自动方孔钻的制作方法

1.本实用新型涉及木工加工机械设备技术领域，具体涉及一种自动方孔钻。


背景技术：

2.现有的木工在加工木材时，通常需要将两件成一定角度的木料连接起来，为此木工一般采用榫接的方法，该方法需要在木料上开凿方形的沟槽。在大多数情况下，木工还是通过击打凿子慢慢地挖出沟槽，仔细修整后成形。这样加工形成的沟槽往往尺寸精度低，槽壁毛糙，而且加工的工作效率低又费时费力，工具笨重，难以适用于现代化加工生产的需求。
3.现有技术中设计有将木材加工出方形沟槽的木工用方孔钻设备，其具体方案为：将待加工的木材放置在固定设置的托板上，再通过转动托板顶部的方孔钻头对木材加工出指定深度的方形孔槽。也就是说，在现有技术的该方案中，木工用方孔钻设备需要设置两个驱动方案，一个用于驱动钻头旋转运动，另一个用于驱动钻头向下运动。为实现这两个方案，往往需要借助复杂的机械传动结构来实现运动的传递，导致设备的加工精度低且设备成本高。


技术实现要素：

4.针对以上所述的技术问题，本实用新型提供了一种自动方孔钻，该自动方孔钻具有加工效率高，加工精度高，制造成本较低的优点。
5.一种自动方孔钻，其特征在于，包括：
6.钻孔机构，所述钻孔机构包括方孔钻头和步进电机，所述方孔钻头设置在所述步进电机的底部，所述步进电机用于控制所述方孔钻头旋转运动；
7.升降机构，所述升降机构包括旋转块、驱动电机和连接杆，所述驱动电机用于驱动所述旋转块旋转运动，所述连接杆的一端和所述旋转块固定连接，另一端和所述钻孔机构可转动连接。
8.进一步地，所述升降机构还包括驱动轴和固定轴，所述驱动轴和所述固定轴分别固定设置在所述旋转块的两端，所述驱动电机通过所述驱动轴控制所述旋转块转动，所述固定轴和所述连接杆可转动连接。
9.进一步地，所述钻孔机构还包括风机和风管，所述风管的进风口和所述风机相连通，所述风管的出风口朝向所述方孔钻头的方向设置。
10.进一步地，还包括工作台，所述钻孔机构设置在所述工作台的顶部，所述工作台设有水平移动机构和竖直移动机构，所述水平移动机构和所述竖直移动机构分别用于控制所述工作台在水平方向和竖直方向上的运动。
11.进一步地，所述水平移动机构和所述竖直移动机构均包括齿条和齿轮，所述齿条固定设置在所述工作台上，所述齿轮和所述齿条啮合连接，所述齿轮转动进而带动所述齿条在水平方向或者竖直方向上运动。
12.进一步地，还包括转动机构，所述转动机构和所述齿轮固定连接，所述转动机构用于控制所述齿轮旋转运动。
13.进一步地，还包括气缸夹紧机构，所述气缸夹紧机构固定设置在所述工作台的顶部，所述气缸夹紧机构用于夹紧待加工的木料。
14.进一步地，所述钻孔机构还包括钻夹头，所述钻夹头设置在所述步进电机的底部，所述方孔钻头和所述钻夹头固定连接，所述步进电机通过驱动所述钻夹头转动进而带动所述方孔钻头旋转运动。
15.进一步地，所述钻孔机构还包括安装支架，所述安装支架上设有轴承，所述方孔钻头和所述轴承可转动连接。
16.进一步地，所述方孔钻头包括钻套和钻芯，所述钻芯设置在所述钻套的内部，所述钻套和所述钻芯之间形成有排屑空间。
17.本实用新型提供的自动方孔钻整体由钻孔机构和升降机构两个部分组成，总的来说，钻孔机构用于实现方孔钻头旋转的驱动方案，为方孔钻头提供钻孔的旋转作用力；升降机构用于实现钻孔机构在竖直方向运动的驱动方案，为方孔钻头提供向下开孔的轴向力。在现有技术中，常见的木工用方孔钻设备通常需要搭配复杂的机械传动结构来同步实现方孔钻头旋转运动和竖直运动，导致设备的加工精度低以及设备的制造成本高。因此，在本实用新型的方案中，一方面设置包括方孔钻头和步进电机的钻孔机构，通过步进电机来控制方孔钻头的旋转运动，从而为方孔钻头提供钻孔的旋转作用力；另一方面设置包括旋转块、驱动电机和连接杆的升降机构，通过驱动电机驱动旋转块的转动，进而带动连接杆上下运动，最终实现钻孔机构在竖直方向的上下运动，为方孔钻头提供向下钻孔的轴向作用力。本实用新型分别通过不同的结构(钻孔机构和升降机构)实现方孔钻头旋转的驱动方案和钻孔机构向下移动的驱动方案，在通过简单的机械结构实现两个驱动方案同步进行的同时，二者互不干扰，从而能够高效、精准地在木料上加工出用户指定深度的方形孔槽，大幅降低设备的制造成本。
附图说明
18.图1是本实用新型的钻孔机构的示意图；
19.图2是本实用新型的钻孔机构、升降机构和工作台的示意图；
