一种用于球类零件加工钻孔的便携式装置的制作方法

本实用新型属于机械加工设备技术领域，尤其涉及一种用于球类零件加工钻孔的便携式装置。

背景技术：

球类物体钻孔装置是一种处理球体加工的设备，主要用于手工业球类工艺品加工。钻孔装置分为半自动和全自动运行，主要区别在于半自动人力需要将待钻孔的零件送入加工区域并手动夹紧，加工的频率较低。

随着设备智能化的发展，全自动钻孔设备得到越来越多的应用。一般而言，自动钻孔设备具有优良的生产，自动化程度高和低能量消耗的生产单元创建更多的价值和保存更多的时间。如中国专利申请cn109226821a公开一种针对球形工件的钻孔机床，包括钻孔机床主体、钻台、支撑柱以及机床底座，所述钻孔机床主体底部固定安装有固定夹口，所述固定夹口底部固定安装有钻头，所述固定夹口两侧固定安装有液压撑杆，所述钻孔机床主体靠近钻头一侧下方固定安装有钻台，所述钻台包括固定板、球形托垫以及液压推杆，所述钻台一侧固定安装有滑筒，通过设置的钻台，在钻台上固定安装有球形托垫，契合球形凹槽，方便球形工件固定在钻台中央，且通过球形托垫外侧固定安装有的液压推杆推压球形工件，使得球形工件更加固定，使得设备使用时，针对球形工件进行加工，且可以更好的固定球形工件。但该机床为固定结构，结构复杂，使用不便。

另外，在钻孔加工的过程中，钻机的工作时间是间歇的。如果球类物体的运输机构是连续运动，必定会造成部分零件还未加工就被运输走了，使得加工件和未加工件混淆在一起，加大后期分拣工作量。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷而提供一拆卸方便、可连续上料的用于球类零件加工钻孔的便携式装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种用于球类零件加工钻孔的便携式装置，包括动力组件以及分别与动力组件连接的零件运输组件、零件夹紧组件和钻机进给运动组件，其中，

所述零件运输组件包括相连接的物料盘和间歇机构，所述间歇机构与动力组件连接，

所述零件夹紧组件包括上压板、变形凸轮和弹簧恢复结构，所述变形凸轮分别连接动力组件和上压板，所述弹簧恢复结构设置于上压板和物料盘间，且上压板和物料盘通过一花键连接，

所述钻机进给运动组件包括曲轴、连杆机构、钻机机箱、机箱导轨、钻机驱动电机和钻套，所述曲轴分别连接动力组件和连杆机构，所述连杆机构与钻机机箱连接，所述钻机机箱滑动安装于机箱导轨上，所述钻机驱动电机固定于钻机机箱上，并通过钻套连接钻头。

进一步地，所述间歇机构包括从动轮、销轴、套筒、深沟球轴承、外舌止动垫圈、六角螺母和主动轮，所述从动轮与物料盘固定连接，所述销轴一端依次通过套筒和深沟球轴承与从动轮接触，另一端连接主动轮并通过外舌止动垫圈和六角螺母固定，所述主动轮与动力组件连接，

所述从动轮为槽轮，所述销轴在槽轮的径向槽内滑动。

进一步地，所述上压板和物料盘相对设置多对用于放置零件的橡胶垫片。

进一步地，所述弹簧恢复结构设置有多个，各弹簧恢复结构包括弹簧和弹簧内导轨。

进一步地，所述连杆机构包括连杆盖、连杆、轴瓦、导油管和油杯，所述连杆盖与连杆连接于曲轴上，所述轴瓦设置于曲轴与连杆盖之间，所述连杆盖导油管和油杯依次连接。

进一步地，所述机箱导轨为单燕尾型导轨。

进一步地，所述钻套包括深沟球轴承和推力球轴承。

进一步地，所述动力组件包括主电机、主轴、传动带、传动齿轮和传动锥齿轮，所述主电机、传动带、传动齿轮和主轴依次连接，所述传动锥齿轮设有两个，其中一个一端与主轴连接，另一端分别连接间歇机构和变形凸轮，另一个一端与主轴连接，另一端与钻机进给运动组件连接。

进一步地，所述变形凸轮上下止点间距小于上压板不工作时与物料盘的间距。

进一步地，所述动力组件、零件运输组件、零件夹紧组件和钻机进给运动组件设置于一主机箱内。

与现有技术相比，本实用新型能够使零件间歇地运输至加工处，并且在钻孔加工前被夹紧固定，钻头能够匀速钻削零件，具有如下有益效果：

1、本实用新型具有间歇机构，该间歇机构采用销轴和滚动轴承相互配合的结构，与常见的一体式拨销结构相比，在与从动轮接触时，滑动摩擦变为滚动摩擦，损耗磨损减小。本实用新型将间歇机构设计成可拆卸的组合部件，在生产加工过程中如果出现零件损耗，只需要将损耗部分更换即可，成本大大降低且维修方便。

