多主軸數(shù)控篩板鉆孔設(shè)備主軸間距和鉆孔方式的確定方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多主軸數(shù)控篩板鉆孔設(shè)備主軸間距和鉆孔方式的確定方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1：明確已知參數(shù)：鉆孔區(qū)域?qū)挾确秶鶺、相鄰孔最大間距Xm、主軸外徑D、相鄰主軸最小間隙Y。步驟2：試算和確定大步鉆孔次數(shù)N和相鄰主軸間距L；公式：N＝(2W+Xm)/2ML(1)L＞D+Y(2)根據(jù)等式(1)和不等式(2)試算,求出大步鉆孔次數(shù)N和相鄰主軸間距L；其中N四舍五入后，取整數(shù)；L取滿足不等式的最小值；步驟3：確定每大步內(nèi)小步鉆孔次數(shù)n和最終孔間距X；公式：L＝nX(3)；X≤Xm；(4)根據(jù)上面一個等式和一個不等式試算,求出每大步內(nèi)小步鉆孔次數(shù)n和最終確定的鉆孔間距X；其中n小數(shù)入整數(shù)，取整數(shù)；X取滿足不等式的最大值。
【專利說明】多主軸數(shù)控篩板鉆孔設(shè)備主軸間距和鉆孔方式的確定方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及多主軸數(shù)控鉆孔加工設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種多主軸數(shù)控篩板鉆 孔設(shè)備相鄰主軸間距的確定方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鉆床指主要用鉆頭在工件上加工孔的機床。數(shù)控鉆床是指用數(shù)控定位孔的位置和 鉆孔深度的鉆床。鉆床的種類很多，按結(jié)構(gòu)形式分，有搖臂鉆、固定臺式鉆等；按主軸數(shù)量 分，有單軸鉆、多軸鉆等；按控制方式分，有普通鉆、數(shù)控鉆；按主軸在空間布置位置分，有 平面鉆、二維鉆、三維鉆等；按用途分，有篩板鉆、聯(lián)接板鉆、法蘭鉆、管板鉆、角鋼鉆、H型鋼 鉆等；按鉆孔速度分，有普通鉆、高速鉆；等等。總之鉆床的種類非常的多。本發(fā)明主要涉及 的是多主軸數(shù)控篩板鉆。
[0003] 數(shù)控技術(shù)用于鉆床，主要目的是用來實現(xiàn)鉆孔位置的數(shù)控定位和鉆孔深度的數(shù)控 加工。這里不再贅述。
[0004] 多軸鉆也表述為群鉆。一般多軸鉆是針對特定工件大批量生產(chǎn)時設(shè)計制造的專用 鉆床。一般多軸鉆的多個主軸間的相對位置和距離是固定的，多個主軸的排列方式有一字 排列、圓周排列、矩形陣列等。特殊情況下多個主軸之間的距離是可以調(diào)整的，但主軸多時， 傳動機構(gòu)復(fù)雜，如果設(shè)計的機構(gòu)既滿足傳動要求，又滿足調(diào)整各個主軸之間距離的要求，這 樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計制造不是件容易實現(xiàn)的事。
[0005] 篩板鉆，顧名思義是用來鉆篩板的鉆床。篩板廣泛應(yīng)用于造紙、制藥、環(huán)保、食品、 礦山、冶金、煤炭、磚瓦等行業(yè)。篩板的特點是：
[0006] 1、孔是成行、成列布置的；
[0007] 2、孔多、密；
[0008] 3、孔小；
[0009] 4、孔距要求不嚴格，開孔率不小于規(guī)定的要求即可。
[0010] 特點1要求多軸篩板鉆的主軸是一字排列的；特點2說明多主軸鉆孔是非常必要 的；特點3說明鉆孔的推力、扭矩、功率小，實踐證明小型電主軸是可以滿足要求的；特點4 說明滿足開孔率要求的情況下，孔距是可以適當調(diào)整的。
[0011] 下面根據(jù)篩板的以上特點進一步說明研宄多主軸數(shù)控篩板鉆孔設(shè)備相鄰主軸間 距確定方法的必要性和可行性。
