CN114939690B - 磁力钻大孔径加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了磁力钻大孔径加工装置，包括钻机装置、Z轴移动装置、平面极坐标移动装置、钻头保护装置以及角度倾斜装置，钻机装置通过丝杠和光杠与Z轴移动装置进行连接，Z轴移动装置通过上导轨嵌在磁力钻机架的环形凹槽中并可自由转动，平面极坐标移动装置上端固定于上导轨，下端固定于下导轨，其中下导轨通过环形架也与磁力钻机架立柱相连接，可拆卸的钻头保护装置连接在钻机装置的钻头部分，可拆卸的角度倾斜装置在外侧与磁力钻机架连接。本发明解决了现有技术中存在的磁力钻设备精准定位打孔困难，甚至在某些工作场景无法精准定位的问题，以及在部分工作场景中不能实现与设备所固定平面有一定角度偏差的打孔作业的问题。

Description

磁力钻大孔径加工装置

技术领域

本发明属于磁力钻技术领域，具体涉及一种磁力钻大孔径加工装置。

背景技术

在户外和高空作业安装大中型设备时，对于采用螺纹连接的设备需要提 前对即将安装物体的表面上进行钻孔，有些设备的安装需要像室内机床打孔 那样在材料表面精确打孔和攻丝，但一般手工工具无法做到精准钻孔；其次 在垂直钢结构打孔攻丝时，以及需要倒立打孔攻丝时，人们需要消耗大量体 力来固定钻孔机，或者根本无法固定打孔。工作实践迫切需要一种工具：一是它重量较轻，非常适合户外和高空作业；二是它开始钻孔攻丝时，能自己 吸附在钢结构上，不需要人工来固定它。磁力钻是一种能吸附在钢结构上进行钻孔、攻丝、绞孔的金属加工工具，能够很好地解决户外以及部分室内打 孔作业问题。

现有的磁力钻设备仍存在一些问题，如在进行钻孔时不易做到精准定位， 需要人工移动磁力钻进行定位。当磁力钻正放时，人工移动磁力钻进行定位 虽较为麻烦但仍可行，当需要使磁力钻进行倒立打孔攻丝时，采用人工移动 磁力钻进行精准定位打孔位置则变得极为困难。

对于扩孔加工，尤其需要扩孔加工的孔径较大的时候，一般需要大型机 床设备，配套使用较大钻削刀具进行加工，而现有磁力钻由于使用便捷性的 要求，一般设计的体积较小，并且配备的刀具驱动电机较小，因而不具备大 孔径扩孔加工能力。

此外，现有磁力钻设备只能在设备所处固定平面内进行打孔，当所处固 定平面与需要打孔位置存在一定角度偏差时，则现有磁力钻设备无法进行打 孔，即工作范围局限性较大。

综上所述，迫切需要一种能够进行精准定位并且能够进行倾斜角度打孔 的磁力钻来解决上述问题

发明内容

本发明的目的是提供一种磁力钻大孔径加工装置，解决了现有技术中存 在的磁力钻设备精准定位打孔困难，甚至在某些工作场景无法精准定位的问 题，以及在部分工作场景中不能实现与设备所固定平面有一定角度偏差的打 孔作业的问题。同时对于需要使用磁力钻进行扩孔加工的工况，本发明通过 Z轴移动装置、极坐标ρ方向移动机构和极坐标θ方向移动机构三个装置的 配合，通过在扩孔加工平面内沿待扩孔圆周方向的圆周插补运动和沿Z轴 (垂直待扩孔圆周方向)的进给运动实现采用扩孔加工，这个扩孔加工方法采用小驱动电机和较小钻削刀具，使用钻削或者铣削刀具侧面切削待扩孔加 工孔径侧面的方法，通过圆弧插补方式实现大孔径扩孔加工，有效解决了现 有磁力钻无法进行大孔径扩孔加工的问题。

本发明所采用的技术方案是，磁力钻大孔径加工装置，包括钻机装置、 Z轴移动装置、平面极坐标移动装置、钻头保护装置以及角度倾斜装置，钻 机装置通过丝杠和光杠与Z轴移动装置进行连接，Z轴移动装置通过上导轨 嵌在磁力钻机架的环形凹槽中并可自由转动，平面极坐标移动装置上端固定 于上导轨，下端固定于下导轨，其中下导轨通过环形架也与磁力钻机架立柱 相连接，可拆卸的钻头保护装置连接在钻机装置的钻头部分，可拆卸的角度 倾斜装置在外侧与磁力钻机架连接。

