坦克座圈定位销孔用钻机及加工坦克座圈定位销孔的方法

摘要

本发明提供一种坦克座圈定位销孔用钻机，其包括转向装置、升降装置、伸缩装置、钻孔装置、扇形连接板和电控系统，转向装置包括大梁、第一伺服电机和摆动轴，大梁上固连有电控系统和扇形连接板，摆动轴与升降装置中的摆臂固连；升降装置还包括第三伺服电机、第二减速器、第二丝杠和第二螺母，第二螺母与伸缩装置中的滑座固连；伸缩装置还包括第四伺服电机、第三减速器、第一丝杠和第一螺母，第一螺母与钻孔装置中的主轴箱固连；钻孔装置包括主轴箱、第二伺服电机、第一减速器和钻削主轴。该发明包括四个自由度，能实现坦克座圈定位销孔的自动加工，提高了定位销孔的加工质量，减轻了工人的劳动强度，并能保证产品质量的一致性。

说明书

技术领域

本发明属于机械技术领域，具体涉及一种加工坦克座圈定位销孔用钻机及其加工坦克座圈定位销孔的方法。

背景技术

坦克车的座圈位于炮塔下部，距炮塔安装座圈900mm左右，座圈上有两个定位销孔，必须在安装现场与相关连接件一同加工。在安装座圈时，其周围已安装完各种覆盖件，故座圈定位销孔的加工难度很大。

以往座圈定位销孔的加工多采用手电钻加加长杆钻头的方法，其缺点为：1)加工精度低；2)工作条件差；3)操作者的经验对结果的影响大。

发明内容

本发明提供了一种加工坦克座圈定位销孔用钻机，该发明能实现座圈定位销孔的自动加工。同时本发明还提供了一种加工坦克座圈定位销孔的方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种加工坦克座圈定位销孔用钻机，其包括转向装置、升降装置、伸缩装置、钻孔装置、扇形连接板和电控系统，所述转向装置包括大梁、第一伺服电机和摆动轴，所述大梁上固连有所述电控系统，所述扇形连接板分别固连在所述大梁两端，所述摆动轴通过所述大梁内的滚动轴承进行支撑，所述第一伺服电机与所述摆动轴的第一端固连，所述摆动轴第二端与所述升降装置中的摆臂固连；所述升降装置还包括第三伺服电机、第二减速器、第一减速器连接板、第二丝杠、第二螺母、第三滚动导轨、第三滚动导轨滑座、第四滚动导轨和第四滚动导轨滑座，所述摆臂的端面与所述第一减速器连接板固连，所述第三伺服电机与固连于所述第一减速器连接板上的第二减速器相连，所述第二减速器与所述第二丝杠相连，所述第二丝杠与所述第二螺母相啮合构成螺纹副，所述第二螺母与所述伸缩装置中的滑座固连，以实现所述伸缩装置的升降；所述第三滚动导轨与所述第四滚动导轨安装于所述摆臂上，所述第三滚动导轨滑座、第四滚动导轨滑座分别与所述第三滚动导轨、所述第四滚动导轨构成滑动副，所述第三滚动导轨滑座、第四滚动导轨滑座分别与所述滑座固连，以对所述伸缩装置的运动起到导向作用；所述伸缩装置还包括第四伺服电机、第三减速器、第二减速器连接板、第一丝杠、第一螺母、第一滚动导轨滑座、第一滚动导轨、第二滚动导轨和第二滚动导轨滑座，所述滑座的端面与所述第二减速器连接板固连，所述第四伺服电机与固连于所述第二减速器连接板上的第三减速器相连，所述第三减速器与所述第一丝杠相连，所述第一丝杠与所述第一螺母相啮合构成螺纹副，所述第一螺母与所述钻孔装置中的主轴箱固连，以实现所述钻孔装置的伸缩；所述第一滚动导轨与所述第二滚动导轨安装于所述滑座上，所述第一滚动导轨滑座、第二滚动导轨滑座分别与所述第一滚动导轨、所述第二滚动导轨构成滑动副，所述第一滚动导轨滑座、第二滚动导轨滑座分别与所述主轴箱固连，以对所述钻孔装置的运动起到导向作用；所述钻孔装置还包括第二伺服电机、第一减速器和钻削主轴，所述第二伺服电机与所述第一减速器相连，所述第一减速器与所述钻削主轴相连，所述钻削主轴通过所述主轴箱内的滚动轴承进行支撑，所述钻削主轴的端面设有中央圆锥盲孔，中央圆锥盲孔的底部设有与其相配合的矩形盲孔，矩形盲孔与钻头扁尾配合以传递扭矩。

