阅读说明：本技术 一种斜孔钻削装置及其应用方法 (inclined hole drilling device and application method thereof ) 是由 王文仲 王薇 王斌 李海刚 汝怡 于 2019-09-17 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种斜孔钻削装置及其应用方法,斜孔钻削装置主要由带斜面的支撑座、角度钻模块和固紧件组成,支撑座上的斜面可以为斜孔钻削装置提供与钻床的接触面,确保支撑座的放置倾斜角与工件待加工斜孔的角度一致,角度钻模块为钻头的钻孔提供精准定位,固紧件可以轴向压紧工件,保证加工斜孔过程中工件压紧可靠、受力均匀,支撑座、角度钻模块和固紧件相互配合工作确保钻孔过程切削平稳、变形量小、钻孔效率高。本发明保护的斜孔钻削装置不但适用于待加工斜孔的工件,也特别适用于对高精度脆性材料的斜孔钻削。(The invention provides an inclined hole drilling device and an application method thereof, the inclined hole drilling device mainly comprises a supporting seat with an inclined surface, an angle drilling module and a fastening piece, the inclined surface on the supporting seat can provide a contact surface with a drilling machine for the inclined hole drilling device, the placing inclination angle of the supporting seat is ensured to be consistent with the angle of an inclined hole to be processed of a workpiece, the angle drilling module provides accurate positioning for drilling of a drill bit, the fastening piece can axially compress the workpiece, the workpiece is ensured to be reliably compressed and uniformly stressed in the inclined hole processing process, and the supporting seat, the angle drilling module and the fastening piece are matched with each other to work so as to ensure that the drilling process is stable in cutting, small in deformation and high in drilling efficiency. The inclined hole drilling device protected by the invention is not only suitable for workpieces with inclined holes to be processed, but also particularly suitable for drilling inclined holes of high-precision brittle materials.)

一种斜孔钻削装置及其应用方法

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种斜孔钻削装置及其应用方法，尤其适用于高精度脆性材料的斜孔钻削。

背景技术

钻孔是机械行业中最常见的工序，一些机械部件上经常需要钻削斜孔，通常地，斜孔用于部件之间的连接安装，因此，孔的边距及孔距尺寸技术参数要求较高。

然而，此类斜孔钻孔，尤其是脆性材料斜孔钻孔中存在以下问题：

（1）脆性材料钻削受力时容易掉块，变形量较大，达不到技术要求；

（2）工件结构上钻斜孔时，切削力不均匀，孔中心易发生漂移，造成位置误差较大，精度很难保证；

（3）采用常规方法钻斜孔，效率低下，成本较高。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种斜孔钻削装置及其应用方法，其目的一是解决采用常规方法加工斜孔时，由于斜孔切削力不均匀引起的孔中心漂移、位置误差大的问题；其目的二是解决在脆性材料上加工斜孔时，由于脆性材料钻削受力时容易掉块，引起的变形量大、达不到技术要求的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种斜孔钻削装置，包括具有若干斜面的回转体状的支撑座，每个斜面与支撑座中心轴线所成夹角与工件待加工斜孔的角度相同，支撑座具有平行且相对的两个端面，其中一个端面的边沿卡接若干个与工件待加工斜孔正对的角度钻模块，若干个角度钻模块围绕形成的空间内置有与支撑座同心并连接的固紧件。

每个角度钻模块上开设一个用于插接钻套的钻套安装孔，钻套安装孔的中心轴线与支撑座中心轴线所成夹角与工件待加工斜孔的角度相同。

进一步地，支撑座是由基座和棱台部组成的一体成型件，基座具有两个平行且相对的端面，其中一个端面与棱台部的大直径端相接，斜面为棱台部的棱面。

优选地，基座的远离棱台部的端面上开设有用于卡接工件凸耳的弧形腰槽，弧形腰槽的形状和尺寸与工件凸耳的形状和尺寸相同。

进一步地，角度钻模块包括固接于基座外侧面的竖杆，竖杆平行于基座的轴向中心线，竖杆的一个端部倾斜向上延伸形成弯折部，弯折部正对弧形腰槽所在基座的端面，弯折部的底平面与竖杆所成角度为直角，直角部紧贴并通过螺栓固接于基座。

