一種全自動換鉆頭打孔機裝置的制作方法

本發(fā)明涉及自動化鉆孔設備領域，特別涉及一種全自動換鉆頭打孔機裝置。

背景技術(shù)：

到目前為止，自動鉆孔機大都提留在半自動水平，自動更換鉆頭功能缺少以及不完善，其主要用于單個小零件的鉆孔，通常不更換鉆頭，直到鉆頭磨損嚴重，壽命結(jié)束，或者通過停機手動更換鉆頭，這種方法有一定危險性，同時浪費時間，降低了生產(chǎn)效率。

現(xiàn)有的鉆頭打孔機裝置中也有自動更換鉆頭的打孔機，但該種鉆頭打孔機裝置也存在如下問題：

1、需要在打孔后通過工人更換鉆頭，無法自動更換鉆頭，沒有實現(xiàn)全自動化，加劇了鉆頭的磨損和降低了鉆頭的使用壽命，同時也極大的浪費了人力資源；

2、進給，鉆孔的精度較低，無法進行精密加工；

3、能夠自動更換鉆頭，但自動更換鉆頭裝置體積大，結(jié)構(gòu)復雜，裝配困難，成本較高；

4、沒有實現(xiàn)電子全自動化精確控制，加工材料范圍狹窄。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、裝配方便、成本低、使用壽命長、工作精度高、能夠?qū)崿F(xiàn)全自動化工作的全自動換鉆頭打孔機裝置。

為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種全自動換鉆頭打孔機裝置，包括打孔頭、帶動打孔頭進行旋轉(zhuǎn)打孔的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、實現(xiàn)打孔頭上鉆頭自動拆卸的拆卸機構(gòu)以及實現(xiàn)打孔頭上鉆頭自動安裝的安裝機構(gòu)；

所述拆卸機構(gòu)包括第一伺服電機、第一同步帶輪、第二同步帶輪、滾珠絲杠、交叉滾子導軌以及滑塊；

第一伺服電機與第一同步帶輪連接，第一伺服電機用于帶動第一同步帶輪工作；

第一同步帶輪通過皮帶與第二同步帶輪連接，第一同步帶輪用于帶動第二同步帶輪工作；

第二同步帶輪與滾珠絲杠連接，第二同步帶輪用于帶動滾珠絲杠工作；

滑塊安裝在交叉滾子導軌上，滾珠絲杠帶動滑塊在交叉滾子導軌上上下往返運動，完成打孔時鉆頭的上下運動；

所述打孔頭包括鉆頭座、刀具連接桿、鉆夾頭套筒、彈簧鉆夾頭以及鉆頭，鉆頭座安裝在滑塊上隨滑塊上下運動，鉆夾頭套筒可轉(zhuǎn)動的安裝在鉆頭座內(nèi)，彈簧鉆夾頭固定設置在鉆夾頭套筒內(nèi)，刀具連接桿的下端與彈簧鉆夾頭上端可拆卸連接，鉆頭可拆卸的安裝在彈簧鉆夾頭的底部；

所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括第二伺服電機、第三同步帶輪以及第四同步帶輪；

第二伺服電機與第三同步帶輪連接，第二伺服電機用于帶動第三同步帶輪工作；

第三同步帶輪通過皮帶與第四同步帶輪連接，第三同步帶輪用于帶動第四同步帶輪工作；

第四同步帶輪與鉆夾頭套筒連接，第四同步帶輪用于帶動鉆夾頭套筒轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)鉆頭旋轉(zhuǎn)；

所述安裝機構(gòu)包括氣缸、杠桿以及杠桿支撐板，杠桿包括杠桿左端和杠桿右端，杠桿右端與氣缸的活塞連接，杠桿支撐板豎直設置在杠桿左端和杠桿右端之間，杠桿左端位于刀具連接桿頂部的上方，當氣缸活塞帶動杠桿右端向上提升時，杠桿左端與刀具連接桿頂部接觸，并施加壓力。

在本發(fā)明的一個實施例中，拆卸機構(gòu)還包括第一電機安裝板和上部總裝板，第一伺服電機通過第一電機安裝板裝配在上部總裝板上，第一電機安裝板可移動的設置在上部總裝板上，第一同步帶輪、第二同步帶輪均設置在第一電機安裝板上，通過第一電機安裝板的左右移動可以調(diào)節(jié)兩個同步帶輪的中心距。