优选地，所述扇形连接板的外轮廓与坦克车炮塔安装座圈的止口构成间隙配合，所述扇形连接板上设有两个贯穿圆柱孔，并通过螺栓将所述大梁固定在坦克车炮塔安装座圈安装面上；所述大梁为菱形方管，所述大梁上设有铅垂圆柱孔，该孔轴线与所述大梁的铅垂中心线重合，所述大梁的铅垂孔内安装有滚动轴承。

优选地，所述摆臂为矩形方管，所述第三滚动导轨和所述第四滚动导轨均与所述摆臂的中心线平行，所述第二丝杠的轴线位于所述第三滚动导轨和所述第四滚动导轨的对称平面内；所述第一滚动导轨和所述第二滚动导轨彼此平行且均与第三滚动导轨垂直，所述第一丝杠的轴线位于所述第一滚动导轨和所述第二滚动导轨的对称平面内；所述钻削主轴的轴线与第一滚动导轨和第二滚动导轨平行，所述主轴箱设有铅垂向圆柱孔，圆柱孔两端均设有滚动轴承，所述第一减速器的壳体固定在所述主轴箱的端面上。

优选地，所述第一伺服电机、所述第二伺服电机、所述第三伺服电机、所述第四伺服电机均与所述电控系统构成电连接，各伺服电机均内置编码器且带抱闸，所述第四伺服电机设有钻削进给速度模式和快进快退模式。

优选地，坐标系原点设定过程为：调节所述摆臂的中心线与所述大梁的中心线垂直，使所述滑座运动至距所述大梁中心线最近的极限位置，且所述主轴箱位于上极限位置，此时所述钻削主轴的轴线与所述钻削主轴下端面的交点位置设为坐标原点，设此时所述第一伺服电机、所述第三伺服电机、所述第四伺服电机的内置编码器的示值为0。

另一方面，本发明还提供一种坦克座圈定位销孔用钻机加工坦克座圈定位销孔的方法，其包括以下步骤：

S1、利用天车将坦克座圈定位销孔用钻机吊到坦克车炮塔安装座圈安装面上，调整位置使所述扇形连接板上的四个贯穿圆柱孔与炮塔安装座圈上的相应圆柱孔同轴线，将坦克座圈定位销孔用钻机与坦克车炮塔安装座圈固定在一起；S2、将钻头安装到所述钻削主轴上，启动所述电控系统使所述钻削主轴的轴线与下端面的交点处于坐标系原点位置处；S3、启动所述第一伺服电机，通过所述摆动轴带动所述摆臂转动至设定角度，所述第一伺服电机制动并锁紧；S4、启动所述第三伺服电机，通过所述第二减速器、所述第二丝杠、所述第二螺母带动所述滑座移动至设定位置，所述第三伺服电机制动并锁紧；S5、按快进快退启动所述第四伺服电机，通过所述第三减速器、所述第一丝杠、所述第一螺母带动所述主轴箱移动至设定位置，所述第四伺服电机改为钻削进给速度模式；S6、启动所述第二伺服电机，通过所述第一减速器、所述钻削主轴带动所述钻头旋转，当被加工孔达到加工深度后，按快进快退模式启动所述第四伺服电机，使所述主轴箱快速返回原位，所述第四伺服电机、所述第二伺服电机制动，定位销孔加工完成。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

该发明能实现坦克座圈定位销孔的自动加工，提高了定位销孔的加工质量，减轻了工人的劳动强度，并能保证产品质量的一致性。

附图说明

图1为本发明的加工坦克座圈定位销孔用钻机俯视图；

图2为本发明的图1的A-A剖视图；

图3为本发明的图2的B-B剖视图；以及

图4为本发明的图1的C-C剖视图。

图中：

1、4-扇形连接板；2-大梁；3-第一伺服电机；5-主轴箱；6-第一减速器；7-第二伺服电机；8-第一滚动导轨滑座；9-第一滚动导轨；10-滑座；11-第三伺服电机；12-第二减速器；13-第一减速器连接板；14-摆臂；15-第二滚动导轨；16-第二滚动导轨滑座；17-第四伺服电机；18-第三减速器；19-第二减速器连接板；20、22-滚动轴承；21-钻削主轴；23-第一丝杠；24-第三滚动导轨滑座；25-第三滚动导轨；26-第二丝杠；27-第四滚动导轨滑座；28-第四滚动导轨；29-第一螺母；30-第二螺母；31-电控系统；32、33-滚动轴承；34-摆动轴。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的为，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。为便于读者理解，依据图1中的方位，对装置进行描述。

