一种铝合金轮毂PCD孔多轴钻孔装置的制作方法

本发明涉及加工领域，具体为一种铝合金轮毂pcd孔多轴钻孔装置。

背景技术：

铝合金轮毂根据厂家和车型的不同，有不同的pcd孔，它们的数量，节圆直径都不一致，pcd孔的加工多用cnc机床，由数控程序控制钻头，一个个钻制，大批量的生产会浪费加工时间；也可以用多孔钻一次钻制成型，采用固定式的多孔钻，每换一个型号的轮毂，需要重新制作多孔钻，成本投入大，使用手动的可调多孔钻，每换一个型号的轮毂，需要重新调整孔距和数量，人工操作费时费力，精度不高。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种铝合金轮毂pcd孔多轴钻孔装置，解决了现有铝合金轮毂pcd孔不能同时加工的问题，具备根据轮毂型号自动调整pcd孔节圆直径和数量的功能。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种铝合金轮毂pcd孔多轴钻孔装置，包括钻头主轴，所述钻头主轴包括主轴拉杆，上花盘，下花盘，中心钻，第一电主轴，加强筋，所述主轴拉杆包括圆锥段和圆柱段，所述圆锥段为通用机床锥柄规格，所述圆柱段与上花盘和下花盘中心孔焊接相连，所述上花盘的外形为圆形，它的中心有第一通孔，所述第一通孔与主轴拉杆的圆柱段相配，在上花盘上还有第一分度圆的八等分通孔，它包括第一上孔，第二上孔，第三上孔，第四上孔，第五上孔，第六上孔，第七上孔，第八上孔，所述第一分度圆中心与上花盘中心同轴，所述下花盘的外形为圆形，它布置在上花盘的下方，它的外径比上花盘的外径大，它的中心有第二通孔，所述第二通孔与主轴拉杆的圆柱段相配，在下花盘上有第二分度圆的八等分通孔，它包括第一下孔，第二下孔，第三下孔，第四下孔，第五下孔，第六下孔，第七下孔，第八下孔，所述第二分度圆中心与下花盘中心同轴，第二分度圆直径和第一分度圆直径是相同的，第一下孔与第一上孔位置上下对齐，第二下孔与第二上孔位置上下对齐，第三下孔与第三上孔位置上下对齐，第四下孔与第四上孔位置上下对齐，第五下孔与第五上孔位置上下对齐，第六下孔与第六上孔位置上下对齐，第七下孔与第七上孔位置上下对齐，第八下孔与第八上孔位置上下对齐，在下花盘上还有导向腰形槽，它是弧形腰形槽，包括第一弧形腰形槽，第二弧形腰形槽，第三弧形腰形槽，第四弧形腰形槽，第五弧形腰形槽，第六弧形腰形槽，第七弧形腰形槽，第八弧形腰形槽，第一弧形腰形槽的圆心与第一下孔的圆心重合，第二弧形腰形槽的圆心与第二下孔的圆心重合，第三弧形腰形槽的圆心与第三下孔的圆心重合，第四弧形腰形槽的圆心与第四下孔的圆心重合，第五弧形腰形槽的圆心与第五下孔的圆心重合，第六弧形腰形槽的圆心与第六下孔的圆心重合，第七弧形腰形槽的圆心与第七下孔的圆心重合，第八弧形腰形槽的圆心与第八下孔的圆心重合，在上花盘和下花盘之间均匀固定有八个加强筋，在每两个下孔相对角度的中分线上布置加强筋，加强筋的外形是直角梯形，它的短边与下花盘相连，长边与上花盘相连，它的直角边与主轴拉杆相连，在下花盘中心的下方安装有第一电主轴，所述中心钻装在第一电主轴上，在下花盘上还装有八个支承组件，它包括第一电机，支承块，滚动轴，转轴，锁紧螺母，轴承座，沉头螺钉，滚珠丝杆和第一联轴器，所述支承块外形是长方体，在长侧面一边的中间有开口矩形通槽，下花盘插入开口矩形通槽，在长侧面另一边的上方有斜倒角，在它的下方是矩形缺口，支承块的顶面有两个通孔,包括左通孔和右通孔，左通孔装有转轴，它用锁紧螺母锁死，右通孔装有滚动轴，它用沉头螺钉拉紧，每个支承组件上的转轴穿过下花盘上的下孔，每个支承组件上的滚动轴穿过下花盘上的弧形腰形槽，支承块的底面是滑块凸台，在滑块凸台上左右两边分别对称装有轴承座，在左右两边的轴承座之间滚珠丝杆，所述滚珠丝杆的右边与第一联轴器的左边相连，所述第一联轴器的右边与第一电机输出轴相连，所述第一电机固定在支承块右侧的矩形缺口处，支承块底面的滑块凸台上还装有钻头滑座，在上花盘上还装有八个第二电机，所述八个第二电机分别装在上花盘第一分度圆的八等分通孔上方，它们的输出轴分别与下方对应的转轴相连。

