一种便携式大型圆柱分段贯穿孔机械开孔机的制作方法

1.本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种便携式大型圆柱分段贯穿孔机械开孔机。


背景技术：

2.在大直径的圆柱形厚板钢结构表面切割圆心指向圆柱钢结构圆心的径向孔并进行焊接坡口的制作是较为复杂的加工过程；现有操作一般采用样板划线，氧
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乙炔火焰切割开孔、碳弧气刨进行坡口制作的办法，即根据开孔的直径等参数在圆柱形钢结构表面的投影线制作展开后为椭圆形的开孔样板，确定圆柱形钢结构开孔中心位置后，用样板在圆柱形钢结构表面画出开孔线，人工操作氧
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乙炔割刀沿切割线进行火焰开孔，开孔完成后人工操作碳弧气刨进行切割孔的切口修整并用碳弧气刨刨出焊接坡口。该方法人工操作较多，误差大，精度低，易造成热变形和热影响，导致后续焊接质量劣化，并容易造成操作人员的人身安全风险。虽然也有大型五轴高端数控立式镗床等先进数控装备进行机械化开孔，但该装备造价成本极高，体型大，对基础设施要求高，无法普遍满足各类工厂需求。


技术实现要素：

3.本发明提供一种便携式大型圆柱分段贯穿孔机械开孔机和开孔方法，解决现有技术中的大直径的圆柱形厚板钢结构表面切割圆心指向圆柱钢结构圆心的径向孔并进行焊接坡口加工过程人工操作误差大，易造成产品热变形，劣化后续焊接质量，且存在较大人身安全隐患的技术问题。
4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种便携式大型圆柱分段贯穿孔机械开孔机，包括：装夹基座、三维进给支架、开孔钻具以及刀盘；
5.所述装夹基座上开设有用于装夹固定到大型圆柱分段上的环形加强筋肋的装夹件；
6.所述三维进给支架固定在所述装机基座上；
7.所述开孔钻具固定在所述三维进给支架上；
8.所述刀盘固定在所述开孔钻具的刀盘安装部上。
9.进一步地，所述装夹基座包括：基座、装夹件以及锁紧件；
10.所述装夹件和所述锁紧件固定在所述基座上；
11.所述三维进给支架通过所述锁紧件连接在所述基座上。
12.进一步地，所述装夹基座还包括：机床固定板、调节螺杆以及枢转轴；
13.所述机床固定板通过所述枢转轴与所述基座枢转相连；
14.所述调节螺杆的第一端可转动地固定在所述机床固定板上，所述调节螺杆的杆身螺接在所述基座上；
15.所述三维进给支架通过所述锁紧件固定在所述机床固定板上。
16.进一步地，所述锁紧件包括：锁紧螺栓。
17.进一步地，所述三维进给支架包括：x轴移动机构、y轴移动机构以及z轴移动机构；
18.所述x轴移动机构设置在所述机床固定板上，所述y轴移动机构固定在所述x轴移动机构的活动部上，所述z轴移动机构固定在所述y轴移动机构的活动部上；
19.所述开孔钻具连接在所述z轴移动机构的活动部上。
20.进一步地，所述x轴移动机构包括：x轴伺服电机、x轴丝杆、x轴直线导轨、x轴轴承和x轴连接固定座；
21.所述x轴伺服电机以及所述x轴伺服电机固定在所述机床固定板上，所述x轴丝杆通过所述x轴轴承固定在所述机床固定板上，所述x轴丝杆与所述x轴伺服电机的转子转轴相连，所述x轴连接固定座可滑动地设置在所述x轴直线导轨上，所述x轴连接固定座与所述x轴丝杆的螺母座相连。
22.进一步地，所述y轴移动机构包括：y轴伺服电机、y轴丝杆、y轴直线导轨、y轴轴承和y轴连接固定座；
23.所述y轴伺服电机以及所述y轴伺服电机固定在所述x轴连接固定座上，所述y轴丝杆通过所述y轴轴承固定在所述x轴连接固定座上，所述y轴丝杆与所述y轴伺服电机的转子转轴相连，所述y轴连接固定座可滑动地设置在所述y轴直线导轨上，所述y轴连接固定座与所述y轴丝杆的螺母座相连。
24.进一步地，所述z轴移动机构包括：z轴伺服电机、z轴丝杆、z轴直线导轨、z轴轴承和z轴连接固定座；
25.所述z轴伺服电机以及所述z轴伺服电机固定在所述y轴连接固定座上，所述z轴丝杆通过所述z轴轴承固定在所述y轴连接固定座上，所述z轴丝杆与所述z轴伺服电机的转子转轴相连，所述z轴连接固定座可滑动地设置在所述z轴直线导轨上，所述z轴连接固定座与所述z轴丝杆的螺母座相连；
26.所述开孔钻具固定在所述z轴连接固定座上。
27.进一步地，所述开孔钻具包括：钻孔电机、主轴、主轴套、刀杆和轴承；
28.所述钻孔电机、所述主轴套以及所述轴承固定在所述z轴连接固定座上，所述主轴嵌于所述主轴套内并通过所述轴承固定在所述z轴连接固定座上，所述主轴的第一端与所述钻孔电机的转子转轴相连，所述主轴的第二端与所述刀杆相连，所述刀盘固定在所述刀杆端部。
