一种应用于较长型材的三维钻孔及工件进给装置的制作方法

本发明属于伺服定位控制技术技术领域，具体涉及一种应用于较长型材的三维钻孔及工件进给装置。

背景技术：

目前，针对较长工件（方管、圆管等）型材上面加工孔的方法现有人工在台钻上钻孔、手电钻钻孔、磁力钻钻孔以及等离子割孔、激光割孔等。等离子割孔孔型质量太差（有锥度）；激光割孔成本高；手电钻、台钻等不能实现工件的三维加工，有的使用磁力钻动力头等，很难保证工件孔加工后的精确尺寸，且加工效率非常低；方管上面冲孔很难实现（有缝管形状不规则）。

技术实现要素：

本发明提供一种应用于较长型材的三维钻孔及工件进给装置，用以解决现有技术中存在的不足。

本发明按以下技术方案实现：

一种应用于较长型材的三维钻孔及工件进给装置，包括三维钻铣动力头装置和大行程进给装置；所述三维钻铣动力头装置用以实现工件的三面孔的同时加工；所述大行程进给装置用以实现工件精准定位并输送到三维钻铣动力头装置中进行钻孔。

进一步，所述三维钻铣动力头装置包括支撑座、钻铣动力头三维安装座、垂直伺服进给机构、水平伺服进给机构、钻铣动力头ⅰ、钻铣动力头ⅱ、钻铣动力头ⅲ；所述钻铣动力头三维安装座安装在支撑座上；水平伺服进给机构为两个，且相对称的安装在钻铣动力头三维安装座的前表面下部两侧，所述钻铣动力头ⅰ安装在左侧的水平伺服进给机构上，所述钻铣动力头ⅱ安装在右侧的水平伺服进给机构上；所述垂直伺服进给机构安装在钻铣动力头三维安装座的前表面上部中间处，所述钻铣动力头ⅲ安装在垂直伺服进给机构上；通过钻铣动力头ⅰ、钻铣动力头ⅱ、钻铣动力头ⅲ实现工件的三面孔的同时加工。

进一步，所述垂直伺服进给机构包括两个直线导轨ⅱ、伺服电机ⅱ、滚珠丝杠ⅱ、丝杠螺母座ⅱ；两个直线导轨ⅱ相互对称的安装在钻铣动力头三维安装座的前表面，每一个直线导轨ⅰ上又设有多个滑块ⅱ；伺服电机ⅱ通过电机固定座ⅱ安装在钻铣动力头三维安装座的前表面一端；滚珠丝杠ⅱ的一端转动支撑在位于钻铣动力头三维安装座的前表面上的丝杠后支架ⅱ上，另一端转动支撑在位于钻铣动力头三维安装座的前表面上的丝杠支架ⅱ上，并通过联轴器ⅱ与所述伺服电机ⅱ相连；丝杠螺母座ⅰ安装在所述滚珠丝杠ⅱ中，钻铣动力头ⅲ设置在滑块ⅱ和丝杠螺母座ⅱ上。

进一步，所述水平伺服进给机构包括底板、伺服电机ⅰ、滚珠丝杠ⅰ、丝杠螺母座ⅰ；底板ⅰ安装在钻铣动力头三维安装座的前表面，在底板ⅰ顶面相对的两长边边沿处各设有相互平行的直线导轨ⅰ，每一个直线导轨ⅰ上又设有多个滑块ⅰ；伺服电机ⅰ通过电机固定座ⅰ安装在所述底板ⅰ一端；滚珠丝杠ⅰ的一端转动支撑在位于底板ⅰ上的丝杠后支架ⅰ上，另一端转动支撑在位于底板ⅰ上的丝杠支架ⅰ上，并通过联轴器ⅰ与所述伺服电机ⅰ相连；丝杠螺母座ⅰ安装在所述滚珠丝杠ⅰ中，钻铣动力头ⅰ设置在滑块ⅰ和丝杠螺母座ⅰ上。