2、本实用新型的钻机进给运动组件中，曲轴连杆相接触地方使用了油杯轴瓦的设计，一是保证结构在运动时候减少摩擦运动更加流畅，二是为了防止曲轴在使用时被过度磨损，相比较曲轴的更换，轴瓦的成本和便捷度上都显得更有优势。

3、本实用新型为模块化设计，可以通过拆卸和更换物料盘和对应的夹紧装置来适应不同大小的球类零件，在满足钻头的受力的情况下可以根据实际需求更换合适直径的钻头，同时可以通过更换连杆长度使钻机的进给行程，改变钻孔深度，使用便携性高。

4、本实用新型的机械整体由各个单个部件相组装完成，拆装方便的同时可以按照各模块进行分类。

5、本实用新型各部件结构体积较小(例如加工φ30物料，最大零件物料盘直径不超过200mm，最长轴不超多150mm，最大齿轮的齿顶圆不超过110mm)，可以便携式运输，适合常见球类零件或物料的加工，多数用于精度要求不是特别高的手工艺行业。

6、本实用新型动力组件中，通过两个传动锥齿轮将动力分配传输，在尽量减少电机节约成本的条件下使球类零件运输、夹紧、钻孔做到互不干涉，顺利进行。

7、本实用新型自动化程度高、可连续上料、能够适应大规模生产，同时可以在不改变机械结构的前提下对多个组件进行同类产品不同型号的替代和更换，以满足常见球类零件的简易快速钻孔加工。

附图说明

图1是本实用新型的结构正视图；

图2是本实用新型的结构俯视图；

图3是本实用新型的结构侧视图；

图4是本实用新型钻机进给运动组件的局部剖视图；

图5是本实用新型间歇机构的局部放大图；

图6是本实用新型的间歇机构销轴部分结构放大图；

图7是本实用新型的连杆机构结构放大图；

图8是本实用新型的钻套结构放大图；

图9为本实用新型的钻机机箱处放大图；

图10是某一实施例的协同运动时序图；

图中：1-1、物料盘，1-2、间歇机构，从动轮1-2-1，1-2-2、销轴，1-2-3、套筒，1-2-4、深沟球轴承，1-2-5、外舌止动垫圈，1-2-6、六角螺母，1-2-7、主动轮，1-2-8、凹锁止弧，1-2-9、凸锁止弧，1-3、固定橡胶，1-4、主电机，1-5、主轴，1-6、传动带，1-7、传动齿轮，1-8、传动锥齿轮，2-1、上压板，2-2、橡胶垫片，2-3、变形凸轮，2-4、弹簧恢复结构，2-5、花键，2-6、弹簧内导轨，3-1、曲轴，3-2、连杆组件，3-2-1、连杆，3-2-2、连杆盖，3-2-3、轴瓦，3-2-4、导油管，3-2-5、油杯，3-3、钻机机箱，3-4、导轨，3-5、钻机驱动电机，3-6、钻套，3-6-1、深沟球轴承，3-6-2、推力球轴承，3-6-3、钻头，3-6-4、收口螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

如图1-图3所示，本实施例提供一种用于球类零件加工钻孔的便携式装置，是一种球类零件自动钻孔装置，包括动力组件以及分别与动力组件连接的零件运输组件、零件夹紧组件和钻机进给运动组件。该装置可独立使用来对球体钻孔，也可作为生产线上的一个工位(如摆放于一个有固定开口的工作台上)。该装置在钻孔的同时，通过零件运输组件和零件夹紧组件实现自动夹紧，不需人力操控，完成自动化过程，更好的完成钻孔工作。

动力组件包括主电机1-4、主轴1-5、传动带1-6、传动齿轮1-7和传动锥齿轮1-8，主电机1-4、传动带1-6、传动齿轮1-7和主轴1-5依次连接，传动锥齿轮1-8设有两个，其中一个一端与主轴1-5连接，另一端分别连接间歇机构1-2和变形凸轮2-3，另一个一端与主轴1-5连接，另一端与钻机进给运动组件连接。动力从主电机1-4出来后，通过传动带1-6和传动齿轮1-7达到整体减速的效果。当动力来到主轴1-5时，通过传动锥齿轮1-8将动力分成2个方向的运动，一个沿轴传递到上方带动槽轮机构做间歇运动和利用固定在主轴上的变形凸轮压迫上压板使零件夹紧组件运动，另一个是通过曲轴连杆使钻机做往复进给运动。

