手柄11，以方便转动螺母，螺母和滑动板9之间还设有隔套，隔套套在第一螺栓14上；作为一种优选，隔套由上隔套12和下隔套13构成，上隔套12和下隔套13之间设有弹簧。作为一种改进，滑动板9上固定安装有把手36，以方便推动滑动板9。
在一种具体实施方式中，如图3和图4所示，轨道8通过多颗第二螺栓37固定安装在旋转臂上，第二螺栓37的螺杆穿过轨道8与旋转臂螺纹配合，从而将轨道8和旋转臂紧固在一起，第二螺栓37一般选用沉头螺栓即可；滑块10通过多颗第三螺栓38安装在滑动板9上，第三螺栓38的螺杆穿过滑动板9与滑块10螺纹配合，从而将滑动板9与滑块10紧固在一起。
在一种具体实施方式中，如图5所示，铰接结构包括设置在铰接座1上的铰接轴16、套装在铰接轴16上的轴承17和设置在旋转臂上的铰接孔，铰接孔与轴承17的外圈过盈配合。具体实施时，铰接轴16上设有用于限定轴承17下端面位置的轴环，铰接轴16的上端通过螺栓固定安装有用于限定轴承17上端位置的挡环21，旋转臂的根部通过焊接的方式安装有套筒18，套筒18的内腔即为铰接孔；同时为了方便加工和装配，在旋转臂上设有与铰接孔对应的避让孔，旋转臂上设有覆盖避让孔的盖板20，以避免杂质进入铰接孔中。在一种具体实施方式中，铰接座1包括安装板，铰接轴16垂直焊接在安装板上，安装板上设有供第四螺栓41穿过的安装孔19，安装板通过于第四螺栓41固定连接在工作平台39上，工作平台39上设有t型槽40，第四螺栓41的头部卡在t型槽40内，第四螺栓41的尾部向上穿出t型槽40且穿过安装孔19，通过拧紧安装在第四螺栓41的尾部的螺母，便能够将铰接座1固定安装在工作平台39上。
在一种具体实施方式中，旋转臂包括根部通过铰接结构铰接在铰接座1上的铰接板2以及根部搭接在铰接板2的端部上的支撑板3，钻床安装在支撑板3上，具有方便加工和更换方便的优点，能够提升适用范围；进一步，支撑板3与铰接板2之间的夹角小于180度，钻床的主轴箱32设置在支撑板3与铰接板2的夹角内，能够为工人提供更充分的操作空间。在一种具体实施方式中，轨道8设置在支撑板3的上表面，支撑结构设置在支撑板3的下侧。
本发明还提出了一种钻孔方法，包括具有工作平台39的龙门铣床46、待加工驱动箱43以及上述的钻孔工装，钻孔步骤如下：
第一步，将待加工驱动箱43装夹在龙门铣床46的工作平台39上，使得待加工驱动箱43的中心轴线垂直于龙门铣床46的工作平台39；
第二步，将钻孔工装搬运至待加工驱动箱43所围成的区域内，并且将铰接座1固定安装在龙门铣床46的工作平台39上，使得铰接轴线47与待加工驱动箱43的中心轴线共线；
第三步，如图6所示，启动龙门铣床46对待加工驱动箱43的上端面44进行加工，同时利用钻孔工装在待加工驱动箱43的内侧壁进行钻孔。
利用钻孔工装在待加工驱动箱43的内侧壁进行钻孔的过程为：在待加工驱动箱43的内侧壁标记出螺孔45的位置，再旋转旋转臂和调整钻床，使得钻头33对准标记的位置进行钻孔，钻孔完成后便可旋转旋转臂和调整钻床对下一个标记位置进行钻孔，若设置了支撑结构，则可在钻孔时保持支撑结构和工作平台39固定连接在一起，在需要旋转旋转臂时将支撑结构和工作平台39的连接解除即可。
龙门铣床46和钻孔工装同时对待加工驱动箱43进行加工，具有加工效率高的优点，节省了电费，节省了生产成本；并且操作钻孔工装的要求低，操作工人的薪水也更低，节省了生产成本。在钻孔时采用人工控制钻头33前进、后退，人工控制旋转臂的旋转，钻头33折断的风险更小。
作为一种优选，上述的龙门铣床46为数控龙门铣床，上述的工作平台39为t型槽工作平台。