CN105127749A - 一种自动连杆双钻孔装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动化连杆双孔钻装置，包括基座、回转台、加工头和控制柜；基座内部设置有回转台伺服电机、冷却液回流管，侧面设置有冷却液回收箱；回转台上平面安装有夹具，侧面设置有转台锁紧机构和气动阀，回转台以连轴深入基座内部与回转台伺服电机之间以齿形皮带传动；加工头包括加工头伺服电机、加工头支撑平台、丝杆、导轨、限位开关、滑台、异步电机、钻轴箱、钻头、冷却液喷嘴；控制柜包扩柜体、柜门、触摸屏、加工头控制器、按钮、显示灯、启动及控制状态转换把手、PLC控制器、变频器；本装置控制三套加工头分别完成连杆组件螺栓孔的钻孔、扩孔、铰孔动作，采用不同的控制程序自动完成发动机连杆组件螺栓孔的加工。

Description

一种自动连杆双钻孔装置

技术领域

本发明属于机械制造自动化技术领域，涉及一种自动化连杆双孔钻装置。

背景技术

随着现代工业的不断发展，各种发动机的使用量大幅增多，因而对发动机组件的需求也日益增加。连杆是发动机的重要零件，也是发动机传递动力的主要运动部件，它连接着活塞和曲轴，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的里传给曲轴以输出功率。连杆是在既受交变的压力应力、又受弯曲应力的复杂状态下工作。这就要求连杆即具有较高的强度和抗疲劳性能，又有足够的刚度和韧性，因而需要有较先进和稳定的连杆组件加工工艺，而在这些工艺中，对连杆组件螺栓孔的定位和加工是连杆质量最重要的指标，直接关系到连杆的寿命和发动机的传动效率。

自动连杆双孔钻设备可以对发动机的连杆组件螺栓孔实现加工，除上料及加工完工件的取下需要人工操作外，其余加工过程都可以实现自动、准确的控制，可实现连杆组件螺栓孔的自动加工。本设备主要实现上述两种发动机连杆组件螺栓孔的自动钻孔、扩孔、铰孔动作，加工过程中三个动作一次成型，所有的控制均自动完成，保证了发动机连杆组件上螺栓孔的定位精度、加工深度及孔径、光滑度等要求，且易实现连续快速的生产。传统的发动机连杆组件螺栓孔都是单个加工，存在加工效率低，两个螺栓孔定位精度不高，螺栓孔加工过程易受工人技能的影响等缺点，加工出的连杆存在不同程度的缺陷，且大部分出在螺栓孔的定位不准确和加工深度不够上，给发动机的效率和性能带了一定的影响，实际生产中有待改进。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种自动连杆双孔钻装置，用于实现对发动机连杆组件螺栓孔的快速自动加工。

本发明所采用的技术方案是：一种自动化连杆双孔钻装置，其特征在于：包括基座、回转台、加工头和控制柜；所述的基座内部设置有回转台伺服电机、冷却液回流管，侧面设置有冷却液回收箱；所述的回转台上平面安装有夹具，侧面设置有转台锁紧机构和气动阀，所述的回转台以连轴深入所述的基座内部与所述的回转台伺服电机之间以齿形皮带传动；所述的加工头为三套，每套加工头均包括加工头伺服电机、加工头支撑平台、丝杆、导轨、限位开关、滑台、异步电机、钻轴箱、钻头、冷却液喷嘴；所述的加工头伺服电机安装于所述的加工头支撑平台上，与所述的丝杆之间以齿轮轴承相连，所述的加工头伺服电机运转后带动所述的丝杆转动；所述的限位开关为两组，分别上下对称安装于所述的导轨之上；所述的滑台与导轨套设在所述的丝杆外部，所述的丝杆转动后带动所述的滑台沿所述的导轨于上下限位开关之间垂直移动；所述的异步电机固定安装在所述的滑台上，与所述的钻轴箱之间以齿轮轴承连接，所述的钻头安装于所述的钻轴箱的主轴承两侧由主轴承带动，所述的冷却液喷嘴固定于所述的转轴箱外壁以便于冷却液喷向钻头；所述的控制柜包扩柜体、柜门、触摸屏、加工头控制器、按钮、显示灯、启动及控制状态转换把手、PLC控制器、变频器；所述的加工头控制器包括钻孔单轴数字控制器、扩孔单轴数字控制器、铰孔单轴数字控制器；所述的按钮包括回转台顺时针进格按钮、钻孔按钮、扩孔按钮、铰孔按钮、回转台逆时针退格按钮；所述的显示灯包括钻孔指示灯、扩孔指示灯、铰孔指示灯、故障指示灯；所述的柜门与柜体之间可转动地连接在一起；所述的触摸屏与加工头控制器安装于所述的柜门之上，二者之间以RS232通讯电缆连接并通过触摸屏设定加工头控制器的参数及动作流程；所述的按钮、显示灯、启动及控制状态转换把手安装于柜门之上，所述的钻孔单轴数字控制器与钻孔按钮、扩孔单轴数字控制器与扩孔按钮、铰孔单轴数字控制器与铰孔按钮之间均以通信电缆连接用于控制加工头，所述的回转台顺时针进格按钮、回转台逆时针退格按钮与回转台之间以通信电缆连接控制回转台的动作；所述的PLC控制器与变频器之间以通讯电缆连接，所述的PLC控制器通过电缆控制变频器；所述的三套加工头上的钻头分别为钻孔钻头、扩孔钻头和铰孔钻头，分别与所述的基座上顺时针依次安装的钻孔加工头、扩孔加工头、铰孔加工头配合工作；所述的启动及控制状态转换把手设三个档位，分别是停机、自动运行、手动运行，通过控制电缆与PLC控制器连接，PLC控制器通过读取把手的状态数字量来控制整个装置以手动或自动状态来运行。

