氣動進給步進式鑽機的製作方法

2023-06-08 08:11:06

專利名稱：氣動進給步進式鑽機的製作方法
技術領域：
本發明涉及氣動進給鑽機，特別涉及氣動進給步進式鑽機(peckdrill)。
氣動進給步進式鑽機在航空和航天工業中有著廣泛的應用，這是因為它具有能精確地鑽出表面光滑的鑽孔的能力。至今為止，當在厚材料中鑽深孔時(孔深與直徑之比為7∶1或更大)，人們一直認為氣動進給步進式鑽機是最好的工具。
美國專利4123188公開了一種氣動進給步進式鑽機的典型設計。在此專利的實施例中，氣動給進式步進鑽機的伸長長度被認為是使其工作的必要技術。具體地講，認為裝有氣動馬達和減速齒輪的套管式鑽軸必須由連在鑽軸後端的氣缸帶動。為了控制鑽機運行，在該氣缸的後面裝有一根從動臂，該從動臂被用來與一個阻尼缸相連接。然後利用這個阻尼缸控制鑽軸朝向工件的進給速度。
由於旋轉鑽頭伸進和退出鑽孔的運動在工件中進行，所以重要的是將旋轉鑽頭的運行嚴格準確地限制在相同的軌跡內，否則，鑽頭的任何輕微的晃動或偏移都將導致鑽孔不圓或歪斜。因此，為了防止鑽軸在靠近鑽孔口時產生任何偏斜，就必須對鑽軸的受力和伸長加以限定。此外，還認為沿平行於鑽軸方向施加的力的作用線應儘可能地與鑽軸的中心軸線重合。這些限制使得設計出的氣動進給步進式鑽機的長度加長。儘管這樣設計出的鑽機的性能是令人滿意的，但是由於它太長而限制了其應用範圍。當為了鑽孔而將這種長形的氣動進給步進式鑽機安裝到一個夾具上時，鑽機本身就會產生一個力矩臂，那麼此力矩臂與鑽機的重量結合起來就會造成夾具傾斜而使鑽機不能正常鑽孔，特別在小或薄的工件上鑽孔時尤其如此。
因此有必要提供這樣一種氣動進給步進式鑽機，它不具有先有技術鑽機那樣長的長度，使它在不需要大重量夾具的條件下就可以使用。
下面對本發明進行概括說明。
一個縮短的氣動進給步進式鑽機包括裝在套管式鑽軸中的馬達和減速齒輪，該鑽軸裝在一個圓筒形殼體中。鑽軸的尾端有個活塞，以便使鑽軸在所述殼體中往復運動。鑽軸的前端與一個反作用託架相連。在該殼體的後側外部有個傳動臂，它與反作用託架相連。在傳動臂後端裝有一個接觸臂，接觸臂可與控制鑽頭伸入工件的速度的阻尼缸相接觸。此外，本發明的氣動進給步進式鑽機還可以包括一個以機械方式確定從阻尼缸伸出的活塞杆在每個進給循環結束時的位置的裝置，和控制每個步進循環的周期或時間的裝置。
通過參考附圖能更好地理解本發明的氣動進給步進式鑽機，其中

圖1是氣動進給步進式鑽機的透視圖;
圖2是圖1所示的氣動進給步進式鑽機的後側視圖;
圖3是一個透視圖，它以透視的方式部分地示出了內部元件;
圖4是圖1和圖3所示的氣動進給步進式鑽機的局部剖視圖。
從圖1和圖2可見，氣動進給步進式鑽機100由幾個部分組成。氣動進給步進式鑽機的前面是一個鼻狀件12。在圖3中可見，一個鑽套14連接到鼻狀件12上，以便將鑽機100安裝在一個夾具(未示出)上。該夾具與一個工件相連。迴旋鑽頭16和卡盤18穿過鼻狀件12運行。迴旋鑽頭16和卡盤18由封裝在套管式鑽軸20中的氣動馬達和齒輪機構(未示出)驅動旋轉。鑽軸20裝配在成形在殼體22中的氣缸裡。至此，就必須考慮防止與鑽軸20的懸臂的前部相接觸。因為這種接觸將導致被加工的鑽孔的內表面粗糙和尺寸不精確等問題。具體地說，作用在鑽軸20的前端附近的力會導致鑽軸20偏斜。旋轉的鑽頭從鑽孔中連續地插入和拔出會增大鑽軸的偏斜，由此使所鑽孔的精度下降。因此，為了防止鑽頭插入鑽孔時產生偏斜，就必須阻止任何力施加到鑽軸前部。