在本發(fā)明的一個實施例中，拆卸機構(gòu)還包括裝配底板和滑塊底板，裝配底板上設有絲杠支座，滾珠絲杠通過絲杠支座進行固定；滑塊上設有絲杠組件，滾珠絲杠通過絲杠組件驅(qū)動滑塊移動，交叉滾子導軌設置在滑塊底板上。

在本發(fā)明的一個實施例中，鉆夾頭套筒的上下兩端分別設有上部角接觸球軸承和下部角接觸球軸承，鉆夾頭套筒可在兩個角接觸球軸承內(nèi)轉(zhuǎn)動，上部角接觸球軸承外圈設有上部軸承端蓋，下部角接觸球軸承外圈設有下部軸承端蓋，鉆夾頭套筒的上端套設一螺母，螺母用于壓緊上部角接觸球軸承內(nèi)圈。

在本發(fā)明的一個實施例中，刀具連接桿的上端和下端均為外螺紋結(jié)構(gòu)，刀具連接桿的下端螺紋設置在彈簧鉆夾頭上端內(nèi)部，刀具連接桿的下端位于彈簧鉆夾頭的外側(cè)套設一進行防松和調(diào)節(jié)刀具連接桿長度的螺母；刀具連接桿的上端位于鉆夾頭套筒內(nèi)的外側(cè)面上套設有碟簧，刀具連接桿的上端位于鉆夾頭套筒的外側(cè)套設一進行防松的雙螺母；鉆夾頭套筒上部的內(nèi)壁上設有一環(huán)形擋片，刀具連接桿可穿過環(huán)形擋片，碟簧的上部頂住雙螺母的底部，碟簧的下部頂住環(huán)形擋片，碟簧與雙螺母的底部之間設有平墊圈。

在本發(fā)明的一個實施例中，彈簧鉆夾頭的底部為三瓣型錐形端，鉆夾頭套筒的底部內(nèi)側(cè)為與三瓣型錐形端匹配的錐形腔，安裝時，三瓣型錐形端卡合在錐形腔內(nèi)，彈簧鉆夾頭在外力的作用下向鉆夾頭套筒外側(cè)伸出時，三瓣型錐形端受擠壓力張開。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述旋轉(zhuǎn)機構(gòu)還包括一減速機和第二電機安裝板，減速機安裝在第二電機安裝板上，減速機與第二伺服電機連接，減速機的減速比為10：1。

在本發(fā)明的一個實施例中，第一同步帶輪、第二同步帶輪、第三同步帶輪以及第四同步帶輪均為無鍵同步帶輪,所述第一同步帶輪和第二同步帶輪之間的傳動比為1：1,第三同步帶輪和第四同步帶輪的傳動比為1.5：1。

在本發(fā)明的一個實施例中，安裝機構(gòu)還包括杠桿氣缸連接桿，杠桿右端通過杠桿氣缸連接桿與氣缸的活塞連接。

在本發(fā)明的一個實施例中，三瓣型錐形端的的內(nèi)部設有一鉆頭安裝孔，鉆頭安裝孔一直延伸至彈簧鉆夾頭內(nèi)部，三瓣型錐形端的三部分沿圓周方向成120°均等分布，三瓣型錐形端在原始狀態(tài)時，位于三瓣型錐形端內(nèi)的鉆頭安裝孔直徑和位于彈簧鉆夾頭內(nèi)部的鉆頭安裝孔直徑相同。

通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：

1、通過第一伺服電機帶動第一、第二同步帶輪，通過同步帶輪傳動使得滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動鉆頭實現(xiàn)縱向往返運動；

2、通過第二伺服電機帶動第三、第四同步帶輪，通過同步帶輪傳動帶動鉆頭發(fā)生旋轉(zhuǎn)運動，從而實現(xiàn)打孔；

3、通過氣缸運動，實現(xiàn)打孔后簡單，快速，準確的自動更換鉆頭；

4、通過具有三瓣型錐形端的彈簧鉆夾頭和鉆夾頭套筒圓錐面的配合，自動定心，大大提高了換鉆頭的精度，從而實現(xiàn)全自動化打孔，極大延長了鉆頭的壽命，提高了生產(chǎn)加工時的效率，解放了勞動力；

5、通過采用伺服電機驅(qū)動，實現(xiàn)了在加工不同材料時，和同一材料不同工序時，進給速度，旋轉(zhuǎn)速度的電子化精確調(diào)節(jié)控制，使得可以加工的材料更加廣泛，例如鋼板，鋁件，塑料等等；

6、通過采用同步帶輪，滾珠絲杠，交叉滾子導軌傳動，極大的提高了定位和鉆孔的精度。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明全自動換鉆頭打孔機總裝配圖主視圖；