本发明技术方案的特点还在于，

钻机装置具体结构为：电钻电机、电机固定板和主轴减速器三者通过螺 栓螺母进行连接，主轴减速器底端伸出钻机主轴，钻机主轴与钻头连接。

Z轴移动装置具体结构为：两根丝杠和两根光杠在下半部分交替连接在 主轴减速器外壳上，丝杠与光杠上端穿过挡板A和挡板B固定在上滑块上；上滑块卡扣在上导轨侧面的滑槽中，上导轨通过上导轨托板B与机架连接 而保持高度不变，从而使上滑块和与其相连接的丝杠与光杠保持高度不变， 丝杠在主轴减速器外丝杠套筒中旋转时使主轴减速器上升或下降，从而使电 钻进行上下移动，主轴减速器上升或下降的同时带动与主轴减速器相固连的 下滑块，下滑块卡扣在下导轨侧面的滑槽中，从而使得下导轨也跟着进行相应的上下移动，下导轨两端嵌在环形架的环形凹槽内，进而带动环形架也进 行上下移动，环形架外侧伸出3个外滑块爪，嵌在机架立柱的凹槽内进行上 下滑动，丝杠与光杠上在挡板A、挡板B之间均固定有减速小齿轮，四个减速小齿轮分别与中心齿轮相啮合；四个减速小齿轮分别和丝杠和光杠相固 连。中心齿轮由Z轴电机通过行星减速器后带动旋转。行星减速器使用行星 轮对转速进行降低，通过中心齿轮输出。行星减速器外壳上有4根小凸柱起 到固定Z轴电机的作用。

平面极坐标移动装置的具体结构：分为极坐标ρ方向移动机构和极坐标 θ方向移动机构。

极坐标ρ方向移动机构：通过ρ电机的转动，使得上滑块、下滑块分别 在上导轨、下导轨上进行滑动，Z轴移动装置中的挡板A和挡板B与上滑 块固连，丝杠和光杠顶端与上滑块连接，上滑块两侧面开有滑槽，上滑块的 滑槽卡扣在上导轨侧面的滑槽中，上滑块中心处穿过有两根同步上导轨丝杠，通过上导轨丝杠的旋转使上滑块进行极坐标ρ方向移动，两根同步上导轨丝 杠两端均与上导轨托板B连接，上导轨丝杠其中一端末尾在设备整体中心附近，两根上导轨丝杠上各固定有一个上导轨丝杠传动齿轮，两个上导轨丝 杠传动齿轮在中间处与上导轨丝杠中间传动齿轮啮合，上导轨丝杠中间传动 齿轮所在轴的另一端为上传动锥齿轮A，通过与ρ电动机轴上的上传动锥齿 轮B啮合转动，钻机装置中的主轴减速器的外壳底部处与下滑块通过螺栓连接，下滑块中心挖有孔洞，使钻机主轴从孔洞中直接穿过下滑块，下滑块两 侧面也有滑槽，下滑块侧面的滑槽卡扣在下导轨侧面的滑槽中，下滑块中心 处穿过有两根同步下导轨丝杠，通过下导轨丝杠的旋转使下滑块进行极坐标 ρ方向移动，两根同步下导轨丝杠两端均与下导轨连接，下导轨丝杠其中一 端末尾在设备整体中心附近，两根下导轨丝杠上各固定有一个下导轨丝杠传 动齿轮，两个下导轨丝杠传动齿轮在中间处与下导轨丝杠中间传动齿轮啮合，下导轨丝杠中间传动齿轮所在轴的另一端为下传动锥齿轮A，通过与ρ电 机联动长花键上的下传动锥齿轮B啮合转动，上滑块与下滑块使用同一ρ 电机进行驱动，使上滑块、下滑块做到联动，从而使上滑块、下滑块同步在 极坐标ρ方向上进行移动，ρ电机通过ρ电机支撑机架固定，ρ电机支撑机 架上端固定于上导轨，ρ电机支撑机架下端通过ρ电机支撑机架支柱固定于 下导轨，ρ电机支撑机架下端使用套筒设计，套在ρ电机支撑机架支柱上，ρ 电机下方使用ρ电机联动长花键进行传动。