本發明的氣動進給步進式鑽機100包括一個反作用託架24，它連接到鑽軸20的前端。反作用託架24與鑽軸20前端的連接，將確保由鑽套14支承的鑽頭16在伸入或退出鑽孔時不會產生搖晃或偏斜。另外，可以允許鑽軸20相對於活塞偏置，而不會引起鑽軸20搖晃或偏斜。這種偏置使得有可能將馬達的空氣供給管44設置在鑽軸20的上方，並使之位於殼體22內的氣缸縮回的一側中。供氣管44剛性連接到偏置推力活塞38上，以便當鑽軸20往復運動時將空氣供到位於鑽軸20內的馬達中。供氣管44還確保活塞38的正確方位。與供氣管相對的是後退調整螺釘54。螺釘54的調整可以控制鑽軸20的返回行程，因此，根據鑽頭16在鑽軸20開始向前運動到它完全退回期間保持轉動的不同長度，可以對鑽軸20的退回位置進行調整。這種調整是可以實現的，其原因是螺釘54與一個向驅動馬達供氣的閥門(未示出)相配合。當旋轉的鑽頭朝著工件運動時，螺釘54與向驅動馬達供氣的閥門脫離接觸。由於該閥門具有正常的開度，而使該馬達轉動。調節螺釘54的另一個優點是，鑽頭16的端部可藉助於鑽套14的端部定位，或者與鑽頭16或卡盤18的長度無關地定位在任何所需的位置上，由此消除了不必要的鑽頭運行時間。
一個傳動臂26連接到反作用託架24上，並平行於殼體22延伸。傳動臂26和反作用託架24一起隨著鑽軸20的位置而前後運動。
在傳動臂26的端部裝有一個接觸臂28，接觸臂28從傳動臂26上伸出並與活塞杆30接觸，活塞杆30從阻尼缸32中伸出。
下面對本發明的氣動進給步進式鑽機的操作情況加以說明。
由於本發明的氣動進給步進式鑽機100的結構小巧、緊湊，所以很容易將它置於工作現場。任選的手槍式握把58連接到殼體22上，以便更容易掌握和使用鑽機100。壓縮空氣可通過兩進氣口中的任一個供入鑽機中。具體地說，通過位於圖2所示鑽機100的那一側的進氣口40或通過位於鑽機100的後部的進氣口42供給壓縮空氣。壓縮空氣流過殼體22中的通路和供氣管44(見圖3-4)到達封裝在鑽軸20中的氣動馬達(未示出)中。壓縮空氣通過示於圖2的出氣口46流出鑽機100。
在利用鑽套14或其它適宜的機構將鑽機100安裝在夾具上之後，按動啟動開關34，則步進鑽進循環開始，旋轉鑽頭16移入工件中。旋轉鑽頭16與工件接觸的時間由封裝在鑽機一側的氣動邏輯裝置(未示出)控制。這種氣動邏輯裝置在該領域中是眾所周知的，並且常被用於各種氣動工具或氣動設備中。
鑽機100的進給速度是由阻尼缸32控制的，阻尼缸32裝在鑽機100的頂部。活塞杆30從阻尼缸32的後部伸出，並在接觸臂28上施加一連續的阻力。阻尼缸32中裝有一個活塞(未示出)，此活塞被設計成在其周圍環繞著受控液壓流體流。在更完善的阻尼缸中，位於前端的旋鈕36可調整由活塞所提供的阻力，由此改變鑽機的進給速度。具體說來，一個非常小的阻力能提高鑽機100的進給速度，使得鑽機100在定時電路動作而使鑽頭從鑽孔中退出之前更深地鑽入工件中。一個較大的阻力將使得鑽機100在定時電路動作而使鑽頭從鑽孔中退出之前較淺地鑽入工件中。值得注意的是，當氣動進給鑽機退出工件時，接觸臂28離開從阻尼缸32伸出的活塞杆30的端部。也就是說，從殼體22端部供給到活塞38的空氣使鑽軸20後退，直到調整螺釘54將閥門(未示出)擋住。然後氣動邏輯電路使空氣供到活塞38的後部，從而使鑽軸20以快速復位的形式朝向工件運動。從圖3和圖4中可見，活塞38偏離鑽軸20的中心軸線，並且其外側端面38a的面積大於內側端面38b的面積。快速復位由接觸臂28與活塞杆30的接觸來控制。步進循環的定時由氣動邏輯電路控制，並且如前所述，鑽軸20的運行速度由阻尼缸32所提供的阻力大小來控制。
在步進鑽進循環期間，不允許活塞杆30隨接觸臂28返回到最後端位置。活塞杆30的位置是由一個後退控制機構46來確定的(見圖4)。後退控制機構46限制活塞杆30的返回量，並接著允許轉動的鑽頭16從鑽孔的孔底快速向前前進一段預定的距離。隨著接觸臂28朝著工件一步步運動，它最終碰觸到擋塊48，擋塊48使螺杆50向前運動。在螺杆50的端部裝有一個閥門(未示出)，它發出鑽進操作結束的信號。在螺杆50上還裝有一個擋塊52，該擋塊為精確地控制鑽進深度而提供一個可靠的制動。
上述的實施例僅是示例性的，決不意味著對本發明構思或範圍的限制。
權利要求