圖2為本發(fā)明全自動換鉆頭打孔機總裝配圖左視圖；

圖3為本發(fā)明打孔頭局部裝配圖；

圖4為本發(fā)明圖3中A-A的剖視圖；

圖5為本發(fā)明彈簧鉆夾頭剖視圖；

圖6為本發(fā)明三瓣型錐形端俯視圖；

圖中數(shù)字和字母所表示的相應部件名稱：

10、第一電機安裝板 20、上部總裝板 30、裝配底板 31、絲杠支座 40、滑塊底板 50、第一伺服電機 60、第一同步帶輪 70、第二同步帶輪 80、滾珠絲杠 90、交叉滾子導軌 100、滑塊 110、鉆頭座 120、刀具連接桿 121、螺母 122、碟簧 123、雙螺母 124、平墊圈 130、鉆夾頭套筒 131、上部角接觸球軸承 132、下部角接觸球軸承 133、上部軸承端蓋 134、下部軸承端蓋 135、螺母 136、錐形腔 140、彈簧鉆夾頭 141、內(nèi)螺紋孔 142、三瓣型錐形端 143、鉆頭安裝孔 150、鉆頭 160、減速機 170、第二電機安裝板 180、第二伺服電機 190、第三同步帶輪 200、第四同步帶輪 210、氣缸 220、杠桿 221、杠桿左端 222、杠桿右端 230、杠桿氣缸連接桿 240、杠桿支撐板 250、接近開關(guān) 260、傳感器安裝板 270、檢測螺絲。

具體實施方式

為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。

本發(fā)明公開了一種全自動換鉆頭打孔機裝置，包括打孔頭、帶動打孔頭進行旋轉(zhuǎn)打孔的旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、實現(xiàn)打孔頭上鉆頭自動拆卸的拆卸機構(gòu)以及實現(xiàn)打孔頭上鉆頭自動安裝的安裝機構(gòu)。

參見圖1所示，拆卸機構(gòu)包括第一電機安裝板10、上部總裝板20、裝配底板30、滑塊底板40、第一伺服電機50、第一同步帶輪60、第二同步帶輪70、滾珠絲杠80、交叉滾子導軌90以及滑塊100；滑塊底板40安裝在裝配底板30上，裝配底板30通過螺釘和上部總裝板20連接，為了提高本裝置的整體強度、剛度、穩(wěn)定性，上部總裝板和裝配底板都和大肋板通過螺絲連接在一起，使得各部分固定板成為一個整體。

參見圖1所示，第一伺服電機50通過第一電機安裝板10裝配在上部總裝板20上，第一電機安裝板10可移動的設置在上部總裝板20上，第一同步帶輪60、第二同步帶輪70均設置在第一電機安裝板10上，通過第一電機安裝板10的左右移動可以調(diào)節(jié)兩個同步帶輪的中心距，第一同步帶輪60和第二同步帶輪70之間的傳動比為1：1。

參見圖1所示，裝配底板30上設有絲杠支座31，滾珠絲杠80通過絲杠支座31進行固定；滑塊100上設有絲杠組件(圖中未畫出)，滾珠絲杠80通過絲杠組件驅(qū)動滑塊100移動，交叉滾子導軌90設置在滑塊底板40上；第一伺服電機50與第一同步帶輪60連接，第一伺服電機50用于帶動第一同步帶輪60工作；第一同步帶輪60通過皮帶與第二同步帶輪70連接，第一同步帶輪60用于帶動第二同步帶輪70工作；第二同步帶輪70與滾珠絲杠80連接，第二同步帶輪70用于帶動滾珠絲杠80工作；滑塊100安裝在交叉滾子導軌90上，滾珠絲杠80通過絲杠組件帶動滑塊100在交叉滾子導軌90上做上下往返運動，完成打孔時鉆頭的上下運動。

參加圖1、圖3、圖4所示，打孔頭包括鉆頭座110、刀具連接桿120、鉆夾頭套筒130、彈簧鉆夾頭140以及鉆頭150，鉆頭座110安裝在滑塊100上隨滑塊100上下運動，鉆夾頭套筒130可轉(zhuǎn)動的安裝在鉆頭座110內(nèi)，彈簧鉆夾頭140固定設置在鉆夾頭套筒130內(nèi)，刀具連接桿120的下端與彈簧鉆夾頭140上端可拆卸連接，鉆頭150可拆卸的安裝在彈簧鉆夾頭140的底部。

