球坐标钻孔机的制作方法

本实用新型涉及工件加工机械设备，特别涉及一种球坐标钻孔机。

背景技术：

在球形工件上钻孔、攻丝或作其他加工时,在没有专用夹具的情况下,要夹持住球形件是不太容易的。薄壁零件的加工问题，一直是较难解决的。原因是薄壁零件刚性差，强度弱，在加工中级容易变形，不容易保证零件的加工质量。影响薄壁零件精度的因素有很多，但归纳起来主要由以下三个方面：(1)受力变形，因工件壁薄，在夹紧力的作用下容易产生变形，从而影响工件的尺寸精度和形状精度。(2)受热变形，因工件较薄，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸不容易控制。(3)振动变形，在切削力(特别是径向切削力)的作用下，很容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度。对于薄壁工件和异形工件钻铣加工困难、装夹难度大、夹持受力面积小、易变形、易松动等缺点。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种球坐标钻孔机，从而克服球形工件和薄壁工件钻孔加工困难、装夹难度大、夹持受力面积小、易变形、易松动的缺点。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种球坐标钻孔机，包括：球形坐标装置，其包括圆形刻度盘和环形导轨，所述环形导轨可前后往复转动的设于所述圆形刻度盘上，在进行加工的状态下，待加工的工件设于所述圆形刻度盘的中心；两个或两个以上的夹具，每个所述夹具包括：液压缸，其可移动的设于所述圆形刻度盘上，所述液压缸的缸盖上设有多个第一活塞杆通孔；活塞，其设于所述液压缸内，可沿着所述液压缸内往复移动，所述活塞上设有多个第二活塞杆通孔；以及多根活塞杆，其上端延伸超出所述活塞上方并向所述液压缸内延伸，下端向所述液压缸缸盖外延伸，并与所述工件贴合；以及刀具总成，其通过连接件设于所述环形导轨上，并对应所述工件设置，所述刀具总成可沿着所述环形导轨移动。

优选地，上述技术方案中，每根所述活塞杆上端设有凸台，所述凸台的横截面积大于所述第二活塞杆通孔的横截面积。

优选地，上述技术方案中，所述第一活塞杆通孔、所述第二活塞杆通孔和所述活塞杆的横截面形状为非圆形。

优选地，上述技术方案中，所述圆形刻度盘上设有圆形导轨，所述圆形导轨上与其相互配合的导块，所述液压缸设于所述导块上。

优选地，上述技术方案中，所述导块和所述圆形导轨的连接处设有锁紧件；所述锁紧件为凸轮锁紧块。

优选地，上述技术方案中，所述导块上设有“T”形槽，所述圆形导轨的横截面呈“T”形结构。

优选地，上述技术方案中，所述环形导轨的两端处分别设有支座，所述支座沿着所述圆形刻度盘的直径方向设置，所述环形导轨的端部设于伺服电机上，所述伺服电机的输出轴设于支座上；其中，通过所述伺服电机的转动带动所述环形导轨前后往复转动。

优选地，上述技术方案中，所述连接件包括：齿条，其设于所述环形导轨上；连接滑块，其呈圆弧形，套设于所述环形导轨上，所述刀具总成设于所述连接滑块的下方；齿轮，其通过销设于所述连接滑块上，所述齿轮与所述齿条相互啮合传动；以及驱动机构，其设有输出轴，所述输出轴与所述齿轮连接；其中，通过所述驱动机构驱动所述输出轴转动，所述输出轴驱动所述齿轮与所述齿条相互啮合传动，以驱动所述连接滑块沿着所述环形导轨移动。