钻套安装孔开设于弯折部，钻套安装孔与钻套过盈配合，且钻套安装孔的尺寸和形状与钻套的形状和尺寸相同。

优选地，钻套具有两个端面，其中靠近固紧件的端面为倾斜平面，倾斜平面所在的弯折部的端面与倾斜平面平齐，所有的倾斜平面垂直于弧形腰槽所在基座的端面。

进一步地，固紧件包括芯轴，芯轴的一端旋接滚花螺母，另外一端固接一块与芯轴同心的压板，压板通过螺栓连接于基座的端面。

优选地，芯轴的端部垂直穿过压板向外延伸形成凸柱，凸柱插接于基座端面中心的圆孔。

进一步地，凸柱的直径大于芯轴的直径。

本发明还保护了一种斜孔钻削装置的应用方法，包括以下步骤：

步骤S1，取待加工斜孔的工件，将工件穿过芯轴并插套于角度钻模块和压板之间的空腔内，确保工件、芯轴、支撑座同轴；

步骤S2，旋转斜孔钻削装置，使工件上的凸耳插卡于基座端面的弧形腰槽内，同时每一个角度钻模块与工件的每一个待加工斜孔处一一正对；

步骤S3，取开口垫圈穿过芯轴，使开口垫圈紧贴工件远离支撑座一端的端面；

步骤S4，旋紧滚花螺母，使工件靠近支撑座一端的端面紧贴弧形腰槽所在的基座端面并压紧，完成工件的装夹定位；

步骤S5，将支撑座的任一个斜面紧贴于钻床，钻头穿过钻套对工件待加工斜孔处进行钻孔；

步骤S6，旋转斜孔钻削装置，不断重复步骤S5，直至完成对工件所有待加工斜孔的钻孔。

本发明的有益效果如下：

本发明根据斜孔钻孔的特点提供了斜孔钻削装置，斜孔钻削装置主要由带斜面的支撑座、角度钻模块和固紧件组成，支撑座上的斜面可以为斜孔钻削装置提供与钻床的接触面，确保支撑座的放置倾斜角与工件待加工斜孔的角度一致，角度钻模块为钻头的钻孔提供精准定位，固紧件可以轴向压紧工件，保证加工斜孔过程中工件压紧可靠、受力均匀，支撑座、角度钻模块和固紧件相互配合工作确保钻孔过程切削平稳、变形量小、钻孔效率高，本发明保护的斜孔钻削装置不但适用于待加工斜孔的工件，也特别适用于对高精度脆性材料的斜孔钻削。

为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，并结合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1是斜孔钻削装置的结构示意图。

图2是图1的K向结构示意图。

图3是支撑座的结构示意图。

图4是图3的左视图。

图5是角度钻模块的结构示意图。

图6是钻套的结构示意图。

图7是固紧件的结构示意图。

附图标记说明：

1.支撑座；2.角度钻模块；3.固紧件；4.钻套；5.开口垫圈；

101.基座；102.棱台部；103.弧形腰槽；104.圆孔；

201.钻套安装孔；202.竖杆；203.弯折部；

301.芯轴；302.滚花螺母；303.压板；304.凸柱；

401.倾斜平面。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

需说明的是，在本发明中，图中的上、下、左、右即视为本说明书中所述的斜孔钻削装置的上、下、左、右。

现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

第一实施方式

本发明的第一实施方式涉及一种斜孔钻削装置，包括具有若干斜面的回转体状的支撑座1，每个斜面与支撑座1中心轴线所成夹角与工件待加工斜孔的角度相同，支撑座1具有平行且相对的两个端面，其中一个端面的边沿卡接若干个与工件待加工斜孔正对的角度钻模块2，若干个角度钻模块2围绕形成的空间内置有与支撑座1同心并连接的固紧件3；每个角度钻模块2上开设一个用于插接钻套4的钻套安装孔201，钻套安装孔201的中心轴线与支撑座1中心轴线所成夹角与工件待加工斜孔的角度相同。

