一种行程可调的微钻驱动装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种行程可调的微钻驱动装置，属于精密机械技术领域。包括壳体、中间套和柱塞，中间套固定在壳体内，中间套与壳体之间形成一进气通道，柱塞的上端具有一个与中间套内壁之间转动连接的活塞，柱塞的中部具有一叶轮，柱塞的下端与中间套之间连接有一调节套，调节套上端与活塞下端之间形成一驱动气腔，中间套上具有若干个连通驱动气腔和进气通道的进气孔，柱塞内具有上端贯穿柱塞上端面的气流往返通道，中间套的顶部固定连接有封堵中间套上端开口的盖板，盖板下端面与柱塞上端面之间形成一个连通气流往返通道的受压气腔，柱塞的中部开设有若干个连通气流往返通道的功能孔；柱塞下端具有微钻安装头。本实用新型专利技术具有作业效率高等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种行程可调的微钻驱动装置
本技术属于精密机械
，涉及一种行程可调的微钻驱动装置。
技术介绍
PCB板是又称为印制电路板、印刷线路板，是重要的电子部件，也是电子元器件的支撑体和电气连接的载体，随着高度集成电路板的快速发展，PCB板越来越趋于小、薄、精，对其进行开孔、铣槽等加工用的微型螺刀、铣刀等钻头也趋于精细化，而控制钻头旋转、伸缩的驱动机构的要求也越来越高。具体而言，钻头的精细化使其强度降低，易断、易损、易形变等问题严重影响了钻头的使用寿命；传统的钻头驱动机构是多元控制机构的集成，适用于自动化生产的过程中占用空间大，其一般包括驱使微钻旋转的旋转驱动单元和控制微钻纵向进给/出刀的进刀驱动单元，自动化生产过程中不仅需要对两个驱动单元进行协调配合，而且为了减小钻头的冲击力，钻头一直保持一定的旋转速度，通过纵向往复运动配合PCB板的平移和切换实现PCB板的连续加工，钻头始终处于高热、高强度作业状态，对钻头的使用寿命影响极大。另外，在加工过程中，无论是进刀或出刀，钻头都以相对恒定的高转速(忽视与板接触时转速的变化，可以认定其转速是恒定的)直接与PCB板接触，这种接触方式造成如下问题：1)、切削热瞬间产生对PCB加工处造成局部热形变；2)、冲击力较大会导致PCB定位难度的增大和PCB板(尤其是微型PCB板的加工过程中定位强度不会太高)的错位；3)、PCB板与钻头之间由于没有纵向缓冲而对PCB板造成高强度“切割”，使PCB板开孔或开槽缘部毛刺/毛边较大，通常需要二次修复去毛刺，对加工效率、加工精度和加工质量都有负面影响；4)、在进刀初期，由于微钻尚未与板材之间实现“吃丝”，微钻端部阻力使同轴度受负面影响，容易造成刀头的剧烈磨损、崩刃和断刀情况的发生，因微钻的前角、后角、锋角以及螺旋角的存在使微钻受到偏离轴线的应力较大，容易发生微钻中段形变，同轴度受影响后将大幅影响微钻的使用寿命和加工精度。散热也是延长微钻使用寿命的重要因素，现有的驱动微钻旋转的设备并没有对微钻进行有效散热的手段。
技术实现思路
本技术的目的是针对现有的技术存在的上述问题，提供一种行程可调的微钻驱动装置，本技术所要解决的技术问题是通过气动的方式实现微钻驱动头的往复行程可调。