1.一種氣動進給步進式鑽機，包括一個裝有驅動馬達和傳動機構的大致為圓筒形的鑽軸，一個連接到所述鑽軸後端的活塞構件，一個帶有一個大致為圓筒形部分的殼體，該圓筒形部分被設計和安置成與所述活塞構件相接合，一個連接到所述鑽軸的前端的反作用託架，一個連接到所述反作用託架上的傳動臂，該傳動臂沿著所述殼體大致平行於所述圓筒形部分向後延伸，一個從所述傳動臂伸出的接觸臂，一個阻尼缸，它具有一個由其伸出的活塞杆，該活塞杆大致平行於所述圓筒形部分，使得所述接觸臂能與所述活塞杆機械地接觸。
2.根據權利要求1的氣動進給步進式鑽機，其特徵是所述活塞構件提供使鑽機伸入和退出工件的力。
3.根據權利要求2的氣動進給步進式鑽機，其特徵是所述活塞上提供使鑽機伸入工件的力的表面面積大於提供使鑽機退出工件的力的表面面積。
4.根據權利要求3的氣動進給步進式鑽機，其特徵是所述鑽軸相對於所述活塞構件是偏置的。
5.根據權利要求4的氣動進給步進式鑽機，其特徵是在所述活塞構件上安裝有一根向所述氣動馬達供氣的供氣管。
6.根據權利要求1的氣動進給步進式鑽機，其特徵是在所述殼體的後部設有一個進氣口。
7.根據權利要求1的氣動進給步進式鑽機，其特徵是在所述殼體的側面設有一個進氣口。
8.一種氣動進給步進式鑽機，包括一個裝有驅動馬達和傳動機構的大致為圓筒形的鑽軸，一個成形在所述鑽軸的後端的活塞構件，一個被設計和安置成用於和所述活塞構件相結合的大致為圓筒形的殼體，一個與所述鑽軸的前端相連接的反作用託架，一個與所述託架相連的傳動臂，該傳動臂沿著所述殼體並大致與之平行地向後延伸，一個從所述傳動臂伸出的接觸臂，一個阻尼缸，它具有一個由其伸出的活塞杆，該活塞杆大致平行於所述殼體，使得所述接觸臂能與所述活塞杆機械地接觸。用於機械地確定所述活塞杆在每個步進循環之後的位置的機構。
9.根據權利要求8的氣動進給步進式鑽機，其特徵是所述活塞構件提供使所述鑽機伸入和退出工件的力。
10.根據權利要求9的氣動進給步進式鑽機，其特徵是所述活塞構件上提供使所述鑽機伸入工件的力的表面面積大於提供使所述鑽機退出工件的力的表面面積。
11.根據權利要求10的氣動進給步進式鑽機，其特徵是所述鑽軸相對於所述活塞構件是偏置的。
12.根據權利要求11的氣動進給步進式鑽機，其特徵是在所述活塞構件上安裝有一根向所述氣動馬達供氣的供氣管。
13.一種氣動進給步進式鑽機包括一個裝有驅動馬達和傳動機構的大致為圓筒形的鑽軸。一個成形在所述鑽軸後端的活塞構件，一個被設計和安置成用於和所述活塞構件接合的圓筒形殼體，一個與所述鑽軸的前端相連接的反作用託架，一個與所述反作用託架相連接的傳動臂，該傳動臂沿著所述殼體並大致與之平行地向後延伸，一個從所述傳動臂伸出的接觸臂，一個阻尼缸，它具有一根由其伸出的活塞杆，該活塞杆大致平行於所述殼體，使得所述接觸臂能和所述活塞杆機械地接觸，用於機械地確定所述活塞杆在每個步進循環之後的位置的機構，用於控制每個步進循環周期的機構。
14.根據權利要求13的氣動進給步進式鑽機，其特徵是所述活塞構件提供使所述鑽機伸入和退出工件的力。
15.根據權利要求14的氣動進給步進式鑽機，其特徵是所述活塞構件上提供使所述鑽機伸入所述工件的力的表面面積大於提供使所述鑽機退出所述工件的力的表面面積。
16.根據權利要求15的氣動進給步進式鑽機，其特徵是所述鑽軸相對於所述活塞構件是偏置的。
17.根據權利要求16的氣動進給步進式鑽機，其特徵是在所述活塞構件上裝有一根向所述氣動馬達供氣的供氣管。
18.根據權利要求17的氣動進給步進式鑽機，其特徵是還包括一個後退調整螺釘，它可對所述鑽軸進行定位以補償各種鑽機長度。
全文摘要
一種氣動進給步進式鑽機包括一大致為圓筒形的鑽軸，該鑽軸裝在一殼體中的氣缸內。在鑽軸的後端裝有一個偏置活塞，該活塞提供使鑽機伸入和退出工件的力。在鑽軸的前端設有一個反作用託架，該託架與一個傳動臂相連。在傳動臂後端裝有一個接觸臂，該接觸臂被設計和安置成能與一根從一個阻尼缸中伸出的活塞杆相接觸。
文檔編號B23B47/18GK1045546SQ8910144
公開日1990年9月26日 申請日期1989年3月16日 優先權日1989年3月16日
發明者約翰·F·斯圖爾特 申請人:製造工業實體