半自动双孔机床及其工作方法与流程

本发明属于机床，具体涉及半自动双孔机床及其工作方法。

背景技术：

1、钻床指主要用钻头在工件上加工孔的机床，通常钻头旋转为主运动，钻头轴向移动为进给运动，钻床结构简单，加工精度相对较低，可钻孔，更换特殊刀具，加工过程中工件不动，让刀具移动，将刀具中心对正孔中心，并使刀具转动，钻床的特点是工件固定不动，刀具做旋转运动。

2、经过检索发现，在授权公告号为“cn207288944u”的中国专利中公开了“一种钻孔机床，包括基座，基座上固定有机架。机架的横向板上设置有丝杠电机，丝杠电机连接有向下延伸的丝杠，丝杠上旋有螺母，丝杠下部还连接有钻头。所述机架内还设置有支撑板，支撑板上设置有滑轨，滑轨上设置有滑块组，滑块组连接有用于夹持待加工工件的夹持件，滑块组或夹持件还与丝杠上的螺母相连接。上述一种钻孔机床，通过夹持件固定工件，丝杠带动钻头转动，同时丝杠旋转过程中通过螺母带动滑块组、夹持件和工件逐渐向上运动，完成工件的钻孔工作。上述一种钻孔机床无需设置结构复杂的移动机构，与现有技术相比，本实用新型提供的钻孔机床操作方便、结构简单、制造成本低，适合在中小型企业中推广使用。”。

3、但是上述技术方案在使用时，通过丝杆螺母带动钻头移动，使得钻头在移动时稳定性不高，容易导致钻的孔出现偏差的情况出现，而且其只具备单一钻头，无法进行双孔同时作业，因此，我们提供一种半自动双孔机床及其使用方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供半自动双孔机床及其工作方法，旨在解决现有技术中的钻孔机床在使用时，通过丝杆螺母带动钻头移动，使得钻头在移动时稳定性不高，容易导致钻的孔出现偏差的情况出现，而且其只具备单一钻头，无法进行双孔同时作业的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、半自动双孔机床，包括：