极坐标θ方向移动机构具体结构为：分别依靠上导轨、下导轨上的上导 轨末端齿轮和下导轨末端齿轮与上机架和环形架的环形凹槽内的上机架凹槽内齿轮和环形架凹槽内齿轮啮合完成θ方向运动，分为上下两个部分，上 半部分为上导轨末端的上导轨末端齿轮与上机架凹槽内的上机架凹槽内齿 轮啮合，上机架中有上机架大凹槽，上导轨与上导轨托板B卡在上机架大 凹槽中，上导轨托板B与上导轨托板A通过螺栓固连在一起，上导轨托板 A穿过机架，上导轨托板A和上机架的上表面之间通过推力轴承形成转动 副，上导轨托板A和上导轨托板B可承担部分竖直方向受力，上机架大凹 槽的中间部位又有上机架小凹槽，小凹槽中放置上机架凹槽内齿轮，与上导轨末端上导轨末端齿轮啮合，下半部分为下导轨末端的下导轨末端齿轮与环 形架中的环形架凹槽内齿轮啮合，其中环形架外侧伸出3个外滑块爪，与机 架立柱中的凹槽相配合，与上半部分相同，环形架中也有环形架大凹槽，下导轨的两端卡在环形架大凹槽中，旋转时下导轨可在环形架大凹槽内滑动。 环形架大凹槽的中间部位也有环形架小凹槽，环形架小凹槽中放置环形架内齿轮，与下导轨末端的下导轨末端齿轮啮合，上导轨末端小齿轮与下导轨末 端小齿轮都通过θ电机驱动，θ电机通过θ电机支撑机架和θ电机支撑机架 支柱固定，上端为θ电机支撑机架固定于上导轨，下端为θ电机支撑机架支 柱固定于下导轨，θ电机支撑机架下端同样使用套筒设计，使θ电机支撑机架下端套在θ电机支撑机架支柱上，θ电机下方使用θ电机联动长花键对丝 杠用传动锥齿轮进行传动，上导轨和下导轨的联动使得上导轨和下导轨同时同步进行转动。

钻头保护装置分为两部分，钻头保护装置上板的圆环部分通过螺纹连接 固定在钻机主轴末尾处，伸出长板部分为套筒形式，钻头保护装置下板的伸 出长板部分钻头保护转置上板伸出长板套住，下半部分圆环处放置轴承，轴 承内圈放置橡胶圈，钻头从橡胶圈中心穿过。

角度倾斜装置具体结构：磁力钻上机架顶部与磁力钻连接板固连，磁力 钻连接板上表面又伸缩套板相固连，伸缩套板末端与2个铰接套环铰接，2 个铰接套环套在角度倾斜机架的一侧立柱上。伸缩插板与伸缩套板以套筒形 式相连，伸缩插板的末端也与2个铰接套环铰接，2个铰接套环在角度倾斜 机架的另一侧立柱上，铰接套环后侧为紧定手轮，铰接套环在角度倾斜机架 立柱上上下移动从而调节磁力钻的倾斜角度。

本发明的有益效果是，解决现有磁力钻设备精准定位打孔困难的问题， 通过本发明可以在绝大多数工作场景进行精准定位打孔，并且在某些普通磁 力钻无法进行打孔的特殊工作场景也可以进行打孔作业，解决了如在部分工 作场景中不能实现与设备所固定平面有一定角度偏差的打孔作业的问题。本 发明磁力钻的创新性结构使得其可以在相对较大范围内实现任意孔径的加工，尤其适用于大孔径加工，具备了现有磁力钻所不具有的功能，从而可以 适应更加广泛的工作场景，可以满足更多的加工要求。

