本技术涉及手持钻孔设备领域，尤其涉及一种edu手持电驱动自动进给钻孔设备。
背景技术：
1、edu钻孔设备是一种手持电驱的主轴可自动进给的钻孔设备，由于钻孔设备的主轴能够自动进给，在制孔过程中设备可以保持不动，因此常使用在对制孔的精度和效率要求较高的领域。与之相似的还有adu钻孔设备，区别在于adu靠压缩空气进行驱动。在飞机装配过程中，有的地方受空间限制，需使用手持钻孔设备进行制孔，而飞机装配对钻孔、锪孔等精度要求极高，因此edu、adu等钻孔设备在飞机制造商中被普遍使用。
2、现在航空业制孔越来越多的工况是多种不同材料堆叠在一起形成一个厚夹层，并且需要尽量满足一刀制到终孔。夹层的材料通常为铝、复材和钛，这几种材料还各自有多种不同的牌号。通常不同材料的制孔工艺参数(主轴转速，进给速度，油雾润滑量等)会有比较显著的区别，同种材料不同牌号之间制孔工艺参数也可能有一些区别。这些参数和材料的孔径，硬度，强度，塑性，特点(发热量，可燃性，切屑碎片大小)等等都有关系，通常都需要大量工艺试验来确定制孔工艺参数。因此，为了提高制孔质量，需要精确的掌握刀尖现阶段的进给力及当前夹层的材料，即对进给力进行实时监测。现有的adu由于靠压缩空气驱动，比较难以控制转速和进给速度，并且无法自动识别切换夹层不同的制孔工艺参数，所以基本只能采用一种制孔工艺参数完成一次制孔，无法应付多种材料夹层的情况。
3、目前市面上也有一些edu设备，大部分都采用电机电流检测法来识别进给压力，主要是通过监测进给电机电流的变化来判断进给力是否有变化，具体原理是伺服电机驱动滚珠丝杠来实现主轴的进给，本质上是一个将电机所产生的扭矩转化为进给力，电机的电流越大，所产生的扭矩就越大；同时进给速度是由电机转速控制的，在一定的进给速度下，伺服电机始终保持一定的转速。当制孔进行到两种夹层材料切换时，进给力通常会有一个明显的变化，这个变化就会导致电机的电流也随之变化。所以就可以通过监测进给电机电流的方法来实现刀尖进给力检测。这种方法主要有两个缺点，一是由于电机电流的测量方式属于间接测量，相对精度较低，在测量灵敏度需求较高的场合不适用，例如铝和复材的进给力表现可能差别不大，用电机电流的方式可能会难以判断；二是检测结果容易受到其他环境因素的影响，例如机械传动中产生的振动，传动机构造成扭矩的损失等等。
技术实现思路
1、为克服现有adu、edu钻孔设备无法精确测量主轴进给压力等不足，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种可精确检测主轴进给压力的edu手持电驱动自动进给钻孔设备。
2、本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
3、edu手持电驱动自动进给钻孔设备，包括主轴以及分别带动主轴转动和进给的转动机构和进给机构，所述进给机构包括驱动模块和压力检测模块，驱动模块包括位于主轴末端可带动主轴沿其轴线方向往复移动的滑动座，所述压力检测模块包括设置在滑动座内的压力传感器，所述滑动座和压力传感器上均设有供主轴穿过的通孔，所述压力传感器的正面设有止推轴承，滑动座的背面设有滚珠轴承，所述主轴依次穿过止推轴承和滚珠轴承并与之相固定，止推轴承靠近压力传感器的一侧贴靠在压力传感器的感应面上，远离压力传感器的一侧与主轴上的台阶面接触。在主轴进给过程中，主轴所承受的反向作用力会通过止推轴承传递到压力传感器上，而压力传感器在检测过程中变形量极小，该变形量小于滚珠轴承的轴向游隙，所以主轴的轴向力不会传递到滚珠轴承上，从而可通过压力传感器直接得到进给压力。之后，系统可根据进给压力推算出夹层材料，然后匹配合适的转速和进给速度分配给转动机构和进给机构，从而提高制孔质量。采用止推轴承加滚珠轴承的双轴承结构，可使主轴与压力传感器的同心度得以保证，从而间接保证了压力传感器感应面与主轴轴线的垂直度，提高了主轴运转时压力传感器的测量精度。
4、在安装滑动座时，需要确保止推轴承与压力传感器和主轴的紧密接触，如果有安装间隙会影响测量精度。因此，优选方案是，在所述主轴的末端设有外螺纹，主轴穿过滚珠轴承后通过锁紧螺母将整个滑动座压紧在主轴上，并使止推轴承与台阶面和压力传感器之间产生预压力。锁紧螺母依次挤压滚珠轴承、安装外壳和压力传感器，从而使止推轴承的两个止推垫片相互压紧，保证了安装的紧凑性和测量精度。当然，在测量过程中系统需要对该预压力清零或在计算中进行扣除。