优选地，上述技术方案中，所述环形导轨上设有燕尾槽，所述连接滑块上设有与所述燕尾槽相互配合的燕尾块。

优选地，上述技术方案中，所述刀具总成包括：直动套筒，其内部设有直动电机；以及刀具机构，其与所述直动电机连接，所述直动套筒套设于所述刀具结构上端，所述刀具机构上端设有刻度尺，在进行加工工件的状态下，通过测量所述刀具机构与所述直动套筒下端距离的变化量，通过所述刻度尺记录所述刀具机构加工工件的进给量。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：本实用新型球坐标钻孔机，使用的夹具有很多根小活塞杆与工件接触，大大增加了夹持的接触面积使夹持更加稳定，另可夹持薄壁工件等易变形的工件，且活塞和一端有凸台的小活塞杆可分别独立伸出和一起缩回，使得夹具不受工件表面形状的限制可夹持任意曲面形状的异型工件，另外用液压控制可实现自动快速接近工件、缓慢夹紧、快速卸装的装夹要求。

附图说明

图1是根据本实用新型的球坐标钻孔机的结构示意图。

图2是根据本实用新型的球坐标钻孔机中夹具的结构示意图。

图3是根据本实用新型的球坐标钻孔机中夹具部分结构示意图。

图4是根据本实用新型的球坐标钻孔机中夹具的活塞的结构示意图。

图5是根据本实用新型的球坐标钻孔机中夹具的活塞杆的结构示意图。

图6是根据本实用新型的球坐标钻孔机中锁紧件的结构示意图。

图7是根据本实用新型的球坐标钻孔机中连接件的结构示意图。

图8是根据本实用新型的球坐标钻孔机中刀具总成的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

如图1至图7所示，根据本实用新型具体实施方式的一种球坐标钻孔机，包括：球形坐标装置1、夹具2和刀具总成3。球形坐标装置1包括圆形刻度盘11和环形导轨12，所述环形导轨12可前后往复转动的设于所述圆形刻度盘11上。刀具总成3通过连接件4设于所述环形导轨12上，并对应所述工件5设置，所述刀具总3成可沿着所述环形导轨12移动。圆形刻度盘11的中部设有工作台，在进行加工的状态下，待加工的工件5设于工作台上，即工件5位于圆形刻度盘11的中心。夹具2抓紧工件5，通过刀具总成3对工件5进行加工。装夹完成后，在刀具总成3上换上所需的刀具，通过电动控制控制伺服电机使刀具在球形坐标装置内到达指定的位置且可按照规划的轨迹行走进行加工。

如图2至图5所示，更为具体的实施方式为，夹具2为两个或两个以上的夹具，装夹时先将工件放在圆形刻度盘11里，根据需要移动夹具到所需的指定刻度使两个或三个夹具2之间成所需的角度(如使用两个夹具则装夹成180度、用三个夹具则装夹相互间成120度)。本实施例采用的夹具为三个，均匀分布在圆形刻度盘11上。每个夹具2包括：液压缸21、活塞22和多个活塞杆23。活塞缸21可移动的设于圆形刻度盘11上，液压缸21的缸盖24 上设有多个横截面呈方形的第一活塞杆通孔25。活塞22设于液压缸21内，可沿着液压缸21内往复移动，活塞22上设有多个横截面呈方形的第二活塞杆通孔26。多根活塞杆23与第一活塞杆通孔25和第二活塞杆通孔26一一对应设置。活塞杆23的上端延伸超出活塞22上方并向液压缸21内延伸，下端向液压缸缸盖24外延伸。

在对工件加工的状态下，活塞杆23的下端与工件5贴合，将工件5固定在工作台上。装夹时，使用液压控制器控制液压缸内压力，使活塞22和活塞杆23同时移动伸出快速接近工件，当一根活塞杆23接触工件而其它活塞杆未接触工件时，这根活塞杆由于工件给的阻力使其停止伸出，活塞22和其它活塞杆继续伸出，直到其它活塞杆都与工件接触，其不受工件表面形状的限制可夹持任意曲面形状的异型工件，此时液压缸内压力会缓慢增加从而夹紧工件。反之，卸下工件则用液压控制器控制使活塞22快速缩回，活塞22缩回时通过活塞杆23端部的凸台带动活塞杆也回缩，当活塞杆都离开工件表面缩回初始状态即可取下工件。

