CN1045546A - 气动进给步进式钻机 - Google Patents

Abstract

一种气动进给步进式钻机包括一大致为圆筒形的钻轴，该钻轴装在一壳体中的气缸内。在钻轴的后端装有一个偏置活塞，该活塞提供使钻机伸入和退出工件的力。在钻轴的前端设有一个反作用托架，该托架与一个传动臂相连。在传动臂后端装有一个接触臂，该接触臂被设计和安置成能与一根从一个阻尼缸中伸出的活塞杆相接触。

Description

本发明涉及气动进给钻机，特别涉及气动进给步进式钻机（peckdrill）。

气动进给步进式钻机在航空和航天工业中有着广泛的应用，这是因为它具有能精确地钻出表面光滑的钻孔的能力。至今为止，当在厚材料中钻深孔时（孔深与直径之比为7∶1或更大），人们一直认为气动进给步进式钻机是最好的工具。

美国专利4123188公开了一种气动进给步进式钻机的典型设计。在此专利的实施例中，气动给进式步进钻机的伸长长度被认为是使其工作的必要技术。具体地讲，认为装有气动马达和减速齿轮的套管式钻轴必须由连在钻轴后端的气缸带动。为了控制钻机运行，在该气缸的后面装有一根从动臂，该从动臂被用来与一个阻尼缸相连接。然后利用这个阻尼缸控制钻轴朝向工件的进给速度。

由于旋转钻头伸进和退出钻孔的运动在工件中进行，所以重要的是将旋转钻头的运行严格准确地限制在相同的轨迹内，否则，钻头的任何轻微的晃动或偏移都将导致钻孔不圆或歪斜。因此，为了防止钻轴在靠近钻孔口时产生任何偏斜，就必须对钻轴的受力和伸长加以限定。此外，还认为沿平行于钻轴方向施加的力的作用线应尽可能地与钻轴的中心轴线重合。这些限制使得设计出的气动进给步进式钻机的长度加长。尽管这样设计出的钻机的性能是令人满意的，但是由于它太长而限制了其应用范围。当为了钻孔而将这种长形的气动进给步进 式钻机安装到一个夹具上时，钻机本身就会产生一个力矩臂，那么此力矩臂与钻机的重量结合起来就会造成夹具倾斜而使钻机不能正常钻孔，特别在小或薄的工件上钻孔时尤其如此。

因此有必要提供这样一种气动进给步进式钻机，它不具有先有技术钻机那样长的长度，使它在不需要大重量夹具的条件下就可以使用。

下面对本发明进行概括说明。

一个缩短的气动进给步进式钻机包括装在套管式钻轴中的马达和减速齿轮，该钻轴装在一个圆筒形壳体中。钻轴的尾端有个活塞，以便使钻轴在所述壳体中往复运动。钻轴的前端与一个反作用托架相连。在该壳体的后侧外部有个传动臂，它与反作用托架相连。在传动臂后端装有一个接触臂，接触臂可与控制钻头伸入工件的速度的阻尼缸相接触。此外，本发明的气动进给步进式钻机还可以包括一个以机械方式确定从阻尼缸伸出的活塞杆在每个进给循环结束时的位置的装置，和控制每个步进循环的周期或时间的装置。

通过参考附图能更好地理解本发明的气动进给步进式钻机，其中：

图1是气动进给步进式钻机的透视图;

图2是图1所示的气动进给步进式钻机的后侧视图;

图3是一个透视图，它以透视的方式部分地示出了内部元件;

图4是图1和图3所示的气动进给步进式钻机的局部剖视图。

从图1和图2可见，气动进给步进式钻机100由几个部分组成。气动进给步进式钻机的前面是一个鼻状件12。在图3中可见，一个钻套14连接到鼻状件12上，以便将钻机100安装在一个夹具（未示出）上。该夹具与一个工件相连。回旋钻头16和卡盘18穿过鼻状件12运行。回旋钻头16和卡盘18由封装在套管式钻轴20 中的气动马达和齿轮机构（未示出）驱动旋转。钻轴20装配在成形在壳体22中的气缸里。至此，就必须考虑防止与钻轴20的悬臂的前部相接触。因为这种接触将导致被加工的钻孔的内表面粗糙和尺寸不精确等问题。具体地说，作用在钻轴20的前端附近的力会导致钻轴20偏斜。旋转的钻头从钻孔中连续地***和拔出会增大钻轴的偏斜，由此使所钻孔的精度下降。因此，为了防止钻头***钻孔时产生偏斜，就必须阻止任何力施加到钻轴前部。