进一步，在水平伺服进给机构处还安装有钻铣动力头调整机构；所述钻铣动力头调整机构包括两个直线导轨ⅲ、螺纹座、丝杠；两个直线导轨ⅲ相互对称的安装在钻铣动力头三维安装座的前表面，且与直线导轨ⅰ相垂直，每一个直线导轨ⅲ上又设有多个滑块ⅲ，所述底板ⅰ安装在滑块ⅲ上，所述丝杠旋入在螺纹座中，且丝杠底部转动安装在底板ⅰ中，通过拧动丝杠来即可实现钻铣动力头ⅰ高低的调整。

进一步，在所述钻铣动力头三维安装座的后表面处安装有工件夹紧机构；所述工件夹紧机构包括直角连接板、中间连接板、支撑架、缴杆、气缸ⅰ和压板ⅰ；所述直角连接板的一侧面安装在钻铣动力头三维安装座上，另一侧面与中间连接板相连；所述支撑架的一端固定在中间连接板上，另一端与缴杆的中部相铰接；

所述缴杆的一端通过y型接头ⅰ与气缸的伸缩杆相铰接，另一端与压板ⅰ相铰接，其压板ⅰ从钻铣动力头三维安装座中的通孔中穿过，用以压紧工件；所述气缸的壳体与中间连接板相铰接。

进一步，所述大行程进给装置包括支撑架、工件夹具机构、伺服传动机构、拖轮装置，直线导轨ⅳ；直线导轨ⅳ为两条，且相互对称的安装在支撑架的底面上；所述工件夹具机构的一端用于夹紧工件，另一端安装在伺服传动机构上；所述伺服传动机构滑动连接在直线导轨ⅳ上，位于两侧的直线导轨ⅳ中的支撑架上间隔设有多个拖轮装置；伺服传动机构带动工件夹具机构在直线导轨ⅳ上滑动，使得工件夹具机构中夹紧的工件在拖轮装置上滚动。

进一步，所述工件夹具机构包括直角板、连接板、气缸ⅱ、夹具头；所述夹具头包括u型的夹具固定座、夹具上唇、夹具下唇；所述夹具下唇固定在夹具固定座底部，夹具上唇的中部与夹具固定座相铰接；所述夹具固定座又通过加长连杆与连接板相连；所述直角板的一侧面与伺服传动机构相连，另一侧面与连接板相连；所述气缸ⅱ的缸体与连接板相铰接，气缸ⅱ的伸缩杆通过y型接头ⅱ与夹具上唇的顶部相铰接。

进一步，所述直角板上还设有调整丝杠固定座，在所述调整丝杠固定座中嵌入有调整螺母，并通过压板ⅱ进行固定，在所述调整螺母中设有调整丝杠，该调整丝杠的底部转动连接在连接板上；更换工件型号时，松动直角板与连接板之间长形孔中的紧固螺栓后，通过调整丝杠来在调整螺母的转动即可实现工件夹具机构高低的调整。

进一步，所述伺服传动机构包括滑板、伺服电机、拖链槽、拖链支架、齿轮、齿条；所述滑板的底面通过多个滑块安装在直线导轨ⅳ上，所述齿条设置在支撑架的底面上，且与直线导轨ⅳ相平行，所述伺服电机与减速机相连，且该减速机设置在滑板上，所述减速机又与齿轮相连，所述齿轮与齿条相啮合；伺服电机旋转带动减速机旋转，电机扭矩传递到齿轮上，经过齿条的转化，使电机旋转运动转变为直线运动；所述拖链槽设置在支撑架的底面上，且与直线导轨ⅳ相平行；所述拖链支架的一端固定在滑板上，另一端设置在拖链槽中，起到直线导向作用。

本发明有益效果：

本发明实现了工件三维钻孔，并获得较高质量的孔；配置了进给生产线，实现较长工件快速定位并能三维钻孔，同时，进给线的性能，决定了加工后的工件没有累积误差。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为三维钻铣动力头装置结构示意图；

图3为图2的局部放大图；

图4为水平伺服进给机构结构示意图；

图5为垂直伺服进给机构结构示意图；

图6为工件夹紧机构结构示意图；

图7为大行程进给装置结构示意图；

图8为工件夹具机构结构示意图；

图9为伺服传动机构结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。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他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1所示，一种应用于较长型材的三维钻孔及工件进给装置，包括三维钻铣动力头装置100和大行程进给装置200；三维钻铣动力头装置100用以实现工件1000的三面孔的同时加工；大行程进给装置200用以实现工件1000精准定位并输送到三维钻铣动力头装置100中进行钻孔。