本技术的目的可通过下列技术方案来实现：一种行程可调的微钻驱动装置，其特征在于，包括壳体、中间套、柱塞和高压气源，所述中间套固定在壳体内，所述中间套的外壁与壳体内壁之间形成一进气通道，所述柱塞的上端具有一个与中间套内壁之间转动连接的活塞，所述柱塞的中部具有一叶轮，所述柱塞的下端与中间套之间连接有一调节套，所述调节套与中间套之间螺纹连接，所述调节套与柱塞之间滑动连接，所述调节套上端与活塞下端之间形成一驱动气腔，所述中间套上具有若干个连通驱动气腔和进气通道的进气孔，所述柱塞内具有上端贯穿柱塞上端面的气流往返通道，所述中间套的顶部固定连接有封堵中间套上端开口的盖板，所述盖板下端面与柱塞上端面之间形成一个连通气流往返通道的受压气腔，所述柱塞的中部开设有若干个连通气流往返通道的功能孔，所述功能孔能够在柱塞下行时连通外界与气流往返通道，所述功能孔能够在柱塞上行时连通驱动气腔与气流往返通道；所述柱塞下端具有微钻安装头。进一步的，所述叶轮包括周向均匀开设在柱塞中部的若干导流凸筋，所述导流凸筋呈螺旋状。进一步的，所述叶轮的直径由上至下逐渐减小。进一步的，各进气孔周向均匀分布在中间套上，所述进气孔的轴线与中间套的径线之间呈锐角。进一步的，所述壳体的上端具有连通进气通道的接管，所述高压气源直接或间接连接所述接管。进一步的，所述调节套上端面具有橡胶材质的限位缓冲垫。工作过程如下：柱塞上行，微钻旋转出刀：此时功能孔连通外界，驱动气腔与受压气腔被隔断，气流经高压气源、接管、进气通道、进气孔，由进气孔进入驱动气腔时，高压气流作用在叶轮上，使柱塞旋转的同时，驱动气腔容积增大而使柱塞上行，柱塞在功能孔与驱动气腔相通且克服柱塞上行惯性力时停止上行。对应微钻的工作状态为：完成开孔等加工后，微钻以缓慢旋转并上行的动作实现出刀直至微钻与PCB板脱离。柱塞下行，微钻旋转进给：此时功能孔连通驱动气腔与受压气腔，气流经高压气源、接管、进气通道、进气孔、驱动气腔、功能孔、气流往返通道和受压气腔，由于受压气腔内柱塞的受压面大于驱动气腔内柱塞的受压面，即柱塞上端受压面为活塞上端面，而柱塞中部受到的驱使柱塞上行的受压面为柱塞中段截面与活塞截面的差值，使柱塞受到受压气腔较大的下压力而下行，柱塞下行过程受压气腔扩容较大，气流较大，气流作用在叶轮上使叶轮和柱塞旋转的扭矩较大，柱塞高速旋转并下行，当功能孔与外界相通时，柱塞下行压力瞬减而逐渐停止下行。对应微钻的工作状态为：微钻高速下行并旋转的动作时限微钻的进给，对PCB板进行加工。排气：柱塞下行至功能孔与外界相通时，受压气腔内泄压，气流由受压气腔、气流往返通道、功能孔排出至外界。柱塞和连接在柱塞下端的微钻循环如下工作状态：快速旋转并下行进行进给作业、缓慢旋转并上行完成出刀。由于叶轮为上端直径大于下端直径的锥形，在柱塞下行过程中，叶轮与中间套之间的间隙逐渐减小，叶轮受力面逐渐增大，且不参与对叶轮进行驱动的气流逐渐减小，使柱塞旋转速度逐渐加快，转速由慢至快对PCB板进行加工，以减小微钻对PCB板的冲击，降低微钻进入PCB板前刀具与PCB板之间的冲击力，能够极大的消除高速切割造成的刀具受损和急剧升温；在柱塞上行过程中，叶轮与中间套之间的间隙逐渐增大，叶轮受力面逐渐减小，且不参与对叶轮进行驱动的气流逐渐增大，使柱塞旋转扭矩逐渐减小，转速由快至慢实现微钻对PCB板加工后的出刀。调节套能够通过旋转改变限位缓冲垫相对中间套的位置，从而使柱塞的下行极限位置被改变，即功能孔连通外界的时机被改变，进而实现柱塞纵向往返幅度的调节；在发生故障时，柱塞下行至极限位置，叶轮的下端与限位缓冲垫接触实现柱塞下行止停，而正常工作过程中，由于在柱塞下行接近极限位置时已经开始对受压腔进行泄压，限位缓冲垫受到的压力也不会很大，可以通过调节气压和调节套的位置，实现限位缓冲垫与叶轮的免接触。由于本驱动头上下行和旋转均为“软驱动”，冲击力小，柱塞上下运行过程中速度保持连贯渐变，转速也保持与工作需要适配的渐变，大幅降低了柱塞工作周期的时长，进而提高了自动化加工过程中的加工效率。