零件运输组件包括相连接的物料盘1-1和间歇机构1-2，间歇机构1-2与动力组件连接。如图5-图6所示，间歇机构为一新型缓冲结构，包括从动轮1-2-1、销轴1-2-2、套筒1-2-3、深沟球轴承1-2-4、外舌止动垫圈1-2-5、六角螺母1-2-6和主动轮1-2-7，从动轮1-2-1与物料盘1-1固定连接，销轴1-2-2一端依次通过套筒1-2-3和深沟球轴承1-2-4与从动轮1-2-1接触，另一端连接主动轮1-2-7并通过外舌止动垫圈1-2-5和六角螺母1-2-6固定，主动轮1-2-7与动力组件连接，从动轮1-2-1为槽轮，销轴1-2-2在槽轮的径向槽内滑动。

在钻孔加工的过程中，钻机的工作时间是间歇的。如果球类物体的运输机构是连续运动，必定会造成部分零件还未加工就被运输走了，使得加工件和未加工件混淆在一起，加大后期分拣工作量。本装置通过间歇机构的设计实现零件的间歇传送，使钻孔和运输达到间歇时间上的配合。本装置间歇机构为槽轮机构，可以设计一个或多个销轴，使得运动间隔可以根据实际要求而变化，具有结构简单，准确拐角和高的机械效率，处理速度为每分钟20-50次，可以实现连续生产的目的。

本实施例中考虑实际情况为20次每分钟的加工效率，槽轮设计为一销四槽类型，与主动轮1-2-7连接的销轴1-2-2进入槽轮上的径向槽以前，凸锁止弧1-2-9将凹锁止弧1-2-8锁住，则槽轮静止不动；销轴1-2-2进入径向槽时，凸、凹锁止弧刚好分离，销轴1-2-2可以驱动槽轮转动；当销轴1-2-2脱离径向槽时，凸锁止弧又将凹锁止弧锁住，从而使槽轮静止不动。因此，当主动拨盘作连续转动时，槽轮被驱动作单向的间歇转动，如图5所示，从而带动物料盘1-1间歇转动。

为了保证销轴1-2-2在和从动轮1-2-1接触时产生较大的冲击，从而延长其使用寿命，如图6所示，本装置的销轴1-2-2在安装过程中利用套筒1-2-3将深沟球轴承1-2-4固定在与从动轮接触的位置，销轴与从动轮接触为滚动摩擦，在销轴的另一端用外舌止动垫圈1-2-5和六角螺母1-2-6拧紧，可以防止销轴的脱落和偏移，达到预期运动目标。如果在实际加工要求中，需要对加工效率进行调整时，通过更换不同槽数的从动轮和在主动轮(1-2-7)上安装不同数量的拨销来实现。

零件夹紧组件包括上压板2-1、变形凸轮2-3和弹簧恢复结构2-4，变形凸轮2-3分别连接动力组件和上压板2-1，弹簧恢复结构2-4设置于上压板2-1和物料盘1-1间，且上压板2-1和物料盘1-1通过一花键2-5连接，使上压板可以在花键区间内上下自由移动。变形凸轮2-3上下止点间距小于上压板不工作时与物料盘的间距。

上压板2-1和物料盘1-1相对设置多对用于放置零件的橡胶垫片，也可起到起到球类零件导向的作用。本实施例中，橡胶垫片的数量为4个。

弹簧恢复结构2-4设置有多个，各弹簧恢复结构2-4包括弹簧和弹簧内导轨2-6。弹簧恢复结构在设计时，通过计算上压板的自重，再选择弹簧的材料、有效圈数和弹簧钢丝直径。常见弹簧的材料有碳素弹簧钢、低锰弹簧钢、硅锰弹簧钢、铬钒钢等。本实施例采用硅锰弹簧钢，这种钢中因加入了硅，故可显著地提高弹性极限，同时提高了回火稳定性，因而可在更高的温度下回火，得到良好的力学性能。