参照图1和图2，支撑座1的头部具有若干个斜面，斜面的作用是：在钻削斜孔时，斜面紧贴钻床，为支撑座1提供支撑力，斜面的数量与工件待加工斜孔的数量相同，且每个斜面与支撑座1中心轴线所成夹角与工件待加工斜孔的角度相同。

本实施方式中，斜孔钻削装置最重要的一个零件是角度钻模块2，它用于提供给钻头穿过的通道，以使钻头平稳地切削出预设角度的斜孔，根据图1可以看出，角度钻模块2沿着支撑座1的座体边沿卡接有一圈，具体地，角度钻模块2的数量与工件待加工斜孔的数量相同，且钻套安装孔201的中心轴线与支撑座1中心轴线所成夹角与工件待加工斜孔的角度相同。

也就是说，角度钻模块2的数量、支撑座1的斜面数量、工件待加工斜孔的数量，以上三者的数量完全相同，且角度钻模块2的钻套4的出口正对工件待加工斜孔。

在实际应用时，工件套装于若干个角度钻模块2与固紧件3形成的空间内，需要说明的是，固紧件3用于轴向压紧定位工件，确保加工过程中工件的压紧可靠，受力均匀，进一步地，工件的内表面与固紧件3接触，工件的外表面与角度钻模块2接触。

具体地，本实施方式提供的斜孔钻削装置的工作过程如下：

取待加工斜孔的工件，将工件穿过固紧件3并插套于角度钻模块2和固紧件3之间的空腔内，确保工件、固紧件3、支撑座1同轴；旋转斜孔钻削装置，使每一个角度钻模块2与工件的每一个待加工斜孔处一一正对；取开口垫圈5穿过固紧件3，使开口垫圈5紧贴工件远离支撑座1一端的端面，完成工件的装夹定位；将支撑座1的任一个斜面紧贴于钻床，钻头穿过钻套4对工件待加工斜孔处进行钻孔；旋转斜孔钻削装置，直至完成对工件所有待加工斜孔的钻孔。

本发明根据斜孔钻孔的特点提供了斜孔钻削装置，斜孔钻削装置主要由带斜面的支撑座、角度钻模块和固紧件组成，支撑座上的斜面可以为斜孔钻削装置提供与钻床的接触面，确保支撑座的放置倾斜角与工件待加工斜孔的角度一致，角度钻模块为钻头的钻孔提供精准定位，固紧件可以轴向压紧工件，保证加工斜孔过程中工件压紧可靠、受力均匀，支撑座、角度钻模块和固紧件相互配合工作确保钻孔过程切削平稳、变形量小、钻孔效率高，本发明保护的斜孔钻削装置不但适用于待加工斜孔的工件，也特别适用于对高精度脆性材料的斜孔钻削。

第二实施方式

本发明的第二实施方式涉及一种斜孔钻削装置，包括具有若干斜面的回转体状的支撑座1，每个斜面与支撑座1中心轴线所成夹角与工件待加工斜孔的角度相同，支撑座1具有平行且相对的两个端面，其中一个端面的边沿卡接若干个与工件待加工斜孔正对的角度钻模块2，若干个角度钻模块2围绕形成的空间内置有与支撑座1同心并连接的固紧件3；每个角度钻模块2上开设一个用于插接钻套4的钻套安装孔201，钻套安装孔201的中心轴线与支撑座1中心轴线所成夹角与工件待加工斜孔的角度相同。

如图3所示，支撑座1是由基座101和棱台部102组成的一体成型件，基座101具有两个平行且相对的端面，其中一个端面与棱台部102的大直径端相接，斜面为棱台部102的棱面。