5、对于驱动模块，可以采用多种传动机构，比如气压杆、液压杆、直线电机等，但为了提高控制精度，优选传动平稳且容易控制的丝杆螺母传动机构。所述驱动模块包括进给电机和丝杆，所述丝杆可转动的设置在设备的安装架上，丝杆靠近进给电机的一端通过皮带与进给电机的转轴传动连接，另一端与安装外壳通过螺母导套连接，形成丝杆螺母传动机构。进给电机根据压力传感器反馈的压力信号来控制转速，从而控制主轴的进给力。
6、进一步的，所述安装架上还设有沿主轴轴线方向布置的磁栅，滑动座的侧面设有与磁栅相对应的磁栅读头；所述安装架上与滑动座前后移动的极限位置所对应的地方分别设有一个限位开关，所述滑动座上设有限位开关的读取目标。对于主轴的进给量，目前常用的是通过伺服电机内置的编码器读取电机转动位置的数据进行换算的，会受到机械传动效率，安装误差等环境因素影响精度。本实用新型采取外置的高分辨率的编码器和读头可以直接精确读取主轴的位置数据，确保进给的高精度控制。限位开关用于限制滑动座的移动范围，当滑动座进给到限位开关的位置处时，主轴便停止进给，避免超出移动范围造成设备损坏。
7、所述转动机构包括转动电机和传动模块，所述传动模块包括与主轴滑动连接的主轴导套，主轴导套中部设有传动轮，两端通过两个轴承与设备的机架转动连接，所述主轴表面沿其轴线方向设有滑动槽，所述主轴导套内设有与滑动槽滑动连接的平键，所述传动轮通过皮带与转动电机的转轴传动连接。转动机构的运行过程是，转动电机带动传动轮转动，由于主轴导套与传动轮固定，因此主轴导套随之转动，主轴导套内的平键再带动主轴转动。因为主轴与平键为滑动连接，故在转动过程中，主轴仍然可以相对主轴导套滑动，从而可同时实现主轴的转动和进给。
8、为了对钻孔设备的刀尖进行保护，同时提高制孔质量，本实用新型还配备了微量润滑系统，所述微量润滑系统包括储油罐、润滑管、调压阀、液体电磁阀、单向阀和高频电磁阀，所述储油罐的进气端通过调压阀与气源相连，所述液体电磁阀和单向阀依次设置在储油罐的出油端，所述高频电磁阀的入口与气源相连，出口与单向阀的出口通过三通管汇集后与润滑管相连；所述主轴为中空结构，所述润滑管可滑动的穿插在主轴中。该微量润滑系统分为两部分，一部分为油路，首先由气源和调压阀为储油罐施加一个持续的较小气压，让储油罐始终可以保持出油，然后通过高频的液体电磁阀控制开闭时间来控制单位时间的出油量；另一部分为气路，主要通过高频电磁阀控制开闭时间来控制单位时间的出气量。润滑油和气体通过三通混合后可以形成高质量的混合油雾，油雾通过润滑管进入主轴，再从刀尖喷出，实现刀尖润滑。为了形成油雾，气路压力要比油路压力高，所以为防止油雾进入油路，在液体电磁阀后设置了单向阀。
9、在钻孔过程中，由于主轴是自动进给的，不需要移动设备，因此保证设备的位置精度和稳定性是提高制孔质量的关键因素。通常在手动钻孔时需要配备钻模板，只要与钻模板固定，就能确保设备的位置精度，因此，本实用新型还包括膨胀夹头，所述膨胀夹头包括与主轴同轴设置的主轴套管和弹性夹头，所述主轴套管的前端设有锥形头，锥形头远离主轴套管的一端较另一端小，所述弹性夹头滑动套设在锥形头上，并可沿其径向方向膨胀，其内壁为与锥形头相匹配的锥形面，所述主轴套管上还设有拉杆，以及可带动拉杆沿主轴套管轴线方向前后移动的往复运动机构，所述弹性夹头靠近主轴套管的一端与拉杆相连；所述锥形头的较小端的侧壁上开设有多个进气口，所述主轴套管上靠近锥形头的侧壁上设有与锥形头相连通的真空接头。当需要将膨胀夹头插入钻模板时，往复运动机构带动拉杆向锥形头方向移动，使弹性夹头处于未膨胀状态，可顺利插入钻模板的导孔内；当需要夹紧钻模板时，拉杆反方向移动，将膨胀夹头向主轴套管方向拉动，使其在与锥形头的斜面作用下被撑开，从而使弹性夹头的外侧壁与钻模板的导孔内壁紧密接触，实现膨胀夹头与钻模板的固定。之后随着主轴进给，刀具可穿过膨胀夹头的锥形头进行制孔操作。在锥形头上设置进气口，便于吸屑设备从真空接头将钻屑吸走。