为了方便在钻削过程中对料屑进行及时的排料，在物料盘和橡胶垫片之间留有一定的空间，空间与外部环境连通，无论是通过人工定期清理还是机械式气液冲洗都提供了极大的方便。

当球体在物料盘中进入钻孔的步骤时，球体一定要处于夹紧定位的状态，同时夹紧的时间和空间有限，才能保证钻孔的顺利进行。本装置中，当上压板2-1压下时，球类零件在垫片之间，在压力的作用下产生一定的摩擦力，可更换橡胶垫片的大小来满足多种不同直径球体的需求。而上压板2-1的运动靠其上方的变形凸轮2-3运动来实现的。当变形凸轮2-3运动到上止点时压盘被向下压迫，零件被夹紧；当凸轮2-3运动到下止点时，压盘在弹簧恢复结构2-4的作用下重新抬起。一系列连续运动后零件钻孔完成上压板2-1与物料盘1-1分开，再转过来下一个零件。上压板依靠弹簧和花键的结构的配合使其在不工作的状态下保证上下不闭合，这样零件就可以有足够的空间从料筒进去物料盘中，当上方的变形凸轮2-3旋转至工作区时，变形凸轮2-3压着上压板2-1。

钻机进给运动组件为对心曲柄滑块结构，包括曲轴3-1、连杆机构3-2、钻机机箱3-3、机箱导轨3-4、钻机驱动电机3-5和钻套3-6，如图4所示，曲轴3-1分别连接动力组件和连杆机构3-2，连杆机构3-2与钻机机箱3-3连接，钻机机箱3-3滑动安装于机箱导轨3-4上，保证钻机机箱3-3按照预定的轨迹运动且运动过程中流畅顺利，钻机驱动电机3-5固定于钻机机箱3-3上，如图9所示，并通过钻套3-6连接钻头3-6-3，钻机驱动电机3-5带动钻头3-6-3旋转达到预期转速，钻头可根据需求进行更换。机箱导轨3-4为单燕尾型导轨，面接触，刚性好。钻机机箱3-3的运动是匀速往复直线运动，这样才能保证钻削力的恒定，同时往复直线运动的设计和安装也相对简单和便捷。

钻机进给运动组件采用曲柄滑块机构带动钻机往复进给的设计，实现装置的自动匀速的钻削球体。钻机进给运动组件采用曲轴，曲轴具有较高的旋转精度，可承受很大的扭转扭矩及不同方向的弯曲力，拥有很大的抗弯曲扭转能力，轴颈的表面耐磨和腐蚀性强，平稳性良好，能接受交变载荷的冲压，并且强度和刚度也可达到标准，还具有良好的传动效果，便于设计行程。当原运动部件的运动状态不改变时，可以通过调整各构件的相对长度，使从动部分得到不一样的运动规律。

连杆机构3-2的整体长度根据使用情况可调整。如图7所示，连杆机构3-2包括连杆盖3-2-2、连杆3-2-1、轴瓦3-2-3、导油管3-2-4和油杯3-2-5，连杆盖3-2-2与连杆3-2-1连接于曲轴3-1上，轴瓦3-2-3设置于曲轴3-1与连杆盖3-2-2之间，连杆盖3-2-2导油管3-2-4和油杯3-2-5依次连接，其中连杆3-2-1长度可以根据需求运动距离更换，连杆3-2-1的另一端通过销轴连接在钻机机箱3-3上。连杆盖3-2-2与连杆3-2-1形成环线于曲轴3-1上的组合键。由于连杆和曲轴之间属于滑动摩擦，为了使其使用寿命得到延长和防止运动过程中的不稳定现象，在连杆盖和连杆上安装轴瓦3-2-3，同时在连杆盖上设计了导油管3-2-4和安装油杯3-2-5等措施使轴瓦得到充分的润滑。

钻套3-6结构如图8所示，包括深沟球轴承3-6-1和推力球轴承3-6-2。钻套利用了深沟球轴承3-6-1和推力球轴承3-6-2分别来承受钻头所受到的轴向力和径向力，保证钻头的稳定性。当需要更换钻头时，在不拆卸别的零部件的前提下，将收口螺栓3-6-4拧下，更换钻头即可。常见钻头型号都可以作为备用更换钻头3-6-3来使用。

动力组件、零件运输组件、零件夹紧组件和钻机进给运动组件设置于一主机箱内。机箱导轨3-4和主机箱的连接是通过螺栓方式连接的，有定位销，为其准确安装提供保障，在实际工作中，可以根据实际需要的导轨长度更换同类型产品。

本实施例中，装置的零件运输组件、零件夹紧组件和钻机进给运动组件均由的动力组件驱动，三个执行组件在工作时需要协同工作，工作要求是钻孔20次/min即一次三秒，所以零件运输组件0.75s进行运动，2.25s静止；零件夹紧组件1.5s处于夹紧状态，1.5s处于放松状态；钻机的往复直线运动1.5s处于进钻，1.5s处于退钻，三个运动的运动时序控制图如图10所示。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。