本发明的气动进给步进式钻机100包括一个反作用托架24，它连接到钻轴20的前端。反作用托架24与钻轴20前端的连接，将确保由钻套14支承的钻头16在伸入或退出钻孔时不会产生摇晃或偏斜。另外，可以允许钻轴20相对于活塞偏置，而不会引起钻轴20摇晃或偏斜。这种偏置使得有可能将马达的空气供给管44设置在钻轴20的上方，并使之位于壳体22内的气缸缩回的一侧中。供气管44刚性连接到偏置推力活塞38上，以便当钻轴20往复运动时将空气供到位于钻轴20内的马达中。供气管44还确保活塞38的正确方位。与供气管相对的是后退调整螺钉54。螺钉54的调整可以控制钻轴20的返回行程，因此，根据钻头16在钻轴20开始向前运动到它完全退回期间保持转动的不同长度，可以对钻轴20的退回位置进行调整。这种调整是可以实现的，其原因是螺钉54与一个向驱动马达供气的阀门（未示出）相配合。当旋转的钻头朝着工件运动时，螺钉54与向驱动马达供气的阀门脱离接触。由于该阀门具有正常的开度，而使该马达转动。调节螺钉54的另一个优点是，钻头16的端部可借助于钻套14的端部定位，或者与钻头16或卡盘18的长度无关地定位在任何所需的位置上，由此消除了 不必要的钻头运行时间。

一个传动臂26连接到反作用托架24上，并平行于壳体22延伸。传动臂26和反作用托架24一起随着钻轴20的位置而前后运动。

在传动臂26的端部装有一个接触臂28，接触臂28从传动臂26上伸出并与活塞杆30接触，活塞杆30从阻尼缸32中伸出。

下面对本发明的气动进给步进式钻机的操作情况加以说明。

由于本发明的气动进给步进式钻机100的结构小巧、紧凑，所以很容易将它置于工作现场。任选的***式握把58连接到壳体22上，以便更容易掌握和使用钻机100。压缩空气可通过两进气口中的任一个供入钻机中。具体地说，通过位于图2所示钻机100的那一侧的进气口40或通过位于钻机100的后部的进气口42供给压缩空气。压缩空气流过壳体22中的通路和供气管44（见图3-4）到达封装在钻轴20中的气动马达（未示出）中。压缩空气通过示于图2的出气口46流出钻机100。

在利用钻套14或其它适宜的机构将钻机100安装在夹具上之后，按动启动开关34，则步进钻进循环开始，旋转钻头16移入工件中。旋转钻头16与工件接触的时间由封装在钻机一侧的气动逻辑装置（未示出）控制。这种气动逻辑装置在该领域中是众所周知的，并且常被用于各种气动工具或气动设备中。

钻机100的进给速度是由阻尼缸32控制的，阻尼缸32装在钻机100的顶部。活塞杆30从阻尼缸32的后部伸出，并在接触臂28上施加一连续的阻力。阻尼缸32中装有一个活塞（未示出），此活塞被设计成在其周围环绕着受控液压流体流。在更完善的阻尼缸 中，位于前端的旋钮36可调整由活塞所提供的阻力，由此改变钻机的进给速度。具体说来，一个非常小的阻力能提高钻机100的进给速度，使得钻机100在定时电路动作而使钻头从钻孔中退出之前更深地钻入工件中。一个较大的阻力将使得钻机100在定时电路动作而使钻头从钻孔中退出之前较浅地钻入工件中。值得注意的是，当气动进给钻机退出工件时，接触臂28离开从阻尼缸32伸出的活塞杆30的端部。也就是说，从壳体22端部供给到活塞38的空气使钻轴20后退，直到调整螺钉54将阀门（未示出）挡住。然后气动逻辑电路使空气供到活塞38的后部，从而使钻轴20以快速复位的形式朝向工件运动。从图3和图4中可见，活塞38偏离钻轴20的中心轴线，并且其外侧端面38a的面积大于内侧端面38b的面积。快速复位由接触臂28与活塞杆30的接触来控制。步进循环的定时由气动逻辑电路控制，并且如前所述，钻轴20的运行速度由阻尼缸32所提供的阻力大小来控制。

在步进钻进循环期间，不允许活塞杆30随接触臂28返回到最后端位置。活塞杆30的位置是由一个后退控制机构46来确定的（见图4）。后退控制机构46限制活塞杆30的返回量，并接着允许转动的钻头16从钻孔的孔底快速向前前进一段预定的距离。随着接触臂28朝着工件一步步运动，它最终碰触到挡块48，挡块48使螺杆50向前运动。在螺杆50的端部装有一个阀门（未示出），它发出钻进操作结束的信号。在螺杆50上还装有一个挡块52，该挡块为精确地控制钻进深度而提供一个可靠的制动。