20.图3是本实用新型的工作台、气缸夹紧机构和转动机构的示意图；
21.图4是本实用新型的齿条和齿轮的示意图；
22.图5是本实用新型的方孔钻头、钻夹头和安装支架的示意图；
23.图6是本实用新型的方孔钻头的示意图；
24.附图标记说明：1、方孔钻头；101、钻套；102、钻芯；2、步进电机；3、钻夹头；4、安装支架；401、轴承；5、旋转块；501、驱动轴；502、固定轴；6、驱动电机；7、连接杆；8、风机；9、风管；10、工作台；11、齿条；12、齿轮；13、转动机构；14、气缸夹紧机构。
具体实施方式
25.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描
述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
26.参见图1所示，本实用新型提供的自动方孔钻包括钻孔机构，钻孔机构包括方孔钻头1和步进电机2，方孔钻头1设置在步进电机2的底部，步进电机2用于控制方孔钻头1旋转运动。其中，钻孔机构通过步进电机2实现方孔钻头1旋转运动的驱动方案，为方孔钻头1提供钻孔的旋转作用力。
27.参见图2所示，自动方孔钻还包括升降机构，升降机构包括旋转块5、驱动电机6和连接杆7，驱动电机6用于驱动旋转块5旋转运动，连接杆7的一端和旋转块5固定连接，另一端和钻孔机构可转动连接。其中，升降机构用于实现钻孔机构在竖直方向运动的驱动方案，为方孔钻头1提供向下钻孔的轴向作用力。
28.综合以上两个方案可知，在本实用新型的实施例中，一方面设置包括方孔钻头1和步进电机2的钻孔机构，通过步进电机2来控制方孔钻头1的旋转运动，从而为方孔钻头1提供钻孔的旋转作用力；另一方面设置包括旋转块5、驱动电机6和连接杆7的升降机构，通过驱动电机6驱动旋转块5的转动，进而带动连接杆7上下运动，最终实现钻孔机构在竖直方向的上下运动，为方孔钻头1提供向下钻孔的轴向作用力。由于在现有技术中，常见的木工用方孔钻设备通常需要搭配复杂的机械传动结构来同步实现方孔钻头1旋转运动和竖直运动，导致设备的加工精度低以及设备的制造成本高。而本实用新型的实施例分别通过不同的结构(钻孔机构和升降机构)实现方孔钻头1旋转的驱动方案和钻孔机构1向下移动的驱动方案，在通过简单的机械结构实现两个驱动方案同步进行的同时，二者互不干扰，从而能够高效、精准地在木料上加工出用户指定深度的方形孔槽，大幅降低设备的制造成本，彻底解决现有技术中的木工加工机械设备需要借助复杂的机械传动结构来实现运动的传递，导致设备的加工精度低且设备成本高的问题。
29.参见图2所示，在本实用新型的其中一个实施例中，升降机构还包括驱动轴501和固定轴502，驱动轴501和固定轴502分别固定设置在旋转块5的两端，驱动电机6通过驱动轴501控制旋转块5转动，固定轴502和连接杆7可转动连接。具体来说，驱动电机6通过固定设置在旋转块5一端的驱动轴501和旋转块5可转动连接，从而驱动该旋转块5旋转运动；连接杆7和固定设置在旋转块5另一端的固定轴502可转动连接，因此当旋转块5转动时，可带动连接杆7在竖直方向的上下运动，进而带动和连接杆7另一端固定连接的钻孔机构在竖直方向的上下运动，为方孔钻头1提供向下钻孔的轴向作用力。同时，驱动电机6还可控制方孔钻头1向下运动的具体位移大小，从而实现对木料上方形孔槽加工深度的精准控制。
30.参见图2所示，在本实用新型的另一个实施例中，钻孔机构还包括风机8和风管9，风管9的进风口和风机8相连通，风管9的出风口朝向方孔钻头1的方向设置。其中，风机8用于出风从而吹走方孔钻头1上附着的木质碎屑。具体而言，方孔钻头1在对木料进行方形孔槽的加工过程中，大部分从钻头切削出来的木屑会经钻头体上的螺旋形出屑槽由钻套上的出屑孔排出。然而，少量的木质碎屑会残留在方孔钻头1的周侧，若不及时清理干净，会影响下一次方孔钻头1的加工操作，使接下来的方形孔槽槽壁毛糙程度高，影响该自动升降钻孔装置的加工精度。因此，通过风机8吹出的风可通过出风管9引至方孔钻头1的附近区域，从而将方孔钻头1上附着的木质碎屑清理干净，有效避免出现残留的木制碎屑影响方形孔槽
的加工精度的情况。
