一种基于启停技术的微孔钻削系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种基于启停技术的微孔钻削系统，包括底座、立柱、支座、设于支座上的钻削机构、设于底座上的气垫机构、三向压力传感器、单片机，钻削机构包括位于支座上的支撑轴、位于支撑轴上的摇臂、位于支撑轴上的连接板、位于连接板上的电主轴，电主轴穿过支座，气垫机构位于电主轴正下方，气垫机构包括位于底座上的气垫板、固定于气垫板上端面的托板，托板上端面设有凹槽，压力传感器固定于凹槽内，托板下端面设有气体流通槽，托板一侧设有与气体流通槽相通的进气嘴，在气垫板上密布有与气体流通槽相通的通气孔。本实用新型专利技术能提高加工效率，降低工人劳动强度和技术要求，消除切削震颤，保证孔的表面质量，实时监测、控制孔深和钻头位置。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种基于启停技术的微孔钻削系统，本技术适用于对工件微孔的钻削，尤其适用于钻喷丝板、油泵油嘴喷口等上面Φ0.2?Imm的微小孔的钻削。
技术介绍
钻削加工有较高的生产率和精度，在生产中的应用仍在不断扩大，微孔钻削技术问题的研宄仍然受到重视。目前微孔加工的方式大致有三种，分别是电火花，激光和机械加工。对于激光加工，激光可以加工直径非常小的孔，最小可至0.001mm，在脆细材料和高分子材料加工等方面具有无可比拟的优越性，但一般激光加工时光束质量如光斑大，发散角大等特点对微孔加工质量形成了一定限制，而且激光加工能量利用率低，加工周期长，浪费资源严重，不适应一般金属零件的切削加工。电火花加工的方法最小可以加工0.08mm直径的微孔，但是其微孔孔壁会留下再铸层，从而影响微孔的使用寿命，使得微孔的孔壁表面质量发生恶化。电火花加工的突出局限性是:主要用于加工金属导电材料，而且一般加工速度比较慢，电极容易烧伤微孔底部，还容易产生加工锥度。对于机械钻孔，如一般微孔加工采用高速钻床钻孔、振动钻孔等，但若加工参数控制不好，钻头非常容易断裂，而且在微孔的出口处会留下毛刺，这种毛刺会影响微孔质量。目前装有显微镜的手控钻床经常被用于科研项目、小批量生产或需要极少数的微孔加工中。手动进给这样的微小直径钻头，需要熟练的工人进行手工感觉，凭“感觉”确认钻头是否已经被磨钝或钻的是否过快、孔的深度是否达标等，所以孔的质量不容易保证，严重时甚至断钻头，使工件报废，且加工效率低。采用特种加工技术如上述的电火花、激光或电子束加工等一些新的小孔加工方法，受加工质量或生产成本的影响而难以推广。而且钻削微孔仍然存在:采用手动加工，对工人技术要求高，钻头容易折断，加工效率低；工件不能保证垂直度；稍大型工件移动工件较困难；主轴转速不高，孔口易产生毛刺，孔的表面质量不高；不能精确控制孔深，特殊零件达不到孔深要求等技术瓶颈。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供了一种基于启停技术的微孔钻削系统，提高了加工效率，降低工人劳动强度和技术要求，消除切削震颤，保证孔的垂直度，使大中型工件移动方便，采用电主轴高速切削保证孔的表面质量，采用磁栅传感器，实时监测、控制孔深和钻头位置。为实现上述目的，本技术的具体方案为:—种基于启停技术的微孔钻削系统，包括底座、固定于底座上的立柱、固定于立柱上的支座、设于支座上的钻削机构、设于底座上的气垫机构、三向压力传感器、单片机，钻削机构包括活动设置于支座上的竖直的支撑轴、设置于支撑轴上的摇臂、固定于支撑轴上的连接板、固定于连接板上的竖直的电主轴，电主轴穿过支座，在电主轴下端设有夹头，气垫机构位于电主轴的正下方，气垫机构包括位于底座上的气垫板、固定于气垫板上端面的托板，在托板的上端面设有凹槽，压力传感器固定于凹槽内，在托板的下端面设有气体流通槽，在托板的一侧设有与气体流通槽相通的进气嘴，在气垫板上密布有与气体流通槽相通的通气孔，压力传感器与单片机电连接，电主轴与单片机电连接。还包括测距机构，测距机构包括竖直的活动磁尺、竖直的固定磁尺、固定于连接板上的活动磁尺固定板、固定于支座上的固定磁尺固定板、两个固定于支座与固定磁尺固定板之间的垫块，在活动磁尺固定板上固定有活动磁尺，在固定磁尺固定板上固定有固定磁尺，活动磁尺固定板与活动磁尺位于两个垫块之间，活动磁尺与单片机电连接。通过调整垫块的厚度来保证活动磁尺与固定磁尺之间有合理的工作间隙。在立柱正对电主轴的一侧设有红外线测头。压力传感器的下端与托板的凹槽的槽底之间设有间隙。活动磁尺与固定磁尺之间设有间隙。单片机设有报警电路。还包括变频器，电主轴与变频器电连接，变频器与单片机电连接。