作为优选，所述的回转台上平面安装有六套夹具，侧面设置有两套转台锁紧机构和两套气动阀；所述的柜门与柜体之间以百合页连接；所述的柜门上设置有控制柜门的开启与关闭的门把手；所述的柜门与柜体之间通过带锁E型扣固定。

作为优选，所述的异步电机为隔离防爆型单相交流异步电机，所述的加工头伺服电机和回转台控制伺服电机为三相交流步进伺服电动机。

作为优选，所述的变频器为JET320S，1.5KW型变频器。

作为优选，所述的触摸屏为KINCO-eViews，7.5’’高清触摸屏。

作为优选，所述的加工头控制器为PS-ABS-T单轴数字控制器。

作为优选，所述的PLC控制器为FATAK-MC20型控制器。

作为优选，所述的触摸屏的COM0口与PLC控制器串口之间采用PIN9半双工通讯，PLC控制器与变频器之间采用RS485通讯。

作为优选，所述的钻孔加工头、扩孔加工头、铰孔加工头之间的圆周角均为60度。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：可以由PLC控制器实现自动控制连杆组件的加工，相比于传统手动单个加工过程而言，本装置可实现连杆组件的连续批量加工，同时由于本装置在对连杆组件的螺栓孔加工过程中两个螺栓孔实现的是同步的钻孔、扩孔、铰孔动作，减少了连杆组件两个螺栓孔之间的相对位置偏差，提高了加工精度；另外本装置的加工头可按加工要求进行更换，只需要更换不同的加工头即可实现不同型号的发动机连杆组件的加工，设备利用率高。