參見圖1和圖4所示，鉆夾頭套筒130的上下兩端分別設有上部角接觸球軸承131和下部角接觸球軸承132，鉆夾頭套筒130與上部角接觸球軸承131和下部角接觸球軸承132之間為過盈配合，鉆夾頭套筒130可在兩個角接觸球軸承內(nèi)轉(zhuǎn)動，上部角接觸球軸承131的外圈通過設置上部軸承端蓋133進行固定，下部角接觸球軸承132的外圈通過設置下部軸承端蓋134進行固定；鉆夾頭套筒130的上端套設一螺母135，螺母135通過壓緊上部角接觸球軸承內(nèi)圈固定鉆夾頭套筒130上部位置，從而使鉆夾頭套筒130、彈簧鉆夾頭140和鉆頭150不發(fā)生晃動。

參見圖4所示，刀具連接桿120的上端和下端均為外螺紋結(jié)構(gòu)，彈簧鉆夾頭140上端內(nèi)部設有供刀具連接桿120的下端安裝的內(nèi)螺紋孔141，刀具連接桿120的下端螺紋設置在彈簧鉆夾頭140上端內(nèi)部的內(nèi)螺紋孔141；刀具連接桿120的下端位于彈簧鉆夾頭140的外側(cè)套設一進行防松和調(diào)節(jié)刀具連接桿長度的螺母121；刀具連接桿120的上端位于鉆夾頭套筒內(nèi)的外側(cè)面上套設有碟簧122，刀具連接桿120的上端位于鉆夾頭套筒的外側(cè)套設一進行防松的雙螺母123；鉆夾頭套筒130上部的內(nèi)壁上設有一環(huán)形擋片(圖中未畫出)，刀具連接桿120穿過環(huán)形擋片，且可上下移動；碟簧122的上部頂住雙螺母123的底部，碟簧122的下部頂住環(huán)形擋片，碟簧122受力時只能在雙螺母123與環(huán)形擋片之間的區(qū)域內(nèi)被壓縮，雙螺母123和環(huán)形擋片具有限位作用；碟簧122與雙螺母123的底部之間設有平墊圈124，平墊圈124用于防止碟簧122與雙螺母123之間接觸磨損，提高了碟簧和雙螺母的使用壽命。

參見圖4、圖5、圖6所示，彈簧鉆夾頭140的底部為三瓣型錐形端142，鉆夾頭套筒130的底部內(nèi)側(cè)為與三瓣型錐形端142匹配的錐形腔136，安裝時，三瓣型錐形端142卡合在錐形腔136內(nèi)，彈簧鉆夾頭140在外力的作用下向鉆夾頭套筒130外側(cè)伸出時，三瓣型錐形端142受擠壓力張開。

參見圖5和圖6所示，三瓣型錐形端142的的內(nèi)部設有一鉆頭安裝孔143，鉆頭安裝孔143一直延伸至彈簧鉆夾頭內(nèi)部，鉆頭安裝孔143用于安裝鉆頭150，三瓣型錐形端142的三部分沿圓周方向成120°均等分布；三瓣型錐形端142在原始狀態(tài)時，位于三瓣型錐形端內(nèi)的鉆頭安裝孔直徑和位于彈簧鉆夾頭內(nèi)部的鉆頭安裝孔直徑相同，對于鉆頭安裝孔直徑和長度此處不加贅述，可以根據(jù)實際需要而定。

當給雙螺母123施加定量的扭矩時，碟簧122產(chǎn)生形變，從而產(chǎn)生一個定量的預緊力，這個預緊力使得彈簧鉆夾頭140壓縮，夾緊鉆頭150，并在彈簧鉆夾頭140和鉆夾頭套筒130兩錐面之間產(chǎn)生足夠大得壓力，使得在鉆孔過程中，鉆頭150和彈簧鉆夾頭140受到大的扭矩作用時，不會產(chǎn)生打滑。

參見圖1所示，旋轉(zhuǎn)機構(gòu)包括減速機160、第二電機安裝板170、第二伺服電機180、第三同步帶輪190以及第四同步帶輪200；減速機160安裝在第二電機安裝板170上，減速機160與第二伺服電機180連接，減速機160的減速比為10：1，減速機160可以在第二伺服電機180工作扭矩不足時使用，減速機可以根據(jù)實際需要設置或者不設置。