10、虽然弹性夹头与锥形头之间通过锥面接触，可保证两者在移动过程中的同心度，但拉杆在拉动弹性夹头时有可能会因受力不均导致弹性夹头出现变形，因此，为了使弹性夹头受力均匀，所述拉杆包括两条，分别设置在主轴套管的两侧，两根拉杆靠近弹性夹头的一端设有一个与主轴套管滑动连接的滑套，所述弹性夹头靠近拉杆的一端连接在滑套上。滑套与主轴套管滑动连接，可将拉杆的拉力均匀分散到弹性夹头的横截面上，从而确保弹性夹头各部分受力均匀，避免出现局部变形。对于弹性夹头与滑套的连接方式，本实用新型还增加了括锁紧环，所述锁紧环的内壁上设有内螺纹，所述滑套的外侧壁上设有外螺纹，所述弹性夹头靠近主轴套管的一端设有定位环，所述锁紧环与滑套螺纹连接，并将定位环压紧在滑套的端面上。由于弹性夹头的两端都需要膨胀，因此不能将其完全固定在滑套上，采用锁紧环进行轴向压紧的方式，通过合理控制压紧力，可保证其轴向定位，但又不影响其沿径向方向的膨胀。
11、对于往复运动机构，可以采用多种结构形式，比如沿主轴套管轴线方向伸缩的液压杆、气压杆或直线电机等，都能实现弹性夹头的快速动作，控制也比较方便。但考虑到钻孔设备各部件的布置形式以及拉杆的力矩不易过大等因素，本实用新型提供的优选方案是，所述往复运动机构包括气缸、推板和外壳，所述气缸通过连接架固定在主轴套管下方，所述推板下端与气缸的伸缩端相连，上端设有倾斜的长条孔，所述拉杆远离弹性夹头的一端通过滑动销滑动设置在长条孔中，所述外壳下端与连接架固定，外壳内壁上设有供推板滑动的滑槽，外壳侧面与滑动销相对应的部位设有供滑动销穿过的导向孔，所述导向孔的长度方向与主轴套管的轴线方向一致。所述推板在随气缸伸缩端升降的过程中，可通过长条孔带动拉杆沿主轴套管轴线方向前后移动。因为弹性夹头的移动距离不大，采用小型的双作用气缸即可满足其前后移动需求，同时整体结构比较扁平小巧，占用空间少，可保证结构的紧凑性。利用推板、长条孔、导向孔和滑动销的配合实现力的方向转变，结构巧妙，推板受力矩影响较小。
12、传统的手持钻孔设备的把手一般设置在尾部，使用时通过两只手前后握持设备进行操作。但由于设备结构导致其前后两端质量分布不均，前后握持方式不容易保持稳定。因此，本实用新型在设备机架的两侧分布设置一个把手，并且把手位于整个设备前后的重心处，在机架上靠近把手的位置设有设备的操控开关。使用时双手握持在左右两个把手上，可使操作人员在拿起设备时更加省力稳定，操控开关设置在把手附近，便于操作。
13、本实用新型的有益效果是：
14、1、通过设置独立的进给系统，并利用压力传感器对主轴的进给压力进行检测，可直接获得主轴的线性压力，各部件之间紧密接触，不会因为各传动机构之间的间隙及加减速引起的惯性力矩所导致的误差，测量精度高；
15、2、主轴与滑动座之间采用止推轴承加滚珠轴承的双轴承结构，可使主轴与压力传感器的同心度得以保证，从而间接保证了压力传感器感应面与主轴轴线的垂直度，进一步提高了主轴运转时压力传感器的测量精度；
16、3、系统能够根据主轴的进给压力推算出夹层材料的种类，然后匹配最佳的转速和进给速度分配给转动机构和进给机构，并且该反馈为实时状态，可实现制孔参数的精确控制和及时调整，提高了制孔质量；
17、4、在主轴进给过程中，利用编码器对主轴的位置进行二级反馈，可精确控制主轴的进给量，配合压力传感器所反馈的进给压力，非常适合对进给精度和表面质量要求非常高的锪窝工况；
18、5、有了进给压力和进给量的精确反馈，还能有利于实现啄钻的控制，从而起到断屑作用，避免切屑划伤孔壁，提高光洁度，也便于吸屑；同时也有利于冷却和润滑，可以有效提高钻头和材料的散热，减小钻孔阻力，延长工具寿命；
19、6、微量润滑油系统通过油路和气路的配合，可持续产生高质量的油雾对刀尖进行润滑，既能起到冷却作用，又能有效降低刀具损耗，提高钻孔和锪窝的表面质量；
20、7、利用弹性夹头与锥形头配合形成的膨胀夹头来与钻模板上的导孔进行夹紧，可确保钻孔设备的位置精度和稳定性，以及主轴与导孔的同心度，降低了制孔的位置误差；
21、8、通过在设备前后重心的左右两侧分别设置一个把手，可使操作人员在拿起设备时更加省力，更容易保证设备的稳定性，进而降低人为因素对制孔精度的影响。