附图说明

图1：本发明实施例的基座、回转台、一套加工头正视图；

图2：本发明实施例的回转台俯视图；

图3：本发明实施例的控制柜正视图。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

请见图1、图2和图3，本发明提供的一种自动化连杆双孔钻装置，包括基座1、回转台2、加工头和控制柜；基座1内部设置有回转台伺服电机4、冷却液回流管17，侧面设置有冷却液回收箱18；回转台2上平面安装有六套夹具6，侧面设置有两套转台锁紧机构3和两套气动阀5，转台锁紧机构3用以将回转台2与基座1固定锁紧防止加工过程中转回转台2位引起加工位置误差，气动阀5为转台锁紧机构3提供动力,控制转台锁紧机构3的开启及锁紧；回转台2以连轴深入基座1内部与回转台伺服电机4之间以齿形皮带传动；加工头包括加工头伺服电机16、加工头支撑平台15、丝杆13、导轨12、限位开关14、滑台10、异步电机11、钻轴箱9、钻头8、冷却液喷嘴7；加工头伺服电机16安装于加工头支撑平台15上，与丝杆13之间以齿轮轴承相连，加工头伺服电机16运转后带动丝杆13转动；限位开关14为两组，分别上下对称安装于导轨12之上；滑台10与导轨12套设在丝杆13外部，丝杆13转动后带动滑台10沿导轨12于上下限位开关14之间垂直移动；异步电机11固定安装在滑台10上，与钻轴箱9之间以齿轮轴承连接，钻头8安装于钻轴箱9的主轴承两侧由主轴承带动，冷却液喷嘴7固定于转轴箱9外壁以便于冷却液喷向钻头8；控制柜包扩柜体101、柜门102、触摸屏104、加工头控制器、按钮、显示灯、启动及控制状态转换把手1017、PLC控制器1018、变频器1019；加工头控制器包括钻孔单轴数字控制器105、扩孔单轴数字控制器106、铰孔单轴数字控制器107；按钮包括回转台顺时针进格按钮108、钻孔按钮109、扩孔按钮1010、铰孔按钮1011、回转台逆时针退格按钮1012；显示灯包括钻孔指示灯1013、扩孔指示灯1014、铰孔指示灯1015、故障指示灯1016；柜门102与柜体101之间以百合页连接可转动地连接在一起；触摸屏104与加工头控制器安装于柜门102之上，二者之间以RS232通讯电缆连接并通过触摸屏104设定加工头控制器的参数及动作流程；按钮、显示灯、启动及控制状态转换把手1017安装于柜门之上，钻孔单轴数字控制器105与钻孔按钮109、扩孔单轴数字控制器106与扩孔按钮1010、铰孔单轴数字控制器107与铰孔按钮1011之间均以通信电缆连接用于控制加工头，回转台顺时针进格按钮108、回转台逆时针退格按钮1012与回转台2之间以通信电缆连接控制回转台的动作；PLC控制器1018与变频器1019之间以通讯电缆连接，PLC控制器1018通过电缆控制变频器1019；三套加工头上的钻头分别为钻孔钻头、扩孔钻头和铰孔钻头，分别与基座1上顺时针依次安装的钻孔加工头19、扩孔加工头20、铰孔加工头21配合工作；钻孔加工头19、扩孔加工头20、铰孔加工头21之间的圆周角均为60度；柜门102上设置有控制柜门102的开启与关闭的门把手；柜门102与柜体101之间通过带锁E型扣103固定。

本实施例中，回转台控制伺服电机4为1.5KW，130SJT-M060D,220AC三相交流步进伺服电动机；加工头伺服电机16为1.0KW，80SG-M02430,220AC三相交流步进电动机；异步电机11为0.75KW，YB2-DIIBT4系列防爆型单相交流异步电机；变频器1019为JET320S，1.5KW经济型主机；触摸屏104为KINCO-eViews,7.5’’高清触摸屏；加工头控制器为PS-ABS-T单轴数字控制器；PLC控制器1018为FATAK-MC20经济型主机；触摸屏104的COM0口与PLC控制器1018串口之间采用PIN9半双工通讯，PLC控制器1018与变频器1019之间采用RS485通讯；需要说明的是，上述的选择不是对本发明的限定，事实上，本发明可以根据具体应用选择其他的型号；

本实施例的启动及控制状态转换把手1017设三个档位，分别是停机、自动运行、手动运行，通过控制电缆与PLC控制器1018连接，PLC控制器1018通过读取把手的状态数字量来控制整个装置以手动或自动状态来运行。启动及控制状态转换把手1017既是本装置的启动开关也可控制整个装置的运行状态。

在转台锁紧机构3处将待加工工件用夹具6固定好，使工件依次经过钻孔加工头19、扩孔加工头20、铰孔加工头21进行螺栓孔的加工，最后回到转台锁紧机构3处，由人工取下加工好的工件并更换上新的需要加工的工件。

触摸屏104用以选择需要加工连接组件螺栓孔的发动机类型，及输入加工的深度，钻头速度等数据并发送给PLC控制器1018；PLC控制器1018则通过变频器1019控制回转台伺服电机4并通过加工头控制器控制加工头的动作，协调二者完成连杆组件螺栓孔的自动加工；加工头控制器接收PLC控制器1018给出的指令分别控制钻孔加工头19、扩孔加工头20、铰孔加工头21进行连杆组件螺栓孔的自动加工。PLC控制器1018配合变频器1019控制回转台伺服电机4以驱动回转台2的进格和退格，并协调回转台2和加工头的动作。

处于手动加工状态时，分别手动控制回转台顺时针进格按钮108、回转台逆时针退格按钮1012来控制回转台2的进格及退格。

手动状态下则分别控制钻孔按钮109、扩孔按钮1010、铰孔按钮1011，通过钻孔单轴数字控制器105、扩孔单轴数字控制器106、铰孔单轴数字控制器107分别控制三个加工头的动作分别完成对连杆组件螺栓孔的钻孔、扩孔、铰孔加工。

本实施例的回转台伺服电机4与回转台驱动轴之间以齿形双皮带传动，增加稳定性；触摸屏104、PLC控制器1018、变频器1019之间的通讯均使用带屏蔽的通讯线，防电磁干扰。