31.参见图3所示，在本实用新型的又一个实施例中，自动方孔钻还包括工作台10，钻孔机构设置在工作台10的顶部，工作台10设有水平移动机构和竖直移动机构，水平移动机构和竖直移动机构分别用于控制工作台10在水平方向和竖直方向上的运动。现有技术中，通常通过改变方孔钻头的位置实现对木材加工出指定深度、宽度以及角度的方形孔槽，这种加工方式需要兼顾方孔钻头的旋转和定位操作，容易发生定位出错或者角度偏移的情况。而在该实施例中，通过水平移动机构和竖直移动机构来控制工作台10的移动，从而改变工作台10和钻孔机构之间的相对位置，同样能够加工出指定深度、宽度以及角度的方形孔槽。该实施例的方案无需方孔钻头1兼顾旋转钻孔操作和移动定位操作，方孔钻头1只需控制其旋转钻孔操作即可，不易出现定位出错或者角度偏移的情况，进而在最大程度上保证了方形孔槽的加工精度。
32.参见图4所示，在上述实施例的优选方案中，水平移动机构和竖直移动机构均包括齿条11和齿轮12，齿条11固定设置在工作台10上，齿轮12和齿条11啮合连接，齿轮12转动进而带动齿条11在水平方向或者竖直方向上运动。具体来说，水平移动机构中的齿条11沿水平方向设置在工作台10上，竖直移动机构的齿条11沿竖直方向设置在工作台10上，齿轮12转动时即可分别带动齿条11水平移动或者上下移动，进而带动工作台10在水平方向或者竖直方向上移动，总的来说，也就是将齿轮12的旋转运动转化成工作台10的水平移动或者上下移动，实现工作台10和方孔钻头1之间相对位置的调整。
33.参见图3所示，在上述实施例的进一步方案中，自动方孔钻还包括转动机构13，转动机构13和齿轮12固定连接，转动机构13用于控制齿轮12旋转运动。具体来说，转动机构13包括转轴和转盘，转轴和齿轮12固定连接在一起，用户可通过用手握持住该转盘的外圈部分并转动该转盘，带动转轴另一端的齿轮12的旋转运动，进而带动齿条11上下移动，最终实现工作台10在水平或者竖直方向上的运动。整个操作过程简单方便，无需借助其他的机械传动结构即可轻松实现工作台10的上下运动。
34.在一个可选的实施例方案中，自动方孔钻还包括气缸夹紧机构14，气缸夹紧机构14固定设置在工作台10的顶部，气缸夹紧机构14用于夹紧待加工的木料。具体而言，该气缸夹紧机构14包括伺服气缸和夹板，夹板用于夹紧固定待加工的木料，伺服气缸控制夹板的伸缩运动，从而实现对不同尺寸大小的木料的夹持固定操作。固定好木料后，在通过移动工作台10的方式改变工作台10和方孔钻头1之间的相对位置，进而实现在木料上不同位置的加工。
35.参见图5所示，在本实用新型的另外一个实施例中，钻孔机构还包括钻夹头3，钻夹3设置在步进电机2的底部，方孔钻头1和钻夹头3固定连接，步进电机2通过驱动钻夹头3转动进而带动方孔钻头1旋转运动。具体来说，钻夹头3用作连接方孔钻头1和步进电机2二者的中间连接结构，也即起到传动步进电机2旋转运动的效果，有效避免方孔钻头1和步进电机2的输出轴直接刚性连接出现加工时方孔钻头1容易损坏的问题。
36.在上述实施例的优选方案中，钻孔机构还包括安装支架4，安装支架4上设有轴承，方孔钻头1和轴承可转动连接。具体而言，安装支架4对方孔钻头1和钻夹头3起到辅助承托的作用，将二者可转动地设置在步进电机2的底部。安装支架4上设置的轴承可以有效降低方孔钻头1转动时的摩擦阻力，提高步进电机2的机械传动效率。
37.参见图5所示，在本实用新型的一个可选实施例中，方孔钻头1包括钻套102和钻芯101，钻芯101设置在钻套102的内部，钻套102和钻芯101之间形成有排屑空间。具体来说，钻芯101和钻套102之间形成有排屑空间，排屑空间的底部设有出屑槽，用于排出方孔钻头1切削加工后产生的木质碎屑。具体加工时，钻芯101切削出来的木屑堆积在钻套102和钻芯101之间的排屑空间中，并最终由排屑空间底部的出屑槽排出。
38.综上所述，本实用新型提供的自动方孔钻分别通过不同的结构(钻孔机构和升降机构)实现方孔钻头1旋转的驱动方案和钻孔机构1向下移动的驱动方案，在通过简单的机械结构实现两个驱动方案同步进行的同时，二者互不干扰，从而能够高效、精准地在木料上加工出用户指定深度的方形孔槽，大幅降低设备的制造成本，彻底解决现有技术中的木工加工机械设备需要借助复杂的机械传动结构来实现运动的传递，导致设备的加工精度低且设备成本高的问题。
39.当然，以上是本实用新型的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。