第二伺服電機180與第三同步帶輪190連接，第二伺服電機180用于帶動第三同步帶輪190工作；第三同步帶輪190通過皮帶與第四同步帶輪200連接，第三同步帶輪190用于帶動第四同步帶輪200工作；第四同步帶輪200與鉆夾頭套筒130連接，第四同步帶輪200用于帶動鉆夾頭套筒130轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)鉆頭150旋轉(zhuǎn)；第三同步帶輪190和第四同步帶輪200的傳動比為1.5：1，通過降低轉(zhuǎn)速的方法，再一次的提高了鉆頭打孔時的扭矩，使得鉆孔時鉆頭能夠傳遞的扭矩達到20Nm。

參見圖1和圖2所示，安裝機構(gòu)包括氣缸210、杠桿220、杠桿氣缸連接桿230以及杠桿支撐板240，氣缸210為缸徑32mm的薄型氣缸，杠桿220包括杠桿左端221和杠桿右端222，杠桿右端222通過杠桿氣缸連接桿230與氣缸210的活塞連接，杠桿支撐板240的一端豎直安裝在杠桿左端221和杠桿右端222之間，杠桿支撐板240的另一端安裝在第二電機安裝板170上，杠桿左端221位于刀具連接桿120頂部的上方，當氣缸210活塞帶動杠桿右端222向上提升時，杠桿左端221與刀具連接桿120頂部接觸，并對刀具連接桿120施加向下的壓力。

本發(fā)明中的第一同步帶輪60、第二同步帶輪70、第三同步帶輪190以及第四同步帶輪200均為無鍵同步帶輪。

本發(fā)明中換取的鉆頭規(guī)格為直徑7mm。長度109mm，材料為高速鋼T8。

本發(fā)明的工作原理如下：

參見圖1至圖6所示，在第一步壓出鉆頭的過程中，氣缸工作，當氣缸210的活塞伸出時，帶動杠桿氣缸連接件230向上運動，通過杠桿氣缸連接件230使得杠桿右端222抬起，杠桿220通過杠桿支撐板240支撐，從而使杠桿左端221下降，杠桿左端221向刀具連接桿120頂部施加向下的壓力，使得刀具連接桿120下降，刀具連接桿120的下降使雙螺母123以及平墊圈124壓縮碟簧122，彈簧鉆夾頭140隨刀具連接桿120下降，并向下運動3-4mm，此時，三瓣型錐形端142張開，內(nèi)徑從7mm張開8mm，鉆頭150失去夾持力，掉進專門放鉆頭的鉆頭架中。

在第二步自動夾取鉆頭并回復原來位置的過程中，當本裝置移動到要夾取的鉆頭的正上方時，第一伺服電機50工作，第一同步帶輪60、第二同步帶輪70驅(qū)動滾珠絲杠80工作，滾珠絲杠80帶動滑塊100在交叉滾子導軌90上上下移動，滑塊100帶動鉆頭座110上下移動，鉆夾頭套筒130隨鉆頭座110移動，實現(xiàn)彈簧鉆夾頭140上下高度的調(diào)節(jié)，從而確定鉆頭150被彈簧鉆夾頭140夾取部分的長度；為了在夾取鉆頭的過程中，鉆頭更好的定心和夾取，鉆頭架開口處采用倒角設計；當滾珠絲杠80下降一定的距離，鉆頭150被夾部分完全沒入彈簧鉆夾頭140的鉆頭安裝孔143中時，氣缸210活塞收縮，杠桿氣缸連接件230拉動杠桿右端222下降，杠桿左端221上升，刀具連接桿120在變形碟簧122彈力的作用下上升，回復到預緊狀態(tài)，其同時拉動彈簧鉆夾頭140上升，彈簧鉆夾頭140底部的三瓣型錐形端142產(chǎn)生形變(收緊)，預緊力使得三瓣型錐形端142夾緊鉆頭150，鉆夾頭套筒130的錐面和三瓣型錐形端142的錐面之間產(chǎn)生足夠大的壓力，在鉆孔過程中不會發(fā)生滑動，或者鉆頭掉落，以上兩步實現(xiàn)了本裝置自動換取鉆頭的功能。

為了提高可靠性和鉆孔時的安全性，本發(fā)明還設有3個接近開關(guān)250，3個接近開關(guān)250安裝在傳感器安裝板260上，接近開關(guān)250限定了滑塊滑動的上下位置以及用于檢測滑塊的初始位置，接近開關(guān)的位置可以根據(jù)不同的加工要求進行上下和初始位置的調(diào)節(jié)；另外，本發(fā)明還設有一用于檢測滑塊滑動到滑塊導軌最下部極限位置時的檢測螺絲270。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。