一種基于啟停技術的微孔鉆削系統技術方案

本實用新型專利技術涉及一種基于啟停技術的微孔鉆削系統，包括底座、立柱、支座、設于支座上的鉆削機構、設于底座上的氣墊機構、三向壓力傳感器、單片機，鉆削機構包括位于支座上的支撐軸、位于支撐軸上的搖臂、位于支撐軸上的連接板、位于連接板上的電主軸，電主軸穿過支座，氣墊機構位于電主軸正下方，氣墊機構包括位于底座上的氣墊板、固定于氣墊板上端面的托板，托板上端面設有凹槽，壓力傳感器固定于凹槽內，托板下端面設有氣體流通槽，托板一側設有與氣體流通槽相通的進氣嘴，在氣墊板上密布有與氣體流通槽相通的通氣孔。本實用新型專利技術能提高加工效率，降低工人勞動強度和技術要求，消除切削震顫，保證孔的表面質量，實時監測、控制孔深和鉆頭位置。

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種基于啟停技術的微孔鉆削系統，本技術適用于對工件微孔的鉆削，尤其適用于鉆噴絲板、油泵油嘴噴口等上面Φ0.2?Imm的微小孔的鉆削。
技術介紹
鉆削加工有較高的生產率和精度，在生產中的應用仍在不斷擴大，微孔鉆削技術問題的研宄仍然受到重視。目前微孔加工的方式大致有三種，分別是電火花，激光和機械加工。對于激光加工，激光可以加工直徑非常小的孔，最小可至0.001mm，在脆細材料和高分子材料加工等方面具有無可比擬的優越性，但一般激光加工時光束質量如光斑大，發散角大等特點對微孔加工質量形成了一定限制，而且激光加工能量利用率低，加工周期長，浪費資源嚴重，不適應一般金屬零件的切削加工。電火花加工的方法最小可以加工0.08mm直徑的微孔，但是其微孔孔壁會留下再鑄層，從而影響微孔的使用壽命，使得微孔的孔壁表面質量發生惡化。電火花加工的突出局限性是:主要用于加工金屬導電材料，而且一般加工速度比較慢，電極容易燒傷微孔底部，還容易產生加工錐度。對于機械鉆孔，如一般微孔加工采用高速鉆床鉆孔、振動鉆孔等，但若加工參數控制不好，鉆頭非常容易斷裂，而且在微孔的出口處會留下毛刺，這種毛刺會影響微孔質量。目前裝有顯微鏡的手控鉆床經常被用于科研項目、小批量生產或需要極少數的微孔加工中。手動進給這樣的微小直徑鉆頭，需要熟練的工人進行手工感覺，憑“感覺”確認鉆頭是否已經被磨鈍或鉆的是否過快、孔的深度是否達標等，所以孔的質量不容易保證，嚴重時甚至斷鉆頭，使工件報廢，且加工效率低。采用特種加工技術如上述的電火花、激光或電子束加工等一些新的小孔加工方法，受加工質量或生產成本的影響而難以推廣。而且鉆削微孔仍然存在:采用手動加工，對工人技術要求高，鉆頭容易折斷，加工效率低；工件不能保證垂直度；稍大型工件移動工件較困難；主軸轉速不高，孔口易產生毛刺，孔的表面質量不高；不能精確控制孔深，特殊零件達不到孔深要求等技術瓶頸。
技術實現思路
為了解決上述問題，本技術提供了一種基于啟停技術的微孔鉆削系統，提高了加工效率，降低工人勞動強度和技術要求，消除切削震顫，保證孔的垂直度，使大中型工件移動方便，采用電主軸高速切削保證孔的表面質量，采用磁柵傳感器，實時監測、控制孔深和鉆頭位置。為實現上述目的，本技術的具體方案為:—種基于啟停技術的微孔鉆削系統，包括底座、固定于底座上的立柱、固定于立柱上的支座、設于支座上的鉆削機構、設于底座上的氣墊機構、三向壓力傳感器、單片機，鉆削機構包括活動設置于支座上的豎直的支撐軸、設置于支撐軸上的搖臂、固定于支撐軸上的連接板、固定于連接板上的豎直的電主軸，電主軸穿過支座，在電主軸下端設有夾頭，氣墊機構位于電主軸的正下方，氣墊機構包括位于底座上的氣墊板、固定于氣墊板上端面的托板，在托板的上端面設有凹槽，壓力傳感器固定于凹槽內，在托板的下端面設有氣體流通槽，在托板的一側設有與氣體流通槽相通的進氣嘴，在氣墊板上密布有與氣體流通槽相通的通氣孔，壓力傳感器與單片機電連接，電主軸與單片機電連接。還包括測距機構，測距機構包括豎直的活動磁尺、豎直的固定磁尺、固定于連接板上的活動磁尺固定板、固定于支座上的固定磁尺固定板、兩個固定于支座與固定磁尺固定板之間的墊塊，在活動磁尺固定板上固定有活動磁尺，在固定磁尺固定板上固定有固定磁尺，活動磁尺固定板與活動磁尺位于兩個墊塊之間，活動磁尺與單片機電連接。通過調整墊塊的厚度來保證活動磁尺與固定磁尺之間有合理的工作間隙。在立柱正對電主軸的一側設有紅外線測頭。壓力傳感器的下端與托板的凹槽的槽底之間設有間隙。活動磁尺與固定磁尺之間設有間隙。單片機設有報警電路。還包括變頻器，電主軸與變頻器電連接，變頻器與單片機電連接。