附图说明

图1为本新型结构磁力钻整体示意图；

图2为本新型结构磁力钻整体示意图；

图3(a)为本新型结构磁力钻顶面(局部为剖面)示意图；

图3(b)为Z轴电机及行星减速器等部分示意图；

图3(c)为Z轴电机及行星减速器外壳部分示意图；

图4为本新型结构磁力钻底面示意图；

图5为本新型结构磁力钻整体示意图；

图6为本新型结构磁力钻与角度倾斜装置示意图；

图7(a)为ρ方向移动机构丝杠与传动齿轮具体示意图；

图7(b)为θ方向移动机构、ρ方向移动机构与传动齿轮示意图；

图8为θ方向移动机构中内齿轮啮合具体示意图；

图9为环形架结构示意图。

其中，1.上机架，2.上滑块，3.上导轨，4.ρ电机支撑机架，5.机架立柱， 6.θ电机支撑机架，7.联轴器，8.机架底座，9.环形架，10.钻头保护装置下板， 11.减速小齿轮，12.挡板A，13.挡板B，14.丝杠，15.光杠，16.主轴减速器 外丝杠套筒，17.电钻电机，18.主轴减速器外光杠套筒，19.电机固定板，20. 主轴减速器，21.下导轨，22.钻头，23.ρ电机，24.θ电机，25.θ电机支撑机 架支柱，26.θ电机联动长花键，27.ρ电机联动长花键，28.上导轨托板A，29. 推力轴承，30.上滑块连接架，31.钻头保护装置上板，32.钻机主轴，33.上导 轨丝杠传动齿轮A，34.上传动锥齿轮A，35.上导轨丝杠中间传动齿轮，36. 上导轨丝杠传动齿轮B，37.电磁铁，38.下导轨丝杠，39.橡胶圈，40.下滑块， 41.钻头保护装置紧定螺钉，42.上机架凹槽内齿轮，43.ρ电机支撑机架支柱， 44.下导轨丝杠齿轮，45.环形架凹槽内齿轮，46.角度倾斜机架，47.铰接套环， 48.紧定手轮，49.固定杆，50.伸缩套板，51.伸缩插板，52.磁力钻连接板，53.角度倾斜机架立柱，54.上导轨丝杠，55.下导轨末端齿轮，56.上导轨末端齿 轮，57.中心齿轮，58.Z轴电机，59.行星减速器，60.小凸柱，61.ρ电动机轴， 62.上机架大凹槽，63.上机架小凹槽，64.环形架大凹槽，65.环形架小凹槽， 66.上导轨托板B，67.下导轨丝杠传动齿轮，68.上传动锥齿轮B，69.下传动锥齿轮A，70.下传动锥齿轮B，71.下导轨丝杠中间传动齿轮，72.下导轨丝 杠传动齿轮，73.外滑块爪。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明磁力钻大孔径加工装置，结构如图1所示，包括钻机装置、Z轴 移动装置、平面极坐标移动装置、钻头保护装置以及角度倾斜装置，钻机装 置通过丝杠14和光杠15与Z轴移动装置进行连接，Z轴移动装置通过上导 轨3嵌在磁力钻机架的环形凹槽中并可自由转动，平面极坐标移动装置上端 固定于上导轨3，下端固定于下导轨21，其中下导轨21通过环形架9也与磁力钻机架立柱5相连接，可拆卸的钻头保护装置连接在钻机装置的钻头部分，可拆卸的角度倾斜装置在外侧与磁力钻机架连接。平面极坐标移动装置 使钻机部分在磁力底座所在范围内任意移动从而做到精准定位，Z轴移动装 置可以使钻机部分由初始安全高度逐渐下降到工作高度进行打孔等作业。角度倾斜装置可使钻机倾斜一定的角度，从而进行特殊工作场景的打孔作业。

如图1所示：钻机装置具体结构为：电钻电机17、电机固定板19和主 轴减速器20三者通过螺栓螺母进行连接，主轴减速器20底端伸出钻机主轴 32，钻机主轴32与钻头22连接。电钻电机17启动后，经主轴减速器20增 大扭矩后钻机主轴32带动钻头22进行旋转，即可进行打孔工作。

如图1、图2、图3(a)、图3(b)、图3(c)、图5、图9所示：所述Z 轴移动装置具体结构为：两根丝杠14和两根光杠15在下半部分交替连接在 主轴减速器20外壳上，丝杠14与光杠15上端穿过挡板A12和挡板B13固 定在上滑块2上；上滑块2卡扣在上导轨3侧面的滑槽中，上导轨3通过上 导轨托板B 66与机架连接而保持高度不变，从而使上滑块2和与其相连接的丝杠14与光杠15保持高度不变。光杠15起到定位和平衡电钻的作用， 丝杠14在主轴减速器外丝杠套筒16中旋转时使主轴减速器20上升或下降， 从而使电钻进行上下移动，主轴减速器20上升或下降的同时带动与主轴减 速器20相固连的下滑块40，下滑块40卡扣在下导轨21侧面的滑槽中，从而使得下导轨21也跟着进行相应的上下移动，下导轨21两端嵌在环形架9 的环形凹槽内，进而带动环形架9也进行上下移动，环形架9外侧伸出3个 外滑块爪73，嵌在机架立柱5的凹槽内进行上下滑动，丝杠14与光杠15 上在挡板A 12、挡板B13之间均固定有减速小齿轮11，四个减速小齿轮11 分别与中心齿轮57相啮合；四个减速小齿轮11分别和丝杠14和光杠15相 固连。中心齿轮57由Z轴电机58通过行星减速器59后带动旋转。行星减 速器59使用行星轮对转速进行降低，通过中心齿轮57输出。行星减速器59 外壳上有4根小凸柱60起到固定Z轴电机58的作用。工作过程为Z轴电机 58提供动力，经过行星减速器减速后将动力输出到中心齿轮57，中心齿轮 57带动4个减速小齿轮11从而带动丝杠14和光杠15旋转，进而使主轴减速器20和钻头22下降进行打孔作业或上升复位。