工作时，由工件夹具机构夹紧工件，轴向进给，并精确定位，然后由工件夹紧机构夹紧工件，高精度钻铣动力头通过伺服进给机构带动，实现工件三面同时钻孔。

如图2所示，三维钻铣动力头装置100包括支撑座101、钻铣动力头三维安装座102、垂直伺服进给机构、水平伺服进给机构、钻铣动力头ⅰ103、钻铣动力头ⅱ104、钻铣动力头ⅲ105；钻铣动力头三维安装座102安装在支撑座101上；水平伺服进给机构为两个，且相对称的安装在钻铣动力头三维安装座102的前表面下部两侧，钻铣动力头ⅰ103安装在左侧的水平伺服进给机构上，钻铣动力头ⅱ104安装在右侧的水平伺服进给机构上；垂直伺服进给机构安装在钻铣动力头三维安装座102的前表面上部中间处，钻铣动力头ⅲ105安装在垂直伺服进给机构上；通过钻铣动力头ⅰ103、钻铣动力头ⅱ104、钻铣动力头ⅲ105实现工件1000的三面孔的同时加工。

如图5所示，垂直伺服进给机构包括两个直线导轨ⅱ111、伺服电机ⅱ112、滚珠丝杠ⅱ113、丝杠螺母座ⅱ114；两个直线导轨ⅱ111相互对称的安装在钻铣动力头三维安装座102的前表面，每一个直线导轨ⅱ111上又设有多个滑块ⅱ115；伺服电机ⅱ112通过电机固定座ⅱ116安装在钻铣动力头三维安装座102的前表面一端；滚珠丝杠ⅱ113的一端转动支撑在位于钻铣动力头三维安装座102的前表面上的丝杠后支架ⅱ117中，另一端转动支撑在位于钻铣动力头三维安装座102的前表面上的丝杠支架ⅱ118上，并通过联轴器ⅱ119与伺服电机ⅱ112相连；丝杠螺母座ⅱ114安装在滚珠丝杠ⅱ113中，钻铣动力头ⅲ105设置在滑块ⅱ115和丝杠螺母座ⅱ114上。

如图3、图4所示，水平伺服进给机构包括底板130、伺服电机ⅰ122、滚珠丝杠ⅰ123、丝杠螺母座ⅰ124；底板ⅰ130安装在钻铣动力头三维安装座102的前表面，在底板ⅰ130顶面相对的两长边边沿处各设有相互平行的直线导轨ⅰ121，每一个直线导轨ⅰ121上又设有多个滑块ⅰ125；伺服电机ⅰ122通过电机固定座ⅰ126安装在底板ⅰ一端；滚珠丝杠ⅰ123的一端转动支撑在位于底板ⅰ上的丝杠后支架ⅰ127中，另一端转动支撑在位于底板ⅰ130上的丝杠支架ⅰ128上，并通过联轴器ⅰ129与伺服电机ⅰ122相连；丝杠螺母座ⅰ124安装在滚珠丝杠ⅰ123中，钻铣动力头ⅰ103设置在滑块ⅰ125和丝杠螺母座ⅰ124上。

如图3所示，在水平伺服进给机构处还安装有钻铣动力头调整机构；钻铣动力头调整机构包括两个直线导轨ⅲ131、螺纹座132、丝杠133；两个直线导轨ⅲ131相互对称的安装在钻铣动力头三维安装座102的前表面，且与直线导轨ⅰ121相垂直，每一个直线导轨ⅲ131上又设有多个滑块ⅲ134，底板ⅰ130安装在滑块ⅲ134上，丝杠133旋入在螺纹座132中，且丝杠133底部转动安装在底板ⅰ130中，通过拧动丝杠133来即可实现钻铣动力头ⅰ103高低的调整。