29.一种大型圆柱分段贯穿孔机械开孔方法，采用任一项所述的便携式大型圆柱分段贯穿孔机械开孔机进行开孔操作；
30.所述开孔操作包括：
31.确定大直径圆柱钢结构待开孔的圆心位置；
32.吊装所述装夹基座，通过所述装夹件与大直径厚板圆柱钢结构的环形加强筋肋装夹锁紧；
33.将装配有所述开孔钻具的所述三维进给支架吊装固定到所述装夹基座上；
34.操作所述三维进给支架与所述所需圆心位置对准，并控制所述开孔钻具与大直径厚板圆柱钢结构表面垂直；
35.按照设定的开孔直径、坡口角度和留根长度，控制所述三维进给支架和所述开孔钻具动作，进行开孔和坡口加工。
36.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
37.本技术实施例中提供的便携式大型圆柱分段贯穿孔机械开孔机和开孔方法，针对大型圆柱分段的开孔需求，利用其表面的环形加强筋肋，设置可装夹到环形加强筋肋的装夹基座，用作开孔机的施力基础；并设置三维进给支架作为开孔钻具的位置调整结构，从而能够极大地的提升位置调整的灵活性和精度，从而可通过小型的开孔钻具实现开孔和坡口加工。
附图说明
38.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
39.图1为本发明实施例提供的便携式大型圆柱分段贯穿孔机械开孔机的结构示意图；
40.图2为图1中的便携式大型圆柱分段贯穿孔机械开孔机的右视图；
41.图3为图1中的便携式大型圆柱分段贯穿孔机械开孔机的三维进给支架的主视图；
42.图4为图1中的便携式大型圆柱分段贯穿孔机械开孔机的三维进给支架的右视图；
43.图5为图1中的便携式大型圆柱分段贯穿孔机械开孔机的开孔钻具的结构示意图；
44.图6为图1中的便携式大型圆柱分段贯穿孔机械开孔机的装夹基座的结构示意图；
45.图7为图1中的便携式大型圆柱分段贯穿孔机械开孔机的装夹基座的主视图。
具体实施方式
46.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
47.需要说明的是，本技术实施例中所有方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
48.下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
49.下面结合附图并参考具体实施例描述本技术。
50.本技术实施例通过提供一种便携式大型圆柱分段贯穿孔机械开孔机和开孔方法，解决现有技术中的大直径的圆柱形厚板钢结构表面切割圆心指向圆柱钢结构圆心的径向孔并进行焊接坡口加工过程人工操作误差大，易造成产品热变形，劣化后续焊接质量，且存
在较大人身安全隐患的技术问题。
51.为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本技术技术方案的详细的说明，而不是对本技术技术方案的限定，在不冲突的情况下，本技术实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
52.参见图1和图6，本实施例提供一种便携式大型圆柱分段贯穿孔机械开孔机，通过装夹固定到大型圆柱分段的环形加强筋肋实现自动化，高精度开孔加工，提升加工效率，精度和质量。
53.所述便携式大型圆柱分段贯穿孔机械开孔机包括：装夹基座10、三维进给支架20、开孔钻具30以及刀盘。
54.所述装夹基座10上开设有用于装夹固定到大型圆柱分段上的环形加强筋肋的装夹件16；所述三维进给支架20固定在所述装机基座10上；所述开孔钻具30固定在所述三维进给支架20上；所述刀盘固定在所述开孔钻具30的刀盘安装部上。
55.也就是说，以所述装夹基座10为操作施力基础，从而将所述维进给支架20、所述开孔钻具30以及所述刀盘装配到待加工大型圆柱分段实现自动化开工和坡口加工操作。
56.参见图6和图7，所述装夹基座10包括：基座11、装夹件16以及锁紧件15；所述装夹件16和所述锁紧件15固定在所述基座11上；所述三维进给支架20通过所述锁紧件15连接在所述基座11上。
57.其中，装夹件16可采用适配t形环形加强筋肋的形态的双向钩挂结构。锁紧件15可采用紧固螺栓。
58.为了保证开孔的径向指向待加工大型圆柱分段的轴心，所述装夹基座还包括：机床固定板12、调节螺杆13以及枢转轴14；所述机床固定板12通过所述枢转轴14与所述基座枢转相连；所述调节螺杆13的第一端可转动地固定在所述机床固定板12上，所述调节螺杆13的杆身螺接在所述基座11上；所述三维进给支架20通过所述锁紧件15固定在所述机床固定板12上。
59.从而能够通过调整所述调节螺杆13的选进幅度，从而调整机床固定板12的偏转角度，从而调整三维进给支架20和所述开孔钻具30轴端指向。