平面极坐标移动装置的具体结构：分为极坐标ρ方向移动机构和极坐标 θ方向移动机构，两个机构各自由两个部分联动工作。

如图1、图3(a)、图3(b)、图3(b)、图4、图7(a)、图7(b)所 示：所述极坐标ρ方向移动机构：(主要包括ρ电机23、上滑块2、下滑块 40、上导轨3、下导轨21、上导轨丝杠54、下导轨丝杠38、两个上导轨丝杠传动齿轮33、36、两个下导轨丝杠传动齿轮67、72、上导轨丝杠中间传 动齿轮35、下导轨丝杠中间传动齿轮71、下传动锥齿轮A 69、下传动锥齿 轮B 70、ρ电机支撑机架4、ρ电机支撑机架支柱43、ρ电机联动长花键26 等)通过ρ电机23的转动，使得上滑块2、下滑块40分别在上导轨3、下 导轨21上进行滑动，Z轴移动装置中的挡板A 12和挡板B13与上滑块2 固连，丝杠14和光杠15顶端与上滑块2连接，上滑块2两侧面开有滑槽， 上滑块2的滑槽卡扣在上导轨3侧面的滑槽中，上滑块2中心处穿过有两根 同步上导轨丝杠54，通过上导轨丝杠54的旋转使上滑块2进行极坐标ρ方向移动，两根同步上导轨丝杠54两端均与上导轨托板B 66连接，上导轨丝 杠54其中一端末尾在设备整体中心附近，两根上导轨丝杠54上各固定有一 个上导轨丝杠传动齿轮A33、上导轨丝杠传动齿轮B36，上导轨丝杠传动齿 轮A33、上导轨丝杠传动齿轮B36在中间处与上导轨丝杠中间传动齿轮35 啮合，上导轨丝杠中间传动齿轮35所在轴的另一端为上传动锥齿轮A 34， 通过与ρ电动机轴61上的上传动锥齿轮B 68啮合转动，钻机装置中的主轴 减速器20的外壳底部处与下滑块40通过螺栓连接，下滑块40中心挖有孔 洞，使钻机主轴32从孔洞中直接穿过下滑块40，不影响钻头22的正常工作。 下滑块40两侧面也有滑槽，下滑块40侧面的滑槽卡扣在下导轨21侧面的 滑槽中，下滑块40与上滑块2工作原理相同，下滑块40中心处穿过有两根同步下导轨丝杠38，通过下导轨丝杠38的旋转使下滑块40进行极坐标ρ 方向移动，两根同步下导轨丝杠38两端均与下导轨21连接，下导轨丝杠38 其中一端末尾在设备整体中心附近，两根下导轨丝杠38上各固定有一个下 导轨丝杠传动齿轮67、下导轨丝杠传动齿轮72，两个下导轨丝杠传动齿轮 67、下导轨丝杠传动齿轮72在中间处与下导轨丝杠中间传动齿轮71啮合， 下导轨丝杠中间传动齿轮71所在轴的另一端为下传动锥齿轮A 69，通过与 ρ电机联动长花键27上的下传动锥齿轮B 70啮合转动，上滑块2与下滑块 40使用同一ρ电机23进行驱动，使上滑块2、下滑块40做到联动，从而使 上滑块2、下滑块40同步在极坐标ρ方向上进行移动，ρ电机23通过ρ电 机支撑机架4固定，ρ电机支撑机架4上端固定于上导轨3，ρ电机支撑机架 4下端通过ρ电机支撑机架支柱43固定于下导轨21，ρ电机支撑机架4下端 使用套筒设计，套在ρ电机支撑机架支柱43上，ρ电机23下方使用ρ电机 联动长花键26进行传动，此设计可以使当Z轴方向移动机构使上下导轨(3、 12)之间距离变化后不影响极坐标ρ方向移动机构工作。极坐标ρ方向移动 机构可以使上下滑块2、40及其附属部分通过上下导轨丝杠38的转动，沿 着上下导轨21从设备中心处移动到导轨末端(即ρ值最大处)，移动的最大 距离即为钻头22的最大工作范围。

如图1、图3(a)、图3(b)、图3(b)、图4、图8、图9所示：所述 极坐标θ方向移动机构具体结构为：(主要包括上导轨3、下导轨21、上导 轨末端齿轮56、下导轨末端齿轮55、环形架9、θ电机24、θ电机支撑机架 支柱25、θ电机联动长花键等)分别依靠上导轨3、下导轨21上的上导轨末端齿轮56和下导轨末端齿轮55与上机架1和环形架9的环形凹槽内的上机 架凹槽内齿轮42和环形架凹槽内齿轮45啮合完成θ方向运动，分为上下两 个部分，上半部分为上导轨3末端的上导轨末端齿轮56与上机架1凹槽内 的上机架凹槽内齿轮42啮合，上机架1中有上机架大凹槽62，上导轨3与 上导轨托板B 66卡在上机架大凹槽62中，上导轨托板B 66与上导轨托板A 28通过螺栓固连在一起，上导轨托板A 28穿过机架，上导轨托板A 28和上机架1的上表面之间通过推力轴承29形成转动副，上导轨托板A 28和上导 轨托板B 66可承担部分竖直方向受力从而使上导轨托板28和上导轨3可以 旋转，旋转时上导轨托板28与上导轨3两端在机架中的大凹槽中滑动。上 机架大凹槽62的中间部位又有上机架小凹槽63，小凹槽中放置上机架凹槽 内齿轮42，与上导轨3末端上导轨末端齿轮56啮合，下半部分为下导轨21 末端的下导轨末端齿轮55与环形架9中的环形架凹槽内齿轮45啮合，其中 环形架9外侧伸出3个外滑块爪73，与机架立柱5中的凹槽相配合，与上半 部分相同，环形架9中也有环形架大凹槽64，下导轨21的两端卡在环形架大凹槽64中，旋转时下导轨21可在环形架大凹槽64内滑动。环形架大凹 槽64的中间部位也有环形架小凹槽65，环形架小凹槽65中放置环形架内齿 轮45，与下导轨21末端的下导轨末端齿轮55啮合，上导轨3末端小齿轮与下导轨21末端小齿轮都通过θ电机24驱动，θ电机24通过θ电机支撑机架 6和θ电机支撑机架支柱25固定，上端为θ电机支撑机架6固定于上导轨3， 下端为θ电机支撑机架支柱25固定于下导轨21，θ电机支撑机架6下端同 样使用套筒设计，使θ电机支撑机架6下端套在θ电机支撑机架支柱25上， θ电机24下方使用θ电机联动长花键26对丝杠用传动锥齿轮35进行传动，上导轨3和下导轨21的联动使得上导轨3和下导轨21同时同步进行转动。 此设计可以做到当Z轴方向移动机构使上下导轨(3、12)之间距离变化时不影响极坐标θ方向移动机构工作。极坐标θ方向移动机构的设计可使上导 轨3与下导轨21同步绕磁力钻中心进行旋转，从而带动钻机进行极坐标θ 方向的运动。