本微钻驱动头相比现有的微钻驱动方式具有如下优点：1、将壳体与机床或机械手执行端连接，接管连接高压气源，可实现动力源(气泵)与驱动头之间的分置，对驱动头的操作空间有很大的提升，减少了驱动头的空间占用，减轻了机械手执行手臂的承重，简化了自动化生产线在线结构，应对小尺寸PCB板的加工可更大密度的实现多点同步加工。2、应对PCB板越来越小、越来越薄的趋势，本驱动头可实现“高频小幅”作业，“小幅”是指在薄板加工所需的进给距离小；自动化生产过程中可实现一板多机同时作业。3、柱塞和连接在柱塞上的微钻在整个工作过程中不受驱动件刚性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种行程可调的微钻驱动装置，其特征在于，包括壳体(1)、中间套(2)、柱塞(3)和高压气源，所述中间套(2)固定在壳体(1)内，所述中间套(2)的外壁与壳体(1)内壁之间形成一进气通道(51)，所述柱塞(3)的上端具有一个与中间套(2)内壁之间转动连接的活塞(31)，所述柱塞(3)的中部具有一叶轮(32)，所述柱塞(3)的下端与中间套(2)之间连接有一调节套(4)，所述调节套(4)与中间套(2)之间螺纹连接，所述调节套(4)与柱塞(3)之间滑动连接，所述调节套(4)上端与活塞(31)下端之间形成一驱动气腔(52)，所述中间套(2)上具有若干个连通驱动气腔(52)和进气通道(51)的进气孔(53)，所述柱塞(3)内具有上端贯穿柱塞(3)上端面的气流往返通道(54)，所述中间套(2)的顶部固定连接有封堵中间套(2)上端开口的盖板(21)，所述盖板(21)下端面与柱塞(3)上端面之间形成一个连通气流往返通道(54)的受压气腔(56)，所述柱塞(3)的中部开设有若干个连通气流往返通道(54)的功能孔(55)，所述功能孔(55)能够在柱塞(3)下行时连通外界与气流往返通道(54)，所述功能孔(55)能够在柱塞(3)上行时连通驱动气腔(52)与气流往返通道(54)；所述柱塞(3)下端具有微钻安装头(33)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种行程可调的微钻驱动装置，其特征在于，包括壳体(1)、中间套(2)、柱塞(3)和高压气源，所述中间套(2)固定在壳体(1)内，所述中间套(2)的外壁与壳体(1)内壁之间形成一进气通道(51)，所述柱塞(3)的上端具有一个与中间套(2)内壁之间转动连接的活塞(31)，所述柱塞(3)的中部具有一叶轮(32)，所述柱塞(3)的下端与中间套(2)之间连接有一调节套(4)，所述调节套(4)与中间套(2)之间螺纹连接，所述调节套(4)与柱塞(3)之间滑动连接，所述调节套(4)上端与活塞(31)下端之间形成一驱动气腔(52)，所述中间套(2)上具有若干个连通驱动气腔(52)和进气通道(51)的进气孔(53)，所述柱塞(3)内具有上端贯穿柱塞(3)上端面的气流往返通道(54)，所述中间套(2)的顶部固定连接有封堵中间套(2)上端开口的盖板(21)，所述盖板(21)下端面与柱塞(3)上端面之间形成一个连通气流往返通道(54)的受压气腔(56)，所述柱塞(3)的中部开设有若干个连通气流往返通道(54)的功能孔(55)，所述功能孔(55)能够在柱塞(3)下行时连通外界与气流往返通道(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王波，
申请(专利权)人：湖北科技学院，
类型：新型
国别省市：湖北;42