60.进一步地，所述锁紧件15采用锁紧螺栓。
61.参见图3和图4，本实施例中，所述三维进给支架20可采用成熟的三维支架结构，具体可包括：x轴移动机构21、y轴移动机构22以及z轴移动机构23；所述x轴移动机构21设置在所述机床固定板12上，所述y轴移动机构22固定在所述x轴移动机构21的活动部上，所述z轴移动机构23固定在所述y轴移动机构22的活动部上；所述开孔钻具30连接在所述z轴移动机构23的活动部上。
62.具体来说，所述x轴移动机构包括21：x轴伺服电机、x轴丝杆、x轴直线导轨、x轴轴承和x轴连接固定座；所述x轴伺服电机以及所述x轴伺服电机固定在所述机床固定板上，所述x轴丝杆通过所述x轴轴承固定在所述机床固定板上，所述x轴丝杆与所述x轴伺服电机的转子转轴相连，所述x轴连接固定座可滑动地设置在所述x轴直线导轨上，所述x轴连接固定座与所述x轴丝杆的螺母座相连。
63.所述y轴移动机构22包括：y轴伺服电机、y轴丝杆、y轴直线导轨、y轴轴承和y轴连
接固定座；所述y轴伺服电机以及所述y轴伺服电机固定在所述x轴连接固定座上，所述y轴丝杆通过所述y轴轴承固定在所述x轴连接固定座上，所述y轴丝杆与所述y轴伺服电机的转子转轴相连，所述y轴连接固定座可滑动地设置在所述y轴直线导轨上，所述y轴连接固定座与所述y轴丝杆的螺母座相连。
64.所述z轴移动机构23包括：z轴伺服电机、z轴丝杆、z轴直线导轨、z轴轴承和z轴连接固定座；所述z轴伺服电机以及所述z轴伺服电机固定在所述y轴连接固定座上，所述z轴丝杆通过所述z轴轴承固定在所述y轴连接固定座上，所述z轴丝杆与所述z轴伺服电机的转子转轴相连，所述z轴连接固定座可滑动地设置在所述z轴直线导轨上，所述z轴连接固定座与所述z轴丝杆的螺母座相连；所述开孔钻具30固定在所述z轴连接固定座上。
65.参见图5，所述开孔钻具30包括：钻孔电机31、主轴35、主轴套33、刀杆34和轴承；所述钻孔电机31、所述主轴套33以及所述轴承固定在所述z轴连接固定座上，所述主轴35嵌于所述主轴套33内并通过所述轴承固定在所述z轴连接固定座上，所述主轴的第一端与所述钻孔电机31的转子转轴相连，所述主轴35的第二端与所述刀杆34相连，所述刀盘固定在所述刀杆34端部。
66.通过所述钻孔电机31驱动所述主轴35和所述刀杆34，从而驱动刀盘实现开孔操作和坡口加工；可通过调整刀盘的规格，实现开孔的变截面控制。
67.一般来说，还可在所述钻孔电机31设置减速机32，实现平滑开孔操作。
68.本实施例提供一种大型圆柱分段贯穿孔机械开孔方法，采用任一项所述的便携式大型圆柱分段贯穿孔机械开孔机进行开孔操作；
69.所述开孔操作包括：
70.确定大直径圆柱钢结构待开孔的圆心位置；
71.吊装所述装夹基座，通过所述装夹件与大直径厚板圆柱钢结构的环形加强筋肋装夹锁紧；
72.将装配有所述开孔钻具的所述三维进给支架吊装固定到所述装夹基座上；
73.操作所述三维进给支架与所述所需圆心位置对准，并控制所述开孔钻具与大直径厚板圆柱钢结构表面垂直；
74.按照设定的开孔直径、坡口角度和留根长度，控制所述三维进给支架和所述开孔钻具动作，进行开孔和坡口加工。
75.本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
76.本技术实施例中提供的便携式大型圆柱分段贯穿孔机械开孔机和开孔方法，针对大型圆柱分段的开孔需求，利用其表面的环形加强筋肋，设置可装夹到环形加强筋肋的装夹基座，用作开孔机的施力基础；并设置三维进给支架作为开孔钻具的位置调整结构，从而能够极大地的提升位置调整的灵活性和精度，从而可通过小型的开孔钻具实现开孔和坡口加工。
77.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
78.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
79.另外，在本技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
80.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
81.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合
82.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的普通技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。
83.显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。