如图6所示，在钻铣动力头三维安装座的后表面处安装有工件夹紧机构；

工件夹紧机构包括直角连接板141、中间连接板142、支撑架143、缴杆144、气缸ⅰ145和压板ⅰ146；直角连接板141的一侧面安装在钻铣动力头三维安装座102上，另一侧面与中间连接板142相连；支撑架143的一端固定在中间连接板142上，另一端与缴杆144的中部相铰接；缴杆144的一端通过y型接头ⅰ147与气缸ⅰ145的伸缩杆相铰接，另一端与压板ⅰ146相铰接，其压板ⅰ146从钻铣动力头三维安装座102中的通孔中穿过，用以压紧工件；气缸ⅰ145的壳体与中间连接板142相铰接。

如图7所示，大行程进给装置包括支撑架201、工件夹具机构、伺服传动机构、拖轮装置203，直线导轨ⅳ202；直线导轨ⅳ202为两条，且相互对称的安装在支撑架201的底面上；工件夹具机构的一端用于夹紧工件，另一端安装在伺服传动机构上；伺服传动机构滑动连接在直线导轨ⅳ202上，位于两侧的直线导轨ⅳ202中的支撑架201上间隔设有多个拖轮装置203；伺服传动机构带动工件夹具机构在直线导轨ⅳ202上滑动，使得工件夹具机构中夹紧的工件在拖轮装置203上滚动。

如图8所示，工件夹具机构包括直角板211、连接板212、气缸ⅱ213、夹具头；夹具头包括u型的夹具固定座214、夹具上唇215、夹具下唇216；夹具下唇216固定在夹具固定座214底部，夹具上唇215的中部与夹具固定座214相铰接；夹具固定座214又通过加长连杆217与连接板212相连；

直角板211的一侧面与伺服传动机构相连，另一侧面与连接板212相连；

气缸ⅱ213的缸体与连接板相铰接，气缸ⅱ213的伸缩杆通过y型接头ⅱ218与夹具上唇215的顶部相铰接。

进一步方案：直角板211上还设有调整丝杠固定座219，在调整丝杠固定座219中嵌入有调整螺母220，并通过压板ⅱ221进行固定，在调整螺母220中设有调整丝杠222，该调整丝杠222的底部转动连接在连接板212上；

更换工件型号时，松动直角板211与连接板212之间长形孔223中的紧固螺栓后，通过调整丝杠222在调整螺母220中的转动即可实现工件夹具机构高低的调整。

如图9所示，伺服传动机构包括滑板231、伺服电机ⅲ232、拖链槽233、拖链支架234、齿轮235、齿条236；滑板231的底面通过多个滑块安装在直线导轨ⅳ202上，齿条236设置在支撑架201的底面上，且与直线导轨ⅳ202相平行，伺服电机ⅲ232与减速机237相连，且该减速机237设置在滑板231上，减速机237又与齿轮235相连，齿轮235与齿条236相啮合；伺服电机ⅲ232旋转带动减速机237旋转，电机扭矩传递到齿轮235上，经过齿条236的转化，使电机旋转运动转变为直线运动；拖链槽233设置在支撑架201的底面上，且与直线导轨ⅳ202相平行；拖链支架234的一端固定在滑板231上，另一端设置在拖链槽233中，起到直线导向作用。

进一步方案：减速机237固定在固定板238上，固定板238通过其上的长圆孔239与调整螺栓的配合滑动连接在滑板上231；在滑板231上还设有调整板240，该调整板240通过调整螺丝241与固定板238相连，当齿轮235、齿条236间隙变大使，松开调整螺栓，通过拧动调整螺丝241即可调整齿轮235、齿条236之间的间隙。

由此可知，高精度钻铣动力头的三维应用，配合大行程、精准直线进给线，实现对较长型材上不定距离的高精度孔的加工。主要包括高精度钻铣动力头的三维加工主机、大行程、精准进给线、齿轮、齿条传动机构以及滚珠丝杠传动、以及伺服定位的应用。三维加工主机采用伺服定位和滚珠丝杠传动，使重复定位精度在±0.02以内。大行程直线进给线采用精密减速机传动，大大提高了传动刚性。另外，大行程、直线进给线上工件夹具以及伺服传动机构上都配置有调整装置，避免了调机时用锤头敲打设备的现象。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。