钻孔加工头19进行钻孔时由PLC控制器1018控制加工头伺服电机16以较快的速度带动滑台10下降，同时异步电机11带动钻头8快速顺时针转动，以较快的速度完成对连杆组件螺栓孔的钻孔动作，钻孔过程一次完成，钻孔完成之后快速上升滑台10带动钻头8退回初始位置，整个过程中钻头8均顺时针旋转；

扩孔加工头20进行扩孔时由PLC控制器1018控制加工头伺服电机16以较慢速度带动滑台10下降，同时异步电机11带动钻头8较慢速度顺时针转动，以较慢的速度完成对连杆组件螺栓孔的扩孔动作，扩孔动作共完成两次，完成过程中可对螺栓孔的直线度进行自动修正，扩孔完成之后快速上升滑台10带动钻头8退回到初始位置，整个过程中钻头8均顺时针旋转；

铰孔加工头21进行铰孔时由PLC控制器1018加工头伺服电机16慢速度带动滑台10下降，同时异步电机11带动钻头8慢速顺时针转动，慢速完成对连杆组件的铰孔动作，铰孔动作一次完成，滑台10到达下限位开关后，异步电机11反转带动钻头8逆时针转动，同时加工头伺服电机16带动滑台10慢速上升退回钻头8到初始位置，滑台10下降及上升过程中加工头伺服电机16的速度相同，异步电机11正转及反转时的转速相同，铰孔过程中钻头8顺时针旋转，退回过程中钻头8逆时针旋转。

三套加工头上的钻头分别为钻孔钻头、扩孔钻头和铰孔钻头，钻孔钻头、扩孔钻头和铰孔钻头均装有两只钻头，三套加工头则共有6只钻头，所不同的是三个加工头的钻头直径、钻轴箱尺寸、双钻头的中心距及加工头运行过程中钻头的运转速度和方向。

如图2所示，在加工过程中，待加工工件在回转台2的夹具6位置处进行固定，在回转台2顺时针转动的过程中，待加工工件依次经过钻孔加工头19、扩孔加工头20、铰孔加工头21，分别完成钻孔、扩孔、铰孔工序，最后完成加工过程的连杆组件随回转台2转至夹具6位置被取下并在夹具6位置重新固定新的待加工工件，整个过程周而复始，循环自动进行完成同种型号连杆组件的批量加工，如需完成其他型号连杆组件的加工，则只需要更换对应型号的钻轴箱及钻头即可。

尽管本说明书较多地使用了基座1、回转台2、加工头、控制柜、转台锁紧机构3、回转台伺服电机4、气动阀5、夹具6、冷却液回流管17、冷却液回收箱18、加工头伺服电机16、加工头支撑平台15、丝杆13、导轨12、限位开关14、滑台10、异步电机11、钻轴箱9、钻头8、冷却液喷嘴7、柜体101、柜门102、带锁E型扣103、触摸屏104、加工头控制器、钻孔单轴数字控制器105、扩孔单轴数字控制器106、铰孔单轴数字控制器107、按钮、回转台顺时针进格按钮108、钻孔按钮109、扩孔按钮1010、铰孔按钮1011、回转台逆时针退格按钮1012、显示灯、钻孔指示灯1013、扩孔指示灯1014、铰孔指示灯1015、故障指示灯1016、启动及控制状态转换把手1017、PLC控制器1018、变频器1019等术语，但并不排除使用其他术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便的描述本发明的本质，把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。

应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种自动化连杆双孔钻装置，其特征在于：包括基座（1）、回转台（2）、加工头和控制柜；

所述的基座（1）内部设置有回转台伺服电机（4）、冷却液回流管（17），侧面设置有冷却液回收箱（18）；

所述的回转台（2）上平面安装有夹具（6），侧面设置有转台锁紧机构（3）和气动阀（5），所述的回转台（2）以连轴深入所述的基座（1）内部与所述的回转台伺服电机（4）之间以齿形皮带传动；