使用的夹具有很多根活塞杆与工件接触，大大增加了夹持的接触面积使夹持更加稳定，另可夹持薄壁工件等易变形的工件，且活塞和活塞杆可分别独立伸出和一起缩回，使得夹具不受工件表面形状的限制可夹持任意曲面形状的异型工件，另外用液压控制可实现自动快速接近工件、缓慢夹紧、快速卸装的装夹要求。

优选地，每根活塞杆上端设有凸台231，凸台的横截面积大于第二活塞杆通孔的横截面积。活塞杆23的一端有凸台用于回程过程中收回活塞杆23，活塞杆23与活塞22以及液压缸的缸盖24是滑动配合且不漏油，每根活塞杆的滑动是相互独立的。夹具2与工件接触面积大可夹持薄壁工件等易变形的工件以及任意曲面形状的异型工件。

优选地，第一活塞杆通孔、第二活塞杆通孔和活塞杆的横截面形状为非圆形。本实施例以方形为例。

优选地，如图1所示，圆形刻度盘11，所述圆形刻度盘11上设有圆形导轨13，所述圆形导轨13上与其相互配合的导块14，圆形导轨13的横截面呈“T”形结构，圆形导轨13上与其相互配合的导块14，导块14上设有T形槽，可使得导块14与圆形导轨13连接的更为稳固。液压缸21设于导块14上。

优选地，如图6所示，导块14和圆形导轨13的连接处设有锁紧件。锁紧件为凸轮锁紧块6。凸轮锁紧块6包括凸轮61和手柄62，凸轮62通过销可转动的设于导块14上，通过转动手柄62，可将导块14固定锁紧在圆形导轨13上。通过凸轮锁紧块6可快速的锁紧导块14和解锁导块。

优选地，如图1所示，所述环形导轨12的两端处分别设有支座15，所述环形导轨12的端部设于伺服电机16上，所述支座15沿着所述圆形刻度盘的直径方向设置，焊接在圆形刻度盘上。所述伺服电机的输出轴设于支座15上。即两支座15上与伺服电机16配合的轴孔中心线在同一条水平线上且沿圆形刻度盘11的直径方向；伺服电机16的输出轴与支座15的轴孔同心且固定在一起，环形导轨12固定连接在伺服电机16的机身上，当启动伺服电机，其机身旋转带动环形导轨12绕输出轴中心线旋转。通过所述伺服电机的转动带动所述环形导轨前后往复转动。

优选地，如图7所示，连接件4中的齿条41设于环形导轨12的内侧面上；连接滑块42为中空结构，呈圆弧形，套设于所述环形导轨12上，所述刀具总成3设于所述连接滑块42的下方。齿轮43通过销44设于连接滑块42的上，齿轮43位于连接滑块42的空腔内。齿轮43与齿条41相互啮合传动。驱动机构45设于连接滑块42上，驱动机构45为伺服电机，伺服电机上设有输出轴，输出轴与齿轮43连接。其中，通过驱动机构45驱动输出轴转动，输出轴驱动齿轮43与齿条41相互啮合传动，以驱动刀具总成3沿着环形导轨12移动。

优选地，环形导轨12上设有燕尾槽121，连接滑块42上设有与燕尾槽相互配合的燕尾块421。可使得连接滑块42在立柱12上连接的更为稳固。

优选地，如图8所示，刀具总成3包括：直动套筒31和刀具机构32。直动套筒31内部设有直动电机，刀具机构32与直动电机连接，直动套筒31套设于刀具结构32上端，刀具机构上端设有刻度尺33，在进行加工工件的状态下，通过测量刀具机构与直动套筒下端距离的变化量，通过刻度尺记录刀具机构加工工件的进给量。直动套筒31内有直动电机可带动刀具机构32沿球坐标半径方向进给。刀具机构32的进给方向中轴线、环形导轨12的旋转中心轴线、夹具2的装夹中心三者相交于同一点，即球坐标的中心点。则无论刀具移动到什么位置，都能沿球面法线方向钻孔，还能只通过一次装夹就完成多处钻孔的工序要求，能避免因装夹带来的加工误差。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。