上述的实施例仅是示例性的，决不意味着对本发明构思或范围的限制。

Claims (18)

1、一种气动进给步进式钻机，包括：

一个装有驱动马达和传动机构的大致为圆筒形的钻轴，

一个连接到所述钻轴后端的活塞构件，

一个带有一个大致为圆筒形部分的壳体，该圆筒形部分被设计和安置成与所述活塞构件相接合，

一个连接到所述钻轴的前端的反作用托架，

一个连接到所述反作用托架上的传动臂，该传动臂沿着所述壳体大致平行于所述圆筒形部分向后延伸，

一个从所述传动臂伸出的接触臂，

一个阻尼缸，它具有一个由其伸出的活塞杆，该活塞杆大致平行于所述圆筒形部分，使得所述接触臂能与所述活塞杆机械地接触。

2、根据权利要求1的气动进给步进式钻机，其特征是所述活塞构件提供使钻机伸入和退出工件的力。

3、根据权利要求2的气动进给步进式钻机，其特征是所述活塞上提供使钻机伸入工件的力的表面面积大于提供使钻机退出工件的力的表面面积。

4、根据权利要求3的气动进给步进式钻机，其特征是所述钻轴相对于所述活塞构件是偏置的。

5、根据权利要求4的气动进给步进式钻机，其特征是在所述活塞构件上安装有一根向所述气动马达供气的供气管。

6、根据权利要求1的气动进给步进式钻机，其特征是在所述壳体的后部设有一个进气口。

7、根据权利要求1的气动进给步进式钻机，其特征是在所述壳体的侧面设有一个进气口。

8、一种气动进给步进式钻机，包括：

一个装有驱动马达和传动机构的大致为圆筒形的钻轴，

一个成形在所述钻轴的后端的活塞构件，

一个被设计和安置成用于和所述活塞构件相结合的大致为圆筒形的壳体，

一个与所述钻轴的前端相连接的反作用托架，

一个与所述托架相连的传动臂，该传动臂沿着所述壳体并大致与之平行地向后延伸，

一个从所述传动臂伸出的接触臂，

一个阻尼缸，它具有一个由其伸出的活塞杆，该活塞杆大致平行于所述壳体，使得所述接触臂能与所述活塞杆机械地接触。

用于机械地确定所述活塞杆在每个步进循环之后的位置的机构。

9、根据权利要求8的气动进给步进式钻机，其特征是所述活塞构件提供使所述钻机伸入和退出工件的力。

10、根据权利要求9的气动进给步进式钻机，其特征是所述活塞构件上提供使所述钻机伸入工件的力的表面面积大于提供使所述钻机退出工件的力的表面面积。

11、根据权利要求10的气动进给步进式钻机，其特征是所述钻轴相对于所述活塞构件是偏置的。

12、根据权利要求11的气动进给步进式钻机，其特征是在所述活塞构件上安装有一根向所述气动马达供气的供气管。

13、一种气动进给步进式钻机包括：

一个装有驱动马达和传动机构的大致为圆筒形的钻轴。

一个成形在所述钻轴后端的活塞构件，

一个被设计和安置成用于和所述活塞构件接合的圆筒形壳体，

一个与所述钻轴的前端相连接的反作用托架，

一个与所述反作用托架相连接的传动臂，该传动臂沿着所述壳体并大致与之平行地向后延伸，

一个从所述传动臂伸出的接触臂，

一个阻尼缸，它具有一根由其伸出的活塞杆，该活塞杆大致平行于所述壳体，使得所述接触臂能和所述活塞杆机械地接触，

用于机械地确定所述活塞杆在每个步进循环之后的位置的机构，

用于控制每个步进循环周期的机构。

14、根据权利要求13的气动进给步进式钻机，其特征是所述活塞构件提供使所述钻机伸入和退出工件的力。

15、根据权利要求14的气动进给步进式钻机，其特征是所述活塞构件上提供使所述钻机伸入所述工件的力的表面面积大于提供使所述钻机退出所述工件的力的表面面积。

16、根据权利要求15的气动进给步进式钻机，其特征是所述钻轴相对于所述活塞构件是偏置的。

17、根据权利要求16的气动进给步进式钻机，其特征是在所述活塞构件上装有一根向所述气动马达供气的供气管。

18、根据权利要求17的气动进给步进式钻机，其特征是还包括一个后退调整螺钉，它可对所述钻轴进行定位以补偿各种钻机长度。