本实施方式与第一实施方式不同的是，支撑座1是一体成型件，它包括两部分，分别是基座101和棱台部102，基座101用于装夹定位工件，棱台部102则用于提供斜孔钻削装置与钻床接触的支撑力。

需要说明的是，棱台部102可以是三棱台、四棱台……，其具体的数量与工件待加工斜孔的数量相同，例如，工件待加工斜孔的数量是4个，那么棱台部102就是四棱台，也就是说，它有四个斜面，而每一个斜面倾斜的角度与工件待加工斜孔的角度相同，其目的是：当支撑座1的斜面紧贴钻床时，斜孔钻削装置整体是呈倾斜状态的，而工件与支撑座1同轴而设，那么钻头通过钻套4可以钻削出与工件待加工斜孔角度一致的斜孔。

第三实施方式

本发明的第三实施方式涉及一种斜孔钻削装置，包括具有若干斜面的回转体状的支撑座1，每个斜面与支撑座1中心轴线所成夹角与工件待加工斜孔的角度相同，支撑座1具有平行且相对的两个端面，其中一个端面的边沿卡接若干个与工件待加工斜孔正对的角度钻模块2，若干个角度钻模块2围绕形成的空间内置有与支撑座1同心并连接的固紧件3；每个角度钻模块2上开设一个用于插接钻套4的钻套安装孔201，钻套安装孔201的中心轴线与支撑座1中心轴线所成夹角与工件待加工斜孔的角度相同。

如图3所示，支撑座1是由基座101和棱台部102组成的一体成型件，基座101具有两个平行且相对的端面，其中一个端面与棱台部102的大直径端相接，斜面为棱台部102的棱面。

参照图4，基座101的远离棱台部102的端面上开设有用于卡接工件凸耳的弧形腰槽103，弧形腰槽103的形状和尺寸与工件凸耳的形状和尺寸相同。

具体地，弧形腰槽103的作用是，用于插接工件凸耳，进而实现对工件的定位，例如：当完成斜孔A的钻削，要钻削下一个斜孔B时，旋转斜孔钻削装置，使支撑座1的下一个斜面紧贴钻床，钻削斜孔B，可以看出，斜孔钻削装置需要旋转才可完成对所有斜孔的钻削，旋转过程中工件有可能滑出，而弧形腰槽103作为连接工件与基座101的连接部件，一方面可以避免工件旋转过程中脱离斜孔钻削装置，另一方面也可以为安装装夹斜孔钻削装置，提供定位。

第四实施方式

在第三实施方式的基础上，参照图1和图5，角度钻模块2包括固接于基座101外侧面的竖杆202，竖杆202平行于基座101的轴向中心线，竖杆202的一个端部倾斜向上延伸形成弯折部203，弯折部203正对弧形腰槽103所在基座101的端面，弯折部203的底平面与竖杆202所成角度为直角，直角部紧贴并通过螺栓固接于基座101；钻套安装孔201开设于弯折部203，钻套安装孔201与钻套4过盈配合，且钻套安装孔201的尺寸和形状与钻套4的形状和尺寸相同。

角度钻模块2是为钻头的***提供通道的零件，具体地，先将钻套4放入钻套安装孔201，使钻套4与钻套安装孔201过盈配合，然后将钻头伸入钻套4，钻头由钻套4伸出钻入工件，由于钻套安装孔201的中心轴线与支撑座1中心轴线所成夹角与工件待加工斜孔的角度相同，因此，可以钻削出斜孔。

需要说明的是，若基座101为方形/长方体形，那么基座101则有四个侧面，侧面与端面形成互相垂直的直角，该直角与角度钻模块2的直角部重合卡接，在竖杆202上通过螺栓将角度钻模块2固接于基座101。

此外，若干个角度钻模块2形成放置工件的空间，将工件限位在该空间内，装夹工件时，将工件的凸耳插接在弧形腰槽103内，并使钻套安装孔201与工件上的待加工斜孔一一对应。