[0012] 篩板、特別是造紙、環(huán)保、制藥、食品行業(yè)的篩板，鉆孔直徑一般在01到03mm之 間。有時一張篩板上要求鉆幾十萬個孔。鉆孔是篩板加工的主要工序、也是加工耗時最長 的工序。以一張10萬個孔的篩板為例，如果一個主軸鉆孔，每天加工8小時，大概需要30 天。顯然一個主軸鉆孔效率低，安裝多根主軸同時鉆孔是提高效率最主要的手段。
[0013] 但是，安裝多根主軸同時鉆孔在設(shè)計時存在以下問題：
[0014] 1、多個主軸的結(jié)構(gòu)是什么樣的？
[0015] 2、主軸多時相鄰主軸之間的間距如何確定？
[0016] 3、假設(shè)設(shè)備上安裝了 N個主軸，N個主軸要分幾大步幾小步來完成一行的鉆孔？
[0017] 針對問題1 一般采用多個小型電主軸一字排開，間距可調(diào)。一臺設(shè)備上布置 的電主軸的數(shù)量和使用數(shù)量由設(shè)計者和使用者決定。比方說一臺設(shè)備上制造商設(shè)計安 裝了 8個電主軸，使用者可以使用8個，也可以使用2個、3個等。小型電主軸的直徑有 080mm、0100mm、0120mm等。080mm、0100mm、0120mm這 3 種規(guī)格就能滿 足01到03 mm孔的鉆孔要求。
[0018] 針對問題2和問題3目前采用的方式是通過設(shè)計人員通過大量的計算來得到結(jié) 果，這就導(dǎo)致了多頭鉆床設(shè)計計算工作繁瑣，設(shè)計周期長。使用中，當計算不得要領(lǐng)，操作工 也往往會采用分區(qū)、分片鉆孔，而不是一行一行的鉆孔，鉆孔效率低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0019] 本發(fā)明的目的就是為了解決篩板鉆床的設(shè)計和使用的問題；提供一種通用型多主 軸鉆床鉆孔幾何參數(shù)與主軸間距調(diào)整方案和使用方法；為篩板鉆床制造業(yè)和篩板鉆孔加工 業(yè)提供設(shè)計和使用指導(dǎo)。
[0020] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0021] 本發(fā)明的方法針對的是采用多主軸一字排開的鉆床，對篩板進行鉆孔，且主軸之 間的間距為可調(diào)的這種設(shè)備；其相鄰主軸間距確定方法，包括以下步驟：
[0022] 步驟1 :明確已知參數(shù)：鉆孔區(qū)域?qū)挾确秶鶺、相鄰孔最大間距Xm、主軸外徑D、相 鄰主軸最小間隙Y。
[0023] ( I )、根據(jù)用戶提供的篩板圖紙來確定篩板鉆孔區(qū)域?qū)挾确秶鶺、相鄰孔間距Xm
[0024] ( II )、由使用者確定采用的主軸數(shù)量M
[0025] (最多為實際布置數(shù)量，但可以小于實際布置數(shù)量）；
[0026] (III)確定主軸外徑D
[0027] (查找樣本或?qū)嶋H測量安裝的主軸）；
[0028] ( IV )、按照不小于固定主軸的螺栓頭部外徑初步確定相鄰主軸間隙Y ;
[0029] (如M8的圓柱頭內(nèi)六角螺栓，圓柱頭為012mm，Y應(yīng)大于12mm，以便于主軸間距 的調(diào)整和螺栓緊固）。
[0030] 步驟2 :試算和確定大步鉆孔次數(shù)N和相鄰主軸間距L。
[0031] 公式：N = (2W+Xm)/2ML (1)
[0032] L > D+Y (2)
[0033] 根據(jù)上面一個等式和一個不等式試算，求出大步鉆孔次數(shù)N和相鄰主軸間距L ;
[0034] 其中要求N四舍五入，取整數(shù)；L取滿足不等式的最小值，可以帶小數(shù)；L取最小值 時，調(diào)整距離小、調(diào)整方便。
[0035] 公式⑵是為了確定的L值，必須能夠?qū)崿F(xiàn)安裝、調(diào)整。
[0036] 步驟3 :確定每大步內(nèi)小步鉆孔次數(shù)η和最終孔間距X。
[0037] 公式：L = nX (3)
[0038] X ^ Xm ； (4)
[0039] 根據(jù)上面一個等式和一個不等式試算，求出每大步內(nèi)小步鉆孔次數(shù)η和最終確定 的鉆孔間距X ;要求η小數(shù)入整數(shù)，取整數(shù)；X取滿足不等式的最大值，可以帶小數(shù)。X取滿 足不等式（4)的最大值時，開孔率接近和大于設(shè)計要求。