如图1、图2、图5所示：钻头保护装置：当需要使用钻头保护装置时， 如当使用磁力钻进行扩孔或是使用磁力钻在相对固定平面有一定倾斜角度的表面钻孔时，通过本装置可以改善钻头22的受力情况从而保护钻头22。 不需要时可以取下本装置。

钻头保护装置分为两部分，钻头保护装置上板31的圆环部分通过螺纹 连接固定在钻机主轴32末尾处，伸出长板部分为套筒形式，钻头保护装置 下板10的伸出长板部分钻头保护转置上板伸出长板套住，使整个钻头保护 装置的长短可调，配合所使用的钻头调节长度，合适时用钻头保护装置紧定螺钉41固定长度。下半部分圆环处放置轴承，轴承内圈放置橡胶圈39，钻 头22从橡胶圈39中心穿过。当钻头22受到径向力时，钻头22保护装置的 套筒部分给予钻头22反作用力，保证其稳定性。

如图6所示：所述角度倾斜装置具体结构：使用角度倾斜机架46对磁 力钻进行平面内角度调整。磁力钻上机架1顶部与磁力钻连接板52固连， 磁力钻连接板52上表面又伸缩套板50相固连，伸缩套板50末端与2个铰 接套环47铰接，2个铰接套环47套在角度倾斜机架46的一侧立柱上。伸缩 插板51与伸缩套板50以套筒形式相连，伸缩插板51的末端也与2个铰接 套环47铰接，2个铰接套环47在角度倾斜机架46的另一侧立柱上，铰接套 环47后侧为紧定手轮48，铰接套环47在角度倾斜机架立柱53上上下移动 从而调节磁力钻的倾斜角度。当磁力钻调节至合适角度时，通过旋紧紧定手 轮48固定铰接套环47即可。当钻孔表面与磁力钻所固定的平面存在一定的 倾斜角度时，使用角度倾斜装置即可使钻头22垂直于待打孔表面。角度倾 斜装置使得磁力钻可以适应更复杂的工作情况。

加工平面：极坐标ρ方向移动机构与θ方向移动机构的相互配合使得磁 力钻在一定面积的圆形区域内随意移动，从而使磁力钻能适应更复杂的工作 情况。当需要精准定位打孔位置时，只需将磁力钻固定在大致位置即可，通 过电磁铁37使磁力钻吸附在待加工表面，通过使用平面极坐标移动装置调节钻头22的移动就能精准确定打孔位置。当需要大直径孔时，可以通过使 用极坐标θ方向移动机构使钻头22做圆周运动而进行扩孔，也可以利用钻 头22做圆周运动进行加工精度更高的铰孔。

加工斜面：当磁力钻固定的平面与待加工表面有角度倾斜时，可以使用 角度倾斜装置，通过角度倾斜机架46与电磁铁37将磁力钻整体固定在某一 平面上并使固定杆49平行于倾斜角度平面，调整铰接套环47在角度倾斜机 架立柱53上的位置使磁力钻底面平行于待加工表面即可。然后使用与加工 平面相同的方式对待加工物体进行加工即可。

如图4所示：磁力钻与角度倾斜装置的底部都设置有电磁铁37，使其可 吸附在磁性材料表面，按照具体工作情况使用即可。

Claims (3)