优选的，所述支承块顶面的左通孔包括花键孔和光孔两段，花键孔在支承块开口矩形通槽的上方，光孔在支承块开口矩形通槽的下方，支承块顶面的右通孔从上到下依次是上沉头孔，过孔，下沉头孔，上沉头孔从支承块的顶面一直贯通到支承块开口矩形通槽的下方，过孔在上沉头孔和下沉头孔之间。

优选的，所述转轴的结构从上到下依次是上轴，中间台阶，花键轴，光杆和螺杆，上轴与第二电机的输出轴通过联轴器相连，中间台阶贴在支承块的顶面，花键轴与支承块左通孔的花键孔相配，光杆与支承块左通孔的光孔相配，螺杆与锁紧螺母相配。

优选的，所述滚动轴包括上台阶和光轴，上台阶贴在支承块的顶面，光轴的底部有螺纹孔，它与沉头螺钉相配。

优选的，所述钻头滑座包括滑座台，第二电主轴和pcd孔钻头，所述滑座台是长方体，它的顶部有滑块凹槽，它与支承块上的滑块凸台相配，在滑座台的中间有滚珠丝杆螺套，它与滚珠丝杆相配，在滑座台的下方是第二电主轴，它夹住pcd孔钻头。

优选的，所述轴承座包括支座，滚动轴承和轴承盖。

优选的，所述装置还包括控制箱，内部有集成控制电路，它与第一电机，第二电机，第一电主轴，第二电主轴相连，在控制箱外有通用通讯接口单元，它与内部的集成控制电路相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明在普通数控机床上使用，只需要对数控系统进行二次开发，将机床电气系统的通讯线与装置控制箱上的通用通讯接口单元相连，就可以通过二次开发后的数控系统编程控制装置第一电机，第二电机，第一电主轴和第二电主轴，从而控制装置各动作的运行，不需要其它的电气系统连线，就可以在不同的数控机床上使用，钻头主轴采用通用锥柄结构，提高了装置的通用性，与传统数控改造相比，连接简单，操作方便，提高了改造的效率，降低了改造成本。

2、本发明通过将八个支承组件分别装在钻头主轴上，在八个支承组件下装八个pcd孔钻头，并将中心钻装在钻头主轴下，可以同时钻铝合金轮毂的中心孔和最多八个pcd孔，解决了现有cnc数控机床只能一次钻一个pcd孔的问题，避免了普通cnc机床加工pcd孔需要主轴来回重复定位造成的误差，提高了pcd孔的加工精度，同时大批量生产时可以大幅度降低pcd孔加工时间，提高了加工效率。

3、本发明下花盘采用下孔和弧形腰形槽圆心同轴的结构，并将转轴和滚动轴分别装在下孔和弧形腰形槽里，可以使每个支承组件绕着每个下孔的中心在弧形腰形槽里转动，通过在每个转轴上装第二电机，再通过数控系统控制第二电机，可以使每个支承组件的相对角度按要求变化，自动适应不同pcd孔分布角度的变化，与传统多孔钻相比，具备了适应不同轮毂pcd孔角度变化的要求，避免了改变轮毂规格就更换多孔钻或手动调整多孔钻的情况，减少了加工工序和工艺准结时间。