所述的加工头为三套，每套加工头均包括加工头伺服电机（16）、加工头支撑平台（15）、丝杆（13）、导轨（12）、限位开关（14）、滑台（10）、异步电机（11）、钻轴箱（9）、钻头（8）、冷却液喷嘴（7）；所述的加工头伺服电机（16）安装于所述的加工头支撑平台（15）上，与所述的丝杆（13）之间以齿轮轴承相连，所述的加工头伺服电机（16）运转后带动所述的丝杆（13）转动；所述的限位开关（14）为两组，分别上下对称安装于所述的导轨（12）之上；所述的滑台（10）与导轨（12）套设在所述的丝杆（13）外部，所述的丝杆（13）转动后带动所述的滑台（10）沿所述的导轨（12）于上下限位开关（14）之间垂直移动；所述的异步电机（11）固定安装在所述的滑台（10）上，与所述的钻轴箱（9）之间以齿轮轴承连接，所述的钻头（8）安装于所述的钻轴箱（9）的主轴承两侧由主轴承带动，所述的冷却液喷嘴（7）固定于所述的转轴箱（9）外壁以便于冷却液喷向钻头（8）；

所述的控制柜包扩柜体（101）、柜门（102）、触摸屏（104）、加工头控制器、按钮、显示灯、启动及控制状态转换把手（1017）、PLC控制器（1018）、变频器（1019）；所述的加工头控制器包括钻孔单轴数字控制器（105）、扩孔单轴数字控制器（106）、铰孔单轴数字控制器（107）；所述的按钮包括回转台顺时针进格按钮（108）、钻孔按钮（109）、扩孔按钮（1010）、铰孔按钮（1011）、回转台逆时针退格按钮（1012）；所述的显示灯包括钻孔指示灯（1013）、扩孔指示灯（1014）、铰孔指示灯（1015）、故障指示灯（1016）；所述的柜门（102）与柜体（101）之间可转动地连接在一起；所述的触摸屏（104）与加工头控制器安装于所述的柜门（102）之上，二者之间以RS232通讯电缆连接并通过触摸屏（104）设定加工头控制器的参数及动作流程；所述的按钮、显示灯、启动及控制状态转换把手（1017）安装于柜门之上，所述的钻孔单轴数字控制器（105）与钻孔按钮（109）、扩孔单轴数字控制器（106）与扩孔按钮（1010）、铰孔单轴数字控制器（107）与铰孔按钮（1011）之间均以通信电缆连接用于控制加工头，所述的回转台顺时针进格按钮（108）、回转台逆时针退格按钮（1012）与回转台（2）之间以通信电缆连接控制回转台的动作；所述的PLC控制器（1018）与变频器（1019）之间以通讯电缆连接，所述的PLC控制器（1018）通过电缆控制变频器（1019）；

所述的三套加工头上的钻头分别为钻孔钻头、扩孔钻头和铰孔钻头，分别与所述的基座（1）上顺时针依次安装的钻孔加工头（19）、扩孔加工头（20）、铰孔加工头（21）配合工作；

所述的启动及控制状态转换把手（1017）设三个档位，分别是停机、自动运行、手动运行，通过控制电缆与PLC控制器（1018）连接，PLC控制器（1018）通过读取把手的状态数字量来控制整个装置以手动或自动状态来运行。

2.根据权利要求1所述的自动化连杆双孔钻装置，其特征在于：所述的回转台（2）上平面安装有六套夹具（6），侧面设置有两套转台锁紧机构（3）和两套气动阀（5）；所述的柜门（102）与柜体（101）之间以百合页连接；所述的柜门（102）上设置有控制柜门（102）的开启与关闭的门把手；所述的柜门（102）与柜体（101）之间通过带锁E型扣（103）固定。

3.根据权利要求1所述的自动化连杆双孔钻装置，其特征在于：所述的异步电机（11）为隔离防爆型单相交流异步电机，所述的加工头伺服电机（16）和回转台控制伺服电机（4）为三相交流步进伺服电动机。

4.根据权利要求1所述的自动化连杆双孔钻装置，其特征在于：所述的变频器（1019）为JET320S，1.5KW型变频器。

5.根据权利要求1所述的自动化连杆双孔钻装置，其特征在于：所述的触摸屏（104）为KINCO-eViews，7.5’’高清触摸屏。

6.根据权利要求1所述的自动化连杆双孔钻装置，其特征在于：所述的加工头控制器为PS-ABS-T单轴数字控制器。

7.根据权利要求1所述的自动化连杆双孔钻装置，其特征在于：所述的PLC控制器（1018）为FATAK-MC20型控制器。

8.根据权利要求1所述的自动化连杆双孔钻装置，其特征在于：所述的触摸屏（104）的COM0口与PLC控制器（1018）串口之间采用PIN9半双工通讯，PLC控制器（1018）与变频器（1019）之间采用RS485通讯。

9.根据权利要求1所述的自动化连杆双孔钻装置，其特征在于：所述的钻孔加工头（19）、扩孔加工头（20）、铰孔加工头（21）之间的圆周角均为60度。