4、机床主体；

5、转盘，转动连接于所述机床主体的顶部一侧；

6、支撑臂，固定于所述转盘的顶部；

7、第二转轴，其设有两个，均转动连接于所述支撑臂的下表面上；

8、电动推杆，其设有两个，分别固定于两个所述第二转轴的底部；

9、钻头，其设有两个，分别固定于两个所述第二转轴的伸出端；

10、驱动机构，与两个所述第二转轴连接以实现其转动；

11、角度调节机构，设置于所述机床主体上，与所述转盘连接以实现其转动；以及

12、夹持机构，设置于所述机床主体上，用于对待钻孔工件进行夹持。

13、作为本发明一种优选的方案，所述驱动机构包括：

14、第四齿轮，其设有两个，分别固定于两个所述第二转轴的圆周表面上；

15、第二电机，固定于所述支撑臂的顶部，且所述第二电机的输出端活动贯穿所述支撑臂的底部并向下延伸；以及

16、第三齿轮，固定于所述第二电机的输出端表面，且所述第三齿轮与两个所述第四齿轮均啮合。

17、作为本发明一种优选的方案，所述机床主体的顶部固定有加工底板，所述加工底板的顶部设置有加工区。

18、作为本发明一种优选的方案，所述角度调节机构包括：

19、第一齿轮，固定于所述转盘的圆周表面上；

20、第一转轴，转动连接于所述机床主体的顶部；

21、第二齿轮，固定与所述第一转轴的圆周表面并与所述第一齿轮啮合；

22、电机槽，开设于所述机床主体的一侧端；以及

23、第一电机，固定于所述电机槽的底壁上，且所述第一电机的输出端活动贯穿至所述机床主体的顶部并与所述第一转轴的端部固定。

24、作为本发明一种优选的方案，所述机床主体的一侧端开设有置物槽。

25、作为本发明一种优选的方案，所述夹持机构包括：

26、调节槽，其设有两个，均开设于所述机床主体的的顶部；

27、双向丝杆，其设有两个，分别转动连接于两个所述调节槽的两侧内壁之间，且两个所述双向丝杆的一端均活动贯穿至所述机床主体的一侧端并向外延伸；

28、丝杆螺母，其设有四个，分别螺纹连接于两个所述双向丝杆的圆周表面两侧；以及

29、夹持板，其设有两个，分别固定于位于同侧的两个所述丝杆螺母的顶部，两个所述夹持板均位于所述加工底板的顶部。

30、作为本发明一种优选的方案，两个所述双向丝杆的圆周表面中部均套设有挡块，两个所述挡块分别固定于两个所述调节槽内。

31、作为本发明一种优选的方案，两个所述双向丝杆的延伸端均表面均固定有工字轮，两个所述工字轮的圆周表面之间传动连接有皮带，其中一个所述双向丝杆的延伸端固定有把手。

32、作为本发明一种优选的方案，所述机床主体的顶部固定有两个限位块，两个所述限位块均位于所述加工底板和所述第一齿轮之间。

33、一种半自动双孔机床的工作方法，包括如下步骤：

34、s1、首先将待钻孔工件放置于加工底板顶部的加工区内，然后转到把手，把手通过双向丝杆带动其中一个工字轮转动，由于皮带传动连接于两个工字轮之间，所以另一个工字轮被带动转动，此时两个双向丝杆同向转动，使得每个双向丝杆表面的两个丝杆螺母向相靠近的方向移动，丝杆螺母带动两个夹持板向相靠近的方向移动，直到将工件夹持住；

35、s2、此时启动第一电机，第一电机的输出端带动第一转轴转动，从而使得第二齿轮转动，由于第二齿轮和第一齿轮啮合，使得第一齿轮带动转盘转动，从而使得转盘带动支撑臂转动，转盘带动驱动机构以及第二转轴、电动推杆和钻头均转动，使得钻头调整到合适位置，使得钻头对应工件上需要钻孔位置，关闭第一电机；

36、s3、最后启动第二电机和两个电动推杆，第二电机带动第三齿轮转动，第三齿轮带动两个第四齿轮转动，第四齿轮通过第二转轴带动电动推杆转动，电动推杆带动钻头转动，能够进行钻孔，同时两个电动推杆启动，带动钻头向下移动，使得两个钻头在旋转的过程向下，最终对工件能够同时进行双孔钻孔作业。

37、进一步，在s2和s3步骤中，引入基于决策树的强化学习算法监测和调整钻头(16)的运动和位置，使用传感器来检测钻头的位置，并检测工件的材料特性，然后根据这些信息来动态调整钻孔参数，如速度、进给，以确保最佳的钻孔效果；具体过程为：

38、a.首先安装在机床上的传感器将持续收集关于工件和钻头的数据，包括工件的位置、形状、以及钻头的位置、转速，工件的材料特性采用压痕硬度测量仪测量硬度数据；

39、b.对采集的数据进行预处理，包括去除噪声、缺失值处理和数据标准化；

40、c.定义状态空间，包括各种可能的机床状态和工件特性；包括工件硬度、孔径大小、钻头位置、速度；

41、d.定义一个奖励函数，以孔径误差和加工时间为基础来评估钻孔参数的选择，奖励函数可以设计为如下形式：

42、r(a，s)＝w1*孔径误差+w2*加工时间其中：r(a，s)表示在状态s下采取动作a后获得的奖励，w1和w2是用来平衡孔径误差和加工时间之间权重的参数，可以根据实际应用需求来调整；

43、孔径误差：孔径误差是钻孔质量的一个重要指标，根据每次钻孔的孔径与目标孔径之间的差异来衡量；假设e表示孔径误差，e目标表示目标孔径，那么孔径误差可以定义为：e＝|e目标-实际孔径|；