還包括與單片機電連接的觸摸屏。通氣孔為豎直的階梯孔，通氣孔上端的直徑大于下端的直徑。這里將通氣孔設計為階梯孔一是為了便于加工，二是有助于形成氣墊效果，壓縮空氣由進氣嘴進入托板下端面的氣體流通槽，最終從通氣孔排出，通氣孔上端的直徑大于下端的直徑，壓縮空氣平穩緩慢的從通氣孔中排出，且在氣墊板下端產生有效的氣墊。本技術各部件的功能原理:1.氣墊機構:目的是消除鉆削時震顫、減小移動工件時的阻力和保持工件平穩被鉆削的工作狀??τ O在底座上設有氣墊板、托板和進氣嘴，在氣嘴后通有壓縮空氣，在氣墊板上有密排的出氣微孔，在托板上有測力傳感器，可以實現工件在被鉆削時的氣墊效果和平面移動時的平穩工作狀態。2.測力機構:在氣墊機構上設置三向壓力傳感器作為測力機構，目的是實時監測微孔鉆頭施加于工件上的鉆削力的微小變化，便于及時發現加工異常報警并修正鉆削參數，確保鉆頭不折斷。通過安裝在活動板上三向壓力傳感器，實時監測鉆頭施加于工件上的鉆削力的瞬時值，當鉆頭變鈍造成切削力變大而產生的微小變化將反饋到單片機控制部分，控制部分產生報警并停止主軸轉動，待修正切削參數后啟動電主軸再開始鉆削加工。安裝時三向測力傳感器通過兩側的螺孔與托板固定連接，為了保證測力效果，在托板的上端面設有凹槽，三向測力傳感器安裝時其下表面與凹槽的底面之間要求有一定的間隙，目的是保證傳感器半懸空固定以增加工作靈敏度。3.測距機構:目的是實時監測鉆削時鉆頭的軸向位移速度(空載快進時不工作)，避免由于鉆頭下降過快造成的鉆頭折斷現象；也可以動態地精確測量鉆頭的軸向位移距離，控制鉆孔的深度。在支座上安裝有磁柵傳感器的固定磁尺，在電主軸與支撐軸之間的連接板上安裝有磁柵傳感器的活動磁尺，在固定磁尺與支座之間有墊塊，保證固定磁尺、活動磁尺兩者之間有合理的工作間隙。鉆微孔時當鉆頭下降到行程控制紅外線測頭時，磁柵傳感器開始實時測距并計算軸向移動速度，當軸向移動速度超過預調的閥值時觸發報警并停機，待修正位移速度值至合理值后自動啟動電主軸再開始鉆削加工。在鉆床立柱上裝有可調節行程的紅外線測頭，用于感知夾頭的位置從而啟動測距功能。本技術所述的啟停技術:鉆削時如向下速度過快或因鉆頭變鈍等使切削抗力超過閥值后斷電報警，防止鉆頭折斷造成工件報廢的技術。本技術適用于對工件微孔的鉆削，尤其適用于鉆噴絲板、油泵油嘴噴口等上面Φ0.2?Imm的微小孔的鉆削。本技術有益效果:1.采用三力傳感器，實時監測切削抗力，提高加工效率，降低工人勞動強度和技術要求；2.采用氣墊技術，消除切削震顫，保證孔的垂直度；3.氣墊技術使大中型工件移動方便；4.采用電主軸高速切削保證孔的表面質量；5.采用磁柵傳感器，實時監測、控制孔深和鉆頭位置。本技術能提高加工效率，降低工人勞動強度和技術要求，消除切削震顫，保證孔的垂直度，使大中型工件移動方便，采用電主軸高速切削保證孔的表面質量，采用磁柵傳感器，實時監測、控制孔深和鉆頭位置。【附圖說明】圖1為本技術的結構示意圖。圖2為圖1中A的局部放大結構示意圖。圖3為壓力傳感器及氣墊機構的俯視結構示意圖。圖4為氣墊機構及側板的分解結構示意圖。圖5為圖1中的B向局部結構示意圖。圖6為紡絲機噴絲板的結構示意圖。圖7為圖6中C的局部放大結構示意圖。圖8為單片機控制的原理結構示意圖。圖中:立柱1、連接板2、支座3、電主軸4、夾頭5、壓力傳感器6、托板7、凹槽7-1、氣體流通槽當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于啟停技術的微孔鉆削系統，其特征在于：包括底座、固定于底座上的立柱、固定于立柱上的支座、設于支座上的鉆削機構、設于底座上的氣墊機構、三向壓力傳感器、單片機，鉆削機構包括活動設置于支座上的豎直的支撐軸、設置于支撐軸上的搖臂、固定于支撐軸上的連接板、固定于連接板上的豎直的電主軸，電主軸穿過支座，在電主軸下端設有夾頭，氣墊機構位于電主軸的正下方，氣墊機構包括位于底座上的氣墊板、固定于氣墊板上端面的托板，在托板的上端面設有凹槽，壓力傳感器固定于凹槽內，在托板的下端面設有氣體流通槽，在托板的一側設有與氣體流通槽相通的進氣嘴，在氣墊板上密布有與氣體流通槽相通的通氣孔，壓力傳感器與單片機電連接，電主軸與單片機電連接。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊桂府，李開明，孫磊厚，楊揚，
申請(專利權)人：常州信息職業技術學院，
類型：新型
國別省市：江蘇;32