1.磁力钻大孔径加工装置，其特征在于，包括钻机装置、Z轴移动装置、平面极坐标移动装置、钻头保护装置以及角度倾斜装置，钻机装置通过丝杠(14)和光杠(15)与Z轴移动装置进行连接，Z轴移动装置通过嵌在磁力钻机架的环形凹槽中的上导轨(3)实现自由转动，平面极坐标移动装置上端固定于上导轨(3)，下端固定于下导轨(21)，其中下导轨(21)通过环形架(9)也与磁力钻机架立柱(5)相连接，可拆卸的钻头保护装置连接在钻机装置的钻头部分，可拆卸的角度倾斜装置在外侧与磁力钻机架连接；

所述钻机装置具体结构为：电钻电机(17)、电机固定板(19)和主轴减速器(20)三者通过螺栓螺母进行连接，主轴减速器(20)底端伸出钻机主轴(32)，钻机主轴(32)与钻头(22)连接；

所述Z轴移动装置具体结构为：两根丝杠(14)和两根光杠(15)在下半部分交替连接在主轴减速器20外壳上，丝杠(14)与光杠(15)上端穿过挡板A(12)和挡板B(13)固定在上滑块(2)上；上滑块(2)卡扣在上导轨(3)侧面的滑槽中，上导轨(3)通过上导轨托板B(66)与机架连接而保持高度不变，从而使上滑块(2)和与其相连接的丝杠(14)与光杠(15)保持高度不变，丝杠(14)在主轴减速器外丝杠套筒(16)中旋转时使主轴减速器(20)上升或下降，从而使电钻进行上下移动，主轴减速器(20)上升或下降的同时带动与主轴减速器(20)相固连的下滑块(40)，下滑块(40)卡扣在下导轨(21)侧面的滑槽中，从而使得下导轨(21)也跟着进行相应的上下移动，下导轨(21)两端嵌在环形架(9)的环形凹槽内，进而带动环形架(9)也进行上下移动，环形架(9)外侧伸出3个外滑块爪(73)，嵌在机架立柱(5)的凹槽内进行上下滑动，丝杠(14)与光杠(15)上在挡板A(12)、挡板B(13)之间均固定有减速小齿轮(11)，四个减速小齿轮(11)分别与中心齿轮(57)相啮合；四个减速小齿轮(11)分别和丝杠(14)和光杠(15)相固连，中心齿轮(57)由Z轴电机(58)通过行星减速器(59)后带动旋转，行星减速器(59)使用行星轮对转速进行降低，通过中心齿轮(57)输出，行星减速器(59)外壳上有4根小凸柱(60)起到固定Z轴电机(58)的作用；

所述平面极坐标移动装置的具体结构：分为极坐标ρ方向移动机构和极坐标θ方向移动机构；

所述极坐标ρ方向移动机构：通过ρ电机(23)的转动，使得上滑块(2)、下滑块(40)分别在上导轨(3)、下导轨(21)上进行滑动，Z轴移动装置中的挡板A(12)和挡板B(13)与上滑块(2)固连，丝杠(14)和光杠(15)顶端与上滑块(2)连接，上滑块(2)两侧面开有滑槽，上滑块(2)的滑槽卡扣在上导轨(3)侧面的滑槽中，上滑块(2)中心处穿过有两根同步上导轨丝杠(54)，通过上导轨丝杠(54)的旋转使上滑块(2)进行极坐标ρ方向移动，两根同步上导轨丝杠(54)两端均与上导轨托板B(66)连接，上导轨丝杠(54)其中一端末尾在设备整体中心附近，两根上导轨丝杠(54)上各固定有一个上导轨丝杠传动齿轮A(33)、上导轨丝杠传动齿轮B(36)，上导轨丝杠传动齿轮A(33)、上导轨丝杠传动齿轮B(36)在中间处与上导轨丝杠中间传动齿轮(35)啮合，上导轨丝杠中间传动齿轮(35)所在轴的另一端为上传动锥齿轮A(34)，上传动锥齿轮A(34)与ρ电动机轴(61)上的上传动锥齿轮B(68)啮合转动，钻机装置中的主轴减速器(20)的外壳底部处与下滑块(40)通过螺栓连接，下滑块(40)中心挖有孔洞，使钻机主轴(32)从孔洞中直接穿过下滑块(40)，下滑块(40)两侧面也有滑槽，下滑块(40)侧面的滑槽卡扣在下导轨(21)侧面的滑槽中，下滑块(40)中心处穿过有两根同步下导轨丝杠(38)，通过下导轨丝杠(38)的旋转使下滑块(40)进行极坐标ρ方向移动，两根同步下导轨丝杠(38)两端均与下导轨(21)连接，下导轨丝杠(38)其中一端末尾在设备整体中心附近，两根下导轨丝杠(38)上各固定有一个下导轨丝杠传动齿轮A(67)、下导轨丝杠传动齿轮B(72)，下导轨丝杠传动齿轮A(67)、下导轨丝杠传动齿轮B(72)在中间处与下导轨丝杠中间传动齿轮(71)啮合，下导轨丝杠中间传动齿轮(71)所在轴的另一端为下传动锥齿轮A(69)，下传动锥齿轮A(69)与ρ电机联动长花键(27)上的下传动锥齿轮B(70)啮合转动，上滑块(2)与下滑块(40)使用同一ρ电机(23)进行驱动，使上滑块(2)、下滑块(40)做到联动，从而使上滑块(2)、下滑块(40)同步在极坐标ρ方向上进行移动，ρ电机(23)通过ρ电机支撑机架(4)固定，ρ电机支撑机架(4)上端固定于上导轨(3)，ρ电机支撑机架(4)下端通过ρ电机支撑机架支柱(43)固定于下导轨(21)，ρ电机支撑机架(4)下端使用套筒设计，套在ρ电机支撑机架支柱(43)上，ρ电机(23)下方使用ρ电机联动长花键(27)进行传动；