在附图1～图4所示的一种加工坦克座圈定位销孔用钻机示意图中，该钻机包括转向装置、升降装置、伸缩装置、钻孔装置、扇形连接板和电控系统，包括转向装置的转动自由度，升降装置的移动自由度，伸缩装置的移动自由度和钻孔装置的转动自由度，电控系统31位于大梁2的上表面。转向装置包括大梁2、第一伺服电机3和摆动轴34，大梁2为一个菱形方管，扇形连接板1固连在大梁2上表面一侧并悬伸出大梁2之外，扇形连接板4固连在大梁2上表面的另一侧并悬伸出大梁2之外，扇形连接板1、4的外沿轮廓与坦克车炮塔安装座圈的止口构成间隙配合，扇形连接板1、4上各有两个贯穿圆柱孔，该孔用于通过螺栓将大梁2固定在坦克车炮塔安装座圈安装面上。大梁2上有一个铅垂圆柱孔，该孔轴线与大梁2的铅垂中心线重合，在大梁2的铅垂孔内安装滚动轴承32、33，摆动轴34插入滚动轴承32、33的内环内孔，摆动轴34的上端与第一伺服电机3的输出轴固连，摆动轴34的下端面与升降装置中的摆臂14的上端面固连。第一伺服电机3带动摆臂14转动，能实现升降装置的转动。

除摆臂14外，升降装置还包括第三伺服电机11、第二减速器12、第一减速器连接板13、第二丝杠26、第二螺母30、第三滚动导轨25、第三滚动导轨滑座24、第四滚动导轨28和第四滚动导轨滑座27，摆臂14为一个矩形方管，在摆臂14的一侧面分别固连第三滚动导轨25和第四滚动导轨28，第三滚动导轨滑座24滑动安装在第三滚动导轨25上，第四滚动导轨滑座27滑动安装在第四滚动导轨28上，第三滚动导轨25和第四滚动导轨28彼此平行且均与摆臂14中心线平行。第一减速器连接板13固连在摆臂14的端面上并从一侧悬伸出摆臂14之外，第一减速器连接板13的悬伸处有一个直径略大于第二丝杠26外圆的圆柱孔，第二丝杠26穿过该孔且一端与第二减速器12的输出轴固连，第二减速器12的壳体固定在第一减速器连接板13的一端面上，第三伺服电机11的输出轴与第二减速器12的输入轴固连，第三伺服电机11的壳体固定在第二减速器12壳体上。第二丝杠26的轴线位于第三滚动导轨25和第四滚动导轨28的对称平面内，第二丝杠26与第二螺母30相啮合构成螺纹副，第二螺母30固定在伸缩装置中的滑座10的侧面。当第三伺服电机11驱动时，经第二减速器12、第二丝杠26、第二螺母30、滑座10传动，能实现伸缩装置的移动。

滑座10的一侧面分别与第三滚动导轨滑座24和第四滚动导轨滑座27固连并分别向上和向下悬伸出第三滚动导轨滑座24和第四滚动导轨滑座27之外，在滑座10的另一侧面上分别固连第一滚动导轨9和第二滚动导轨15，第一滚动导轨9和第二滚动导轨15彼此平行且均与第三滚动导轨25、第四滚动导轨28垂直。

伸缩装置还包括第四伺服电机17、第三减速器18、第二减速器连接板19、第一丝杠23、第一螺母29、第一滚动导轨滑座8、第一滚动导轨9、第二滚动导轨15和第二滚动导轨滑座16，第二减速器连接板19固连在滑座10的上端面并从一侧悬伸出滑座10之外，在第二减速器连接板19的悬伸处有一个铅垂向直径略大于第一丝杠23外圆的圆柱孔，第一丝杠23穿过该孔且一端与第三减速器18的输出轴固连，第三减速器18的壳体固定在第二减速器连接板19的一端面上，第四伺服电机17的输出轴与第三减速器18的输入轴固连，第四伺服电机17的壳体固定在第三减速器18壳体上。第一滚动导轨滑座8滑动安装在第一滚动导轨9上，第二滚动导轨滑座16滑动安装在第二滚动导轨15上。第一丝杠23与第一螺母29相啮合构成螺纹副，第一螺母29固定在主轴箱5的一侧面。第一丝杠23的轴线位于第一滚动导轨9和第二滚动导轨15的对称平面内。当第四伺服电机17驱动时，经第三减速器18、第一丝杠23、第一螺母29、主轴箱5的传动，能实现钻孔装置的移动。