[0040] 公式⑷是為了篩板的開孔率不應(yīng)小于圖紙設(shè)計的要求。
[0041] 本發(fā)明的有益效果：
[0042] 本發(fā)明給出了多軸鉆孔設(shè)備尤其是篩板鉆孔設(shè)備鉆孔幾何參數(shù)與主軸間距的關(guān) 系；通過該關(guān)系式可以根據(jù)不同的客戶需求很容易的得出主軸間距，以滿足客戶的鉆孔要 求，為設(shè)計制造和使用篩板鉆提供了理論指導(dǎo)，減少了設(shè)計制造和加工使用的盲目性。對推 動多軸篩板鉆的發(fā)展有理論指導(dǎo)意義。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0043] 圖1是本發(fā)明的鉆孔幾何參數(shù)與主軸間距的關(guān)系圖；

【具體實施方式】
[0044] 步驟1 :明確已知參數(shù)：鉆孔區(qū)域?qū)挾确秶鶺、相鄰孔最大間距Xm、主軸外徑D、相 鄰主軸最小間隙Y。
[0045] ( I )、根據(jù)用戶提供的篩板圖紙來確定篩板鉆孔區(qū)域?qū)挾确秶鶺、相鄰孔間距Xm
[0046] ( II )、由使用者確定采用的主軸數(shù)量M(最多為實際布置數(shù)量，但可以小于實際布 置數(shù)量）；
[0047] (III)確定主軸外徑D
[0048] (IV )、按照不小于固定主軸的螺栓頭部外徑初步確定相鄰主軸間隙Y。
[0049] 步驟2 :試算和確定大步鉆孔次數(shù)N和相鄰主軸間距L。
[0050] 公式：N = (2W+XmV(2ML) (1)
[0051] L > D+Y (2)
[0052] 根據(jù)上面一個等式和一個不等式試算，求出大步鉆孔次數(shù)N和相鄰主軸間距L。 要求N取整數(shù)、L取滿足不等式的最小值，可以帶小數(shù)。L取最小值時，調(diào)整距離小、調(diào)整方 便。
[0053] 步驟3 :確定每大步內(nèi)小步鉆孔次數(shù)η和最終孔間距X。
[0054] 公式：n = L/X (3)
[0055] X ^ Xm ； (4)
[0056] 根據(jù)上面一個等式和一個不等式試算，求出每大步內(nèi)小步鉆孔次數(shù)η和最終確定 的鉆孔間距X。要求η取整數(shù)、X取滿足不等式的最大值，可以帶小數(shù)。
[0057] 下面結(jié)合上述方法具體說明3個實施例：
[0058] 實施例1 :
[0059] 用戶要求：鉆孔寬度范圍900mm，鄰孔間距6. 5mm。現(xiàn)有鉆床4個主軸，主軸外徑 80mm,主軸聯(lián)接螺栓為內(nèi)六角螺栓M8、螺栓頭直徑012mm.
[0060] 明確已只參數(shù)：鉆孔寬度范圍W = 900mm，一行內(nèi)相鄰孔間距Xm = 6. 5mm ;篩板鉆 床主軸數(shù)量M = 4個；主軸外徑D = 80mm ;相鄰主軸間隙不得小于Y = 12mm ;
[0061] 實施過程：
[0062] 由公式（1)，N~ 225.81/L，
[0063] 由不等式（2)，L > 92mm
[0064] 為了取整數(shù)，結(jié)果應(yīng)該是N = 2, L ~ 112. 91mm
[0065] 由公式（3)，n = 112. 91/X，
[0066] 由不等式（4)，X < 6. 5mm
[0067] 為了取整，結(jié)果應(yīng)該是η = 18, X ~ 6. 2727mm。
[0068] 結(jié)果：4個主軸同時鉆孔時，相鄰主軸間距調(diào)整到112.91mm，孔距調(diào)整修改為 6. 272mm(開孔率和開孔數(shù)量大于6. 5mm孔間距時），分2大步，每大步內(nèi)分18小步鉆孔。 在900mm寬的范圍內(nèi)，每行比用戶要求多鉆了 5個孔，超出用戶的開孔數(shù)量要求，4個主軸同 時鉆孔，大大提尚了鉆孔效率。
[0069] 實施例2 :
[0070] 用戶要求：鉆孔寬度范圍800mm，鄰孔間距5mm?，F(xiàn)有鉆床8個主軸，主軸外徑 80mm,主軸聯(lián)接螺栓為內(nèi)六角螺栓M10、螺栓頭直徑015mm.