44、加工时间：加工时间是另一个重要的性能指标，较短的加工时间被认为是更好的选择，因为它可以提高工作效率，可以根据每次钻孔的时间来度量加工时间；

45、e.强化学习算法的选择通常取决于问题的复杂性，使用q学习算法实现，具体为：

46、q值更新：q学习的核心是更新q值，q值表示在某个状态下采取某个动作的预期奖励，q值的更新规则如下：

47、q(s，a)←(1-a).q(s，a)+a.[r+γ.maxa′q(s′，a′)]

48、

49、s是当前状态，a是采取的动作，r是获得的奖励，上标_代表下一个状态，a是学习率，γ是折扣因子，这个更新规则表示q值将不断地根据获得的奖励来调整，以优化决策；

50、f.决策规则：定义状态s：状态s可以由工件的材料硬度和孔径大小组成，假设工件的材料硬度范围是hmin到hmax，孔径大小范围是dmin到dmax，状态可以表示为s＝(h，d)，其中h是材料硬度，d是孔径大小；

51、定义动作a：动作a可以表示为钻孔参数的选择，例如进给速度v和钻头位置p，动作可以表示为a＝(v，p)；

52、q值函数q(s，a)：q值函数表示在状态s下采取动作a后的预期累积奖励；

53、决策规则：为了选择最佳动作，需要使用贪婪策略，即在每个决策点选择具有最高q值的动作，决策规则可以表示为：

54、a*＝argmax_a·q(s，a)

55、这里，a*表示具有最高q值的动作，选择使得q值最大化的动作，即最有希望获得最大累积奖励的动作；argmax_a表示取使q值最大的动作a；

56、使用上述决策规则来选择最佳的进给速度v和钻头位置p，以最大化钻孔质量和工作效率，需要注意的是，在训练过程中，q值会不断更新。

57、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

58、1、本方案中，通过设有的驱动机构，其中第二电机启动，能够带动第三齿轮转动，从而使得两个与第三齿轮啮合的第四齿轮一起转动，第四齿轮通过第二转轴带动电动推杆转动，电动推杆带动钻头转动，通过第二电机和电动推杆的配合启动，使得钻头能够旋转并向下移动，能够对工件同时进行双孔钻孔，不仅效率高，而且更加方便。

59、2、本方案中，通过设有的角度调节机构，其中第一电机启动，第一电机的输出端能够通过第一转轴带动第二齿轮转动，由于第二齿轮和第一齿轮啮合，从而使得第一齿轮带动转盘进行转动，使得转盘能够带动支撑臂旋转，从而完成两个钻头位置的调节。

60、3、本方案中，通过设有的夹持机构，其中两个夹持板能够同时向内侧移动，使得放置于加工底板上的工件能够被两个夹持板从两侧进行夹持，从而能够使得工件在被钻孔时不易晃动，更加稳定。

61、4、本方案中，通过设有的加工区，其能够更好的帮助工作人员放置工件的位置，便于两个夹持板从两侧夹持住工件，使得工件放置时更方便。

62、5、本方案中，通过设有的限位块，使得夹持板向两侧移动时，其中一个夹持板会被限位块挡住无法移动，不会与第一齿轮接触，不易造成第一齿轮或夹持板的损坏。

63、6、在s2和s3步骤中，建议引入决策树的强化学习算法监测和调整钻头(16)的运动和位置，该方法根据这些信息来动态调整钻孔参数，如速度、进给等，以确保最佳的钻孔效果；此外，可以使用自学习算法，使系统能够根据之前的工作经验自动优化钻孔过程，提高工作效率和钻孔质量。

64、通过强化学习算法可以不断优化钻头的运动和位置，以减小孔径误差。提高钻孔的精确度，确保每个孔的尺寸与要求一致；通过实时监测和调整钻头的运动，减少孔径误差的发生，这将导致更加一致的孔径尺寸，降低了废品率。此外，算法可以根据不同工件的特性和材料，自动调整钻孔参数，以适应不同的加工要求。这增加了系统的自适应性和通用性。