4、本发明通过在支承组件底面设置滑块凸台，滚珠丝杆，可以使钻头滑座在支承组件上来回直线移动，装在钻头主轴上后，可以实现每个pcd孔钻头来回滑动，改变pcd孔钻头到钻头主轴中心的距离，通过机床数控系统控制第一电机，就可以实现pcd孔节圆直径的自动改变，与传统多孔钻相比，具备了适应不同轮毂pcd孔节圆直径变化的要求，避免了制造多种规格多孔钻的情况，减少了工艺装备的生产和投入，节约了加工成本。

5、本发明的八个第二电主轴分别控制八个pcd孔钻头，可以使数控系统精确控制每个pcd孔钻头的钻速，每个钻头的钻速可以不一致，与传统多孔钻装置通过一个主电机带动齿轮机构使多孔钻头工作相比，每个第二电主轴只控制一个pcd孔钻头，功率不分散，避免了传统多孔钻，钻大孔时功率不够，孔尺寸精度和表面质量降低的情况，保证了pcd孔在多孔加工时的质量。

附图说明

图1为本发明结构轴向示意图；

图2为本发明支承组件示意图；

图3为本发明钻头主轴示意图；

图4为本发明上花盘示意图；

图5为本发明下花盘示意图；

图6为本发明钻头滑座示意图；

图中：1支承组件、2钻头主轴、3第二电机、4钻头滑座、11第一上孔12第二上孔、13第三上孔、14第四上孔、15第五上孔、16第六上孔、17第七上孔、18第八上孔、21第一下孔、22第二下孔、23第三下孔、24第四下孔、25第五下孔、26第六下孔、27第七下孔、28第八下孔、31第一弧形腰形槽、32第二弧形腰形槽、33第三弧形腰形槽、34第四弧形腰形槽、35第五弧形腰形槽、36第六弧形腰形槽、37第七弧形腰形槽、38第八弧形腰形槽、101第一电机、102支承块、103滚动轴、104转轴、105锁紧螺母、106轴承座、107沉头螺钉、108滚珠丝杆、109第一联轴器、201主轴拉杆、202上花盘、203下花盘、204中心钻、205第一电主轴、206加强筋、401滑座台、402第二电主轴、403pcd孔钻头。

具体实施方式

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清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。