还包括与单片机电连接的触摸屏。通气孔为竖直的阶梯孔，通气孔上端的直径大于下端的直径。这里将通气孔设计为阶梯孔一是为了便于加工，二是有助于形成气垫效果，压缩空气由进气嘴进入托板下端面的气体流通槽，最终从通气孔排出，通气孔上端的直径大于下端的直径，压缩空气平稳缓慢的从通气孔中排出，且在气垫板下端产生有效的气垫。本技术各部件的功能原理:1.气垫机构:目的是消除钻削时震颤、减小移动工件时的阻力和保持工件平稳被钻削的工作状??τ O在底座上设有气垫板、托板和进气嘴，在气嘴后通有压缩空气，在气垫板上有密排的出气微孔，在托板上有测力传感器，可以实现工件在被钻削时的气垫效果和平面移动时的平稳工作状态。2.测力机构:在气垫机构上设置三向压力传感器作为测力机构，目的是实时监测微孔钻头施加于工件上的钻削力的微小变化，便于及时发现加工异常报警并修正钻削参数，确保钻头不折断。通过安装在活动板上三向压力传感器，实时监测钻头施加于工件上的钻削力的瞬时值，当钻头变钝造成切削力变大而产生的微小变化将反馈到单片机控制部分，控制部分产生报警并停止主轴转动，待修正切削参数后启动电主轴再开始钻削加工。安装时三向测力传感器通过两侧的螺孔与托板固定连接，为了保证测力效果，在托板的上端面设有凹槽，三向测力传感器安装时其下表面与凹槽的底面之间要求有一定的间隙，目的是保证传感器半悬空固定以增加工作灵敏度。3.测距机构:目的是实时监测钻削时钻头的轴向位移速度(空载快进时不工作)，避免由于钻头下降过快造成的钻头折断现象；也可以动态地精确测量钻头的轴向位移距离，控制钻孔的深度。在支座上安装有磁栅传感器的固定磁尺，在电主轴与支撑轴之间的连接板上安装有磁栅传感器的活动磁尺，在固定磁尺与支座之间有垫块，保证固定磁尺、活动磁尺两者之间有合理的工作间隙。钻微孔时当钻头下降到行程控制红外线测头时，磁栅传感器开始实时测距并计算轴向移动速度，当轴向移动速度超过预调的阀值时触发报警并停机，待修正位移速度值至合理值后自动启动电主轴再开始钻削加工。在钻床立柱上装有可调节行程的红外线测头，用于感知夹头的位置从而启动测距功能。本技术所述的启停技术:钻削时如向下速度过快或因钻头变钝等使切削抗力超过阀值后断电报警，防止钻头折断造成工件报废的技术。本技术适用于对工件微孔的钻削，尤其适用于钻喷丝板、油泵油嘴喷口等上面Φ0.2?Imm的微小孔的钻削。本技术有益效果:1.采用三力传感器，实时监测切削抗力，提高加工效率，降低工人劳动强度和技术要求；2.采用气垫技术，消除切削震颤，保证孔的垂直度；3.气垫技术使大中型工件移动方便；4.采用电主轴高速切削保证孔的表面质量；5.采用磁栅传感器，实时监测、控制孔深和钻头位置。本技术能提高加工效率，降低工人劳动强度和技术要求，消除切削震颤，保证孔的垂直度，使大中型工件移动方便，采用电主轴高速切削保证孔的表面质量，采用磁栅传感器，实时监测、控制孔深和钻头位置。【附图说明】图1为本技术的结构示意图。图2为图1中A的局部放大结构示意图。图3为压力传感器及气垫机构的俯视结构示意图。图4为气垫机构及侧板的分解结构示意图。图5为图1中的B向局部结构示意图。图6为纺丝机喷丝板的结构示意图。图7为图6中C的局部放大结构示意图。图8为单片机控制的原理结构示意图。图中:立柱1、连接板2、支座3、电主轴4、夹头5、压力传感器6、托板7、凹槽7-1、气体流通槽当前第1页1 2 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于启停技术的微孔钻削系统，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、设于支座上的钻削机构、设于底座上的气垫机构、三向压力传感器、单片机，钻削机构包括活动设置于支座上的竖直的支撑轴、设置于支撑轴上的摇臂、固定于支撑轴上的连接板、固定于连接板上的竖直的电主轴，电主轴穿过支座，在电主轴下端设有夹头，气垫机构位于电主轴的正下方，气垫机构包括位于底座上的气垫板、固定于气垫板上端面的托板，在托板的上端面设有凹槽，压力传感器固定于凹槽内，在托板的下端面设有气体流通槽，在托板的一侧设有与气体流通槽相通的进气嘴，在气垫板上密布有与气体流通槽相通的通气孔，压力传感器与单片机电连接，电主轴与单片机电连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨桂府，李开明，孙磊厚，杨扬，
申请(专利权)人：常州信息职业技术学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32