钻孔装置中的主轴箱5的一侧面分别与第一滚动导轨滑座8和第二滚动导轨滑座16固连，钻孔装置还包括第二伺服电机7、第一减速器6和钻削主轴21，主轴箱5上有一个铅垂向圆柱孔，孔内分别安装滚动轴承20、22，钻削主轴21插入滚动轴承20、22的内环内孔，钻削主轴21的下端悬伸出主轴箱5之外。钻削主轴21的轴线与第一滚动导轨9和第二滚动导轨15平行，在钻削主轴21的下部有一个中央圆锥盲孔，该圆锥孔底部有一个矩形盲孔，钻削主轴21上的中央圆锥盲孔的大端位于钻削主轴21下端面，钻削主轴21的中央圆锥盲孔与矩形盲孔贯通。钻削主轴21的中央圆锥盲孔与钻头的外圆锥面相配合，矩形盲孔与钻头扁尾配合以传递扭矩。钻削主轴21的上端面与第一减速器6的输出轴固连，第一减速器6的壳体固定在主轴箱5的端面上，第二伺服电机7的输出轴与第一减速器6的输入轴固连，第二伺服电机7的壳体固定在第一减速器6壳体上。

第一伺服电机3、第二伺服电机7、第三伺服电机11、第四伺服电机17均与电控系统31构成电连接。

第一伺服电机3、第二伺服电机7、第三伺服电机11、第四伺服电机17均内置编码器且带抱闸。

第四伺服电机17有两种速度输出模式：1)钻削进给速度模式；2)快进快退模式。

坐标系原点设定：摆臂14的中心线与大梁2的中心线垂直，滑座10位于距大梁2中心线最近的极限位置，主轴箱5位于上极限位置，此时钻削主轴21轴线与钻削主轴21下端面的交点位置设为坐标原点；此时第一伺服电机3、第三伺服电机11、第四伺服电机17的内置编码器的示值为0。

另一方面，本发明还提供一种加工前述坦克座圈定位销孔的方法，具体包括：

如附图1～图4所示，首先用天车将坦克座圈定位销孔用钻机吊到坦克车炮塔安装座圈安装面上，调整位置使扇形连接板1、4上的四个贯穿圆柱孔与炮塔安装座圈上的相应圆柱孔同轴，用四个螺栓将坦克座圈定位销孔用钻机与坦克车炮塔安装座圈固定在一起，将钻头安装到钻削主轴21上。启动电控系统使坦克座圈定位销孔用钻机的钻削主轴21的轴线与下端面交点处于坐标系原点位置。

启动第一伺服电机3，通过摆动轴34带动摆臂14及与之相连的所有构件按照控制系统内已设定好的参数旋转到第一销孔位置，第一伺服电机3制动并锁紧；

启动第三伺服电机11，通过第二减速器12、第二丝杠26、第二螺母30带动滑座10及与之相连的所有构件按照控制系统内已设定好的参数移动到第一销孔位置，第三滚动导轨25与第四滚动导轨28进行导向，第三伺服电机11制动并锁紧；

按快进模式启动第四伺服电机17，通过第三减速器18、第一丝杠23、第一螺母29带动主轴箱5及与之相连的所有构件按照控制系统内已设定好的参数移动到钻头接近被加工零件表面，第一滚动导轨9与第二滚动导轨15进行导向，第四伺服电机17改为钻削进给速度模式；

同时启动第二伺服电机7，通过第一减速器6、钻削主轴21带动钻头旋转。当被加工孔达到加工深度后，按快退模式启动第四伺服电机17，通过第三减速器18、第一丝杠23、第一螺母29带动主轴箱5及与之相连的所有构件一同快速返回原位，第四伺服电机17、第二伺服电机7制动，第一个销孔加工完成。第二个销孔的加工与调整过程与第一个销孔类似，不在赘述。

以上所述各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应该理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。