请参阅图1-6，一种铝合金轮毂pcd孔多轴钻孔装置，包括钻头主轴2，它包括主轴拉杆201，上花盘202，下花盘203，中心钻204，第一电主轴205，加强筋206，主轴拉杆201包括圆锥段和圆柱段，圆锥段为通用锥柄规格，可以和普通cnc机床相连，圆柱段与上花盘202和下花盘203中心孔焊接相连，上花盘202的外形为圆形，它的中心有第一通孔，它与主轴拉杆201的圆柱段焊接相连，在上花盘202上还有第一分度圆的八等分通孔，它包括第一上孔11，第二上孔12，第三上孔13，第四上孔14，第五上孔15，第六上孔16，第七上孔17，第八上孔18，第一分度圆中心与上花盘202中心同轴，下花盘203的外形为圆形，它布置在上花盘202的下方，它的外径比上花盘202的外径大，它的中心有第二通孔，第二通孔与主轴拉杆201的圆柱段焊接相连，在下花盘203上有第二分度圆的八等分通孔，它包括第一下孔21，第二下孔22，第三下孔23，第四下孔24，第五下孔25，第六下孔26，第七下孔27，第八下孔28，第二分度圆中心与下花盘203中心同轴，第二分度圆直径和第一分度圆直径是相同的，第一下孔21与第一上孔11位置上下对齐，第二下孔22与第二上孔12位置上下对齐，第三下孔23与第三上孔13位置上下对齐，第四下孔24与第四上孔14位置上下对齐，第五下孔25与第五上孔15位置上下对齐，第六下孔26与第六上孔16位置上下对齐，第七下孔27与第七上孔17位置上下对齐，第八下孔28与第八上孔18位置上下对齐，在下花盘203上还有导向腰形槽，它是弧形腰形槽，包括第一弧形腰形槽31，第二弧形腰形槽32，第三弧形腰形槽33，第四弧形腰形槽34，第五弧形腰形槽35，第六弧形腰形槽36，第七弧形腰形槽37，第八弧形腰形槽38，第一弧形腰形槽31的圆心与第一下孔21的圆心重合，第二弧形腰形槽32的圆心与第二下孔22的圆心重合，第三弧形腰形槽33的圆心与第三下孔23的圆心重合，第四弧形腰形槽34的圆心与第四下孔24的圆心重合，第五弧形腰形槽35的圆心与第五下孔25的圆心重合，第六弧形腰形槽36的圆心与第六下孔26的圆心重合，第七弧形腰形槽37的圆心与第七下孔27的圆心重合，第八弧形腰形槽38的圆心与第八下孔28的圆心重合，在上花盘202和下花盘203之间均匀固定有八个加强筋206，在每两个下孔相对角度的中分线上布置加强筋206，加强筋206的外形是直角梯形，它的短边与下花盘203相连，长边与上花盘202相连，它的直角边与主轴拉杆201相连，提高了钻头主轴2的刚性，在下花盘203中心的下方安装有第一电主轴205，中心钻204装在第一电主轴205上，第一电主轴205带动中心钻204钻孔，在下花盘203上还装有八个支承组件1，它包括第一电机101，支承块102，滚动轴103，转轴104，锁紧螺母105，轴承座106，沉头螺钉107，滚珠丝杆108和第一联轴器109，支承块102外形是长方体，在长侧面一边的中间有开口矩形通槽，下花盘203插入开口矩形通槽，在长侧面另一边的上方有斜倒角，在它的下方是矩形缺口，支承块102的顶面有两个通孔,包括左通孔和右通孔，左通孔包括花键孔和光孔两段，花键孔在支承块102开口矩形通槽的上方，光孔在支承块102开口矩形通槽的下方，左通孔装有转轴104，转轴104的结构从上到下依次是上轴，中间台阶，花键轴，光杆和螺杆，上轴与第二电机3的输出轴通过联轴器相连，第二电机3固定在上花盘202第一分度圆的八等分通孔上方，第二电机3运行带动转轴104转动，中间台阶贴在支承块102的顶面，花键轴与支承块102左通孔的花键孔相配，使转轴104可以带动支承块102转动，光杆与支承块102左通孔的光孔相配，螺杆与锁紧螺母105相配，螺杆伸出支承块102的底面用锁紧螺母105锁死，右通孔从上到下依次是上沉头孔，过孔，下沉头孔，上沉头孔从支承块102的顶面一直贯通到支承块102开口矩形通槽的下方，过孔在上沉头孔和下沉头孔之间，右通孔装有滚动轴103，滚动轴103包括上台阶和光轴，上台阶贴在支承块102的顶面，光轴的底部有螺纹孔，它与沉头螺钉107相配，光轴与右通孔上沉头孔相配，并用沉头螺钉107拉紧，每个支承组件1上的转轴104穿过下花盘203上的下孔，每个支承组件1上的滚动轴103穿过下花盘203上的弧形腰形槽，使每个支承组件1可以绕下花盘203上对应的下孔圆心转动，并沿对应弧形腰形槽转动，支承块102的底面是滑块凸台，在滑块凸台上左右两边分别对称装有轴承座106，它包括支座，滚动轴承和轴承盖，在左右两边的轴承座106之间滚珠丝杆108，滚珠丝杆108的右边与第一联轴器109的左边相连，第一联轴器109的右边与第一电机101输出轴相连，第一电机101固定在支承块102右侧的矩形缺口处，第一电机101运行带动滚珠丝杆108转动，支承块102底面的滑块凸台上还装有钻头滑座4，它包括滑座台401，第二电主轴402和pcd孔钻头403，滑座台401是长方体，它的顶部有滑块凹槽，它与支承块102上的滑块凸台相配，在滑座台401的中间有滚珠丝杆螺套，它与滚珠丝杆108相配，滚珠丝杆108转动可以带动滑座台401直线运动，在滑座台401的下方是第二电主轴402，它夹住pcd孔钻头403，带动pcd孔钻头403钻孔；装置还包括控制箱，内部有集成控制电路，它与第一电机101，第二电机3，第一电主轴205，第二电主轴402相连，在控制箱外有通用通讯接口单元，它与内部的集成控制电路相连，将数控机床电气系统的通讯线与控制箱上的通用通讯接口单元相连，就可以通过数控编程控制装置钻孔。