[0071] 明確已只參數(shù)：鉆孔寬度范圍W = 800mm，一行內(nèi)相鄰孔間距Xm = 5mm ;篩板鉆床 主軸數(shù)量M = 8個；主軸外徑D = 80mm ;相鄰主軸間隙不得小于Y = 15mm ;
[0072] 實施過程：
[0073] 由公式（1)，N~ 100.31/L，
[0074] 由不等式（2)，L > 95_
[0075] 為了取整數(shù)，結(jié)果應(yīng)該是N = 1，L ~ 100. 31mm
[0076] 由公式（3)，η = 100. 31/X，
[0077] 由不等式（4)，X < 5_
[0078] 為了取整，結(jié)果應(yīng)該是η = 21，X ~ 4. 777mm。
[0079] 結(jié)果：8個主軸同時鉆孔時，相鄰主軸間距調(diào)整到100. 31mm，孔距調(diào)整修改為 4. 777mm (開孔率和開孔數(shù)量大于5mm孔間距時），1大步，大步內(nèi)分21小步鉆孔。在800mm 寬的范圍內(nèi)，每行比用戶要求多鉆了 7個孔，超出用戶的開孔數(shù)量要求，8個主軸同時鉆孔， 極大地提高了鉆孔效率。
[0080] 實施例3 :
[0081] 用戶要求：鉆孔寬度范圍1300mm，鄰孔間距7mm?，F(xiàn)有鉆床5個主軸，主軸外徑 100_，主軸聯(lián)接螺栓為內(nèi)六角螺栓M10、螺栓頭直徑015mm.
[0082] 明確已只參數(shù)：鉆孔寬度范圍W = 1300mm，一行內(nèi)相鄰孔間距Xm = 7mm ;篩板鉆床 主軸數(shù)量M = 5個；主軸外徑D = IOOmm ;相鄰主軸間隙不得小于Y = 15mm ;
[0083] 實施過程：
[0084] 由公式（I)，N = 260. 7/L，
[0085] 由不等式（2)，L > 115mm
[0086] 為了取整數(shù)，結(jié)果應(yīng)該是N = 2, L = 130. 35mm
[0087] 由公式（3)，η = 130. 35/X，
[0088] 由不等式（4)，X < 7_
[0089] 為了取整，結(jié)果應(yīng)該是n = 19，X~ 6.86mm〇
[0090] 結(jié)果：5個主軸同時鉆孔時，相鄰主軸間距調(diào)整到130. 35mm，孔距調(diào)整修改為 6. 86mm(開孔率和開孔數(shù)量大于7mm孔間距時），2大步，大步內(nèi)分19小步鉆孔。
[0091] 上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍以內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 多主軸數(shù)控篩板鉆孔設(shè)備主軸間距和鉆孔方式的確定方法，其特征在于，包括以下 步驟： 步驟1 :明確已知參數(shù)：鉆孔區(qū)域?qū)挾确秶鶺、相鄰孔最大間距Xm、主軸外徑D、相鄰主 軸最小間隙Y ; 步驟2 :試算和確定大步鉆孔次數(shù)N和相鄰主軸間距L ; 公式：N = (2W+Xm)/2ML (1) L > D+Y (2) 根據(jù)等式（1)和不等式（2)試算，求出大步鉆孔次數(shù)N和相鄰主軸間距L ;其中N四 舍五入，取整數(shù)；L取滿足不等式的最小值； 步驟3 :確定每大步內(nèi)小步鉆孔次數(shù)n和最終孔間距X ; 公式：L = nX (3) X 彡 Xm ; (4) 根據(jù)上面一個等式和一個不等式試算，求出每大步內(nèi)小步鉆孔次數(shù)n和最終確定的鉆 孔間距X ;n小數(shù)入整數(shù)，取整數(shù)；X取滿足不等式的最大值。
2. 如權(quán)利要求1所述的多主軸數(shù)控篩板鉆孔設(shè)備主軸間距和鉆孔方式的確定方法，其 特征在于，所述的Y大于固定主軸的螺栓頭部外徑。
3. 如權(quán)利要求1所述的多主軸數(shù)控篩板鉆孔設(shè)備主軸間距和鉆孔方式的確定方法，其 特征在于：步驟1中各個參數(shù)的確定方法如下： (I )、根據(jù)用戶提供的篩板圖紙來確定篩板鉆孔區(qū)域?qū)挾确秶鶺、相鄰孔最大間距Xm; (II )、由使用者確定采用的主軸數(shù)量M ;(III )、查找樣本或?qū)嶋H測量安裝的主軸，確定主軸 外徑D ;(IV )、按照不小于固定主軸的螺栓頭部外徑初步確定相鄰主軸間隙Y。
【文檔編號】B23B39/16GK104475798SQ201410604364
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2014年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月30日
【發(fā)明者】呂富強, 張文君, 呂富錘 申請人:濟南法特數(shù)控機械有限責任公司