所述极坐标θ方向移动机构具体结构为：分别依靠上导轨(3)、下导轨(21)上的上导轨末端齿轮(56)和下导轨末端齿轮(55)与上机架(1)和环形架(9)的环形凹槽内的上机架凹槽内齿轮(42)和环形架凹槽内齿轮(45)啮合完成θ方向运动，分为上下两个部分，上半部分为上导轨(3)末端的上导轨末端齿轮(56)与上机架(1)环形凹槽内的上机架凹槽内齿轮(42)啮合，上机架(1)中有上机架大凹槽(62)，上导轨(3)与上导轨托板B(66)卡在上机架大凹槽(62)中，上导轨托板B(66)与上导轨托板A(28)通过螺栓固连在一起，上导轨托板A(28)穿过机架，上导轨托板A(28)和上机架(1)的上表面之间通过推力轴承(29)形成转动副，上导轨托板A(28)和上导轨托板B(66)可承担部分竖直方向受力，上机架大凹槽(62)的中间部位又有上机架小凹槽(63)，上机架小凹槽中放置上机架凹槽内齿轮(42)，其与上导轨(3)末端上导轨末端齿轮(56)啮合，下半部分为下导轨(21)末端的下导轨末端齿轮(55)与环形架(9)中的环形架凹槽内齿轮(45)啮合，其中环形架(9)外侧伸出3个外滑块爪(73)，与机架立柱(5)中的凹槽相配合，与上半部分相同，环形架(9)中也有环形架大凹槽(64)，下导轨(21)的两端卡在环形架大凹槽(64)中，旋转时下导轨(21)可在环形架大凹槽(64)内滑动，环形架大凹槽(64)的中间部位也有环形架小凹槽(65)，环形架小凹槽(65)中放置环形架内齿轮(45)，与下导轨(21)末端的下导轨末端齿轮(55)啮合，上导轨末端齿轮(56)与下导轨末端齿轮(55)都通过θ电机(24)驱动，θ电机(24)通过θ电机支撑机架(6)和θ电机支撑机架支柱(25)固定，上端为θ电机支撑机架(6)固定于上导轨(3)，下端为θ电机支撑机架支柱(25)固定于下导轨(21)，θ电机支撑机架(6)下端同样使用套筒设计，使θ电机支撑机架(6)下端套在θ电机支撑机架支柱(25)上，θ电机(24)下方使用θ电机联动长花键(26)对下导轨末端齿轮(55)进行传动，上导轨(3)和下导轨(21)的联动使得上导轨(3)和下导轨(21)同时同步进行转动。

2.根据权利要求1所述的磁力钻大孔径加工装置，其特征在于，所述钻头保护装置分为上半部分和下半部分这两部分，钻头保护装置上半部分包括钻头保护装置上板(31)，钻头保护装置上板(31)的圆环部分通过螺纹连接固定在钻机主轴(32)上端，伸出长板部分为套筒形式，下半部分结构为：包括钻头保护装置下板(10)，钻头保护装置上板(31)的伸出长板部分被钻头保护装置下板(10)的伸出长板部分套住，下半部分圆环处放置轴承，轴承内圈放置橡胶圈(39)，钻头(22)从橡胶圈(39)中心穿过。

3.根据权利要求1所述的磁力钻大孔径加工装置，其特征在于，所述角度倾斜装置具体结构：上机架(1)顶部与磁力钻连接板(52)固连，磁力钻连接板(52)上表面与伸缩套板(50)相固连，伸缩套板(50)末端与2个铰接套环(47)铰接，2个铰接套环(47)套在角度倾斜机架(46)的一侧两个立柱上，伸缩插板(51)与伸缩套板(50)以套筒形式相连，伸缩插板(51)的末端也与2个铰接套环(47)铰接，2个铰接套环(47)在角度倾斜机架(46)的另一侧两个立柱上，铰接套环(47)后侧为紧定手轮(48)，铰接套环(47)在角度倾斜机架立柱(53)上上下移动从而调节磁力钻的倾斜角度。