使用时，用户将钻头主轴2上的锥柄插入数控机床的主轴套内，将机床电气系统的通讯线插到控制箱外部的通用通讯接口上就可以使用装置，根据铝合金轮毂pcd孔节圆直径和孔数进行数控编程，根据pcd孔直径和中心孔直径，选择pcd孔钻头403和中心钻204，并分别让第二电主轴402和第一电主轴205夹持，装置工作时，数控系统会自动控制每个转轴104上的第二电机3转动，使支承组件1的相对角度与轮毂上pcd孔相对角度一致，当轮毂pcd孔数是八个时，八个支承组件1都参加工作，当轮毂pcd孔数是六个时，有两个第二电机3不动作，相应有两个支承组件1不改变位置，其余六个第二电机3动作，使其它的六个支承组件1相对角度发生变化，直到与轮毂pcd孔角度一致为止，对于轮毂pcd孔数小于八个的，装置调整方式参照pcd孔数为六个的方式进行；数控系统通过控制第一电机101，使钻头滑座4直线运动，从而改变pcd孔钻头之间的节圆直径；数控系统通过分别控制第二电主轴402，使pcd孔钻头403按指定钻速钻孔，当轮毂pcd孔数是八个时，数控系统会让八个第二电主轴402工作，当轮毂pcd孔数是六个时，数控系统会让六个第二电主轴402工作，依此类推；数控系统控制第一电主轴205使中心钻204按指定的钻速工作。

综上所述：该铝合金轮毂pcd孔多轴钻孔装置，在普通数控机床上使用，只需要对数控系统进行二次开发，将机床电气系统的通讯线与装置控制箱上的通用通讯接口单元相连，就可以通过二次开发后的数控系统编程控制装置第一电机101，第二电机3，第一电主轴205和第二电主轴402，从而控制装置各动作的运行，不需要其它的电气系统连线，就可以在不同的数控机床上使用，钻头主轴2采用通用锥柄结构，提高了装置的通用性，与传统数控改造相比，连接简单，操作方便，提高了改造的效率，降低了改造成本，通过将八个支承组件1分别装在钻头主轴2上，在八个支承组件1下装八个pcd孔钻头403，并将中心钻204装在钻头主轴2下，可以同时钻铝合金轮毂的中心孔和最多八个pcd孔，解决了现有cnc数控机床只能一次钻一个pcd孔的问题，避免了普通cnc机床加工pcd孔需要主轴来回重复定位造成的误差，提高了pcd孔的加工精度，同时大批量生产时可以大幅度降低pcd孔加工时间，提高了加工效率，下花盘203采用下孔和弧形腰形槽圆心同轴的结构，并将转轴104和滚动轴103分别装在下孔和弧形腰形槽里，可以使每个支承组件1绕着每个下孔的中心在弧形腰形槽里转动，通过在每个转轴104上装第二电机3，再通过数控系统控制第二电机3，可以使每个支承组件的相对角度按要求变化，自动适应不同pcd孔分布角度的变化，与传统多孔钻相比，具备了适应不同轮毂pcd孔角度变化的要求，避免了改变轮毂规格就更换多孔钻或手动调整多孔钻的情况，减少了加工工序和工艺准结时间，通过在支承组件底面设置滑块凸台，滚珠丝杆108，可以使钻头滑座4在支承组件1上来回直线移动，装在钻头主轴2上后，可以实现每个pcd孔钻头403来回滑动，改变pcd孔钻头403到钻头主轴2中心的距离，通过机床数控系统控制第一电机101，就可以实现pcd孔节圆直径的自动改变，与传统多孔钻相比，具备了适应不同轮毂pcd孔节圆直径变化的要求，避免了制造多种规格多孔钻的情况，减少了工艺装备的生产和投入，节约了加工成本，八个第二电主轴402分别控制八个pcd孔钻头403，可以使数控系统精确控制每个pcd孔钻头403的钻速，每个钻头的钻速可以不一致，与传统多孔钻装置通过一个主电机带动齿轮机构使多孔钻头工作相比，每个第二电主轴402只控制一个pcd孔钻头403，功率不分散，避免了传统多孔钻，钻大孔时功率不够，孔尺寸精度和表面质量降低的情况，保证了pcd孔在多孔加工时的质量。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。