第五实施方式

在第四实施方式的基础上，参照图6，钻套4具有两个端面，其中靠近固紧件3的端面为倾斜平面401，倾斜平面401所在的弯折部203的端面与倾斜平面401平齐，所有的倾斜平面401垂直于弧形腰槽103所在基座101的端面。

如图1所示，当工件放置于所有钻套4的倾斜平面401形成的空间内时，倾斜平面401与工件的外表面相对，加工时，尽量使钻套4出口处与工件待加工面距离最小。

具体地，支撑座1的每个斜面与支撑座1中心轴线所成夹角与工件待加工斜孔的角度相同、钻套安装孔201的中心轴线与支撑座1中心轴线所成夹角与工件待加工斜孔的角度相同、钻套4的倾斜平面401垂直于弧形腰槽103所在基座101的端面，以上三个条件促使加工斜孔的成功。

第六实施方式

在第二实施方式的基础上，如图7所示，固紧件3包括芯轴301，芯轴301的一端旋接滚花螺母302，另外一端固接一块与芯轴301同心的压板303，压板303通过螺栓连接于基座101的端面。

需要说明的是，弧形腰槽103与压板303紧贴，以便实现钻套出口处与工件待加工面距离最小。

具体地，压板303与基座101的端面紧贴接触，工件穿过芯轴301并插套于角度钻模块2和压板303之间的空腔内，详细地说，工件的内壁与压板303接触，工件的外壁与角度钻模块2的倾斜平面401接触，然后旋拧滚花螺母302，以使滚花螺母302与工件端面接触，实现轴向压紧工件，保证加工过程中压紧可靠，受力均匀，钻孔过程切削平稳，变形量小。

为了进一步提高定位的精准度，芯轴301的端部垂直穿过压板303向外延伸形成凸柱304，凸柱304插接于基座101端面中心的圆孔104，而为了确保插接时的稳定性，凸柱304的直径大于芯轴301的直径。

第七实施方式

本实施方式提供了一种斜孔钻削装置的应用方法，包括以下步骤：

步骤S1，取待加工斜孔的工件，将工件穿过芯轴301并插套于角度钻模块2和压板303之间的空腔内，确保工件、芯轴301、支撑座1同轴；

步骤S2，旋转斜孔钻削装置，使工件上的凸耳插卡于基座101端面的弧形腰槽103内，同时每一个角度钻模块2与工件的每一个待加工斜孔处一一正对；

步骤S3，取开口垫圈5穿过芯轴301，使开口垫圈5紧贴工件远离支撑座1一端的端面；

步骤S4，旋紧滚花螺母302，使工件靠近支撑座1一端的端面紧贴弧形腰槽103所在的基座101端面并压紧，完成工件的装夹定位；

步骤S5，将支撑座1的任一个斜面紧贴于钻床，钻头穿过钻套4对工件待加工斜孔处进行钻孔；

步骤S6，旋转斜孔钻削装置，不断重复步骤S5，直至完成对工件所有待加工斜孔的钻孔。

以上斜孔钻削装置，包括具有若干斜面的回转体状的支撑座1，每个斜面与支撑座1中心轴线所成夹角与工件待加工斜孔的角度相同，支撑座1具有平行且相对的两个端面，其中一个端面的边沿卡接若干个与工件待加工斜孔正对的角度钻模块2，若干个角度钻模块2围绕形成的空间内置有与支撑座1同心并连接的固紧件3；每个角度钻模块2上开设一个用于插接钻套4的钻套安装孔201，钻套安装孔201的中心轴线与支撑座1中心轴线所成夹角与工件待加工斜孔的角度相同。支撑座1是由基座101和棱台部102组成的一体成型件，基座101具有两个平行且相对的端面，其中一个端面与棱台部102的大直径端相接，斜面为棱台部102的棱面。基座101的远离棱台部102的端面上开设有用于卡接工件凸耳的弧形腰槽103，弧形腰槽103的形状和尺寸与工件凸耳的形状和尺寸相同。角度钻模块2包括固接于基座101外侧面的竖杆202，竖杆202平行于基座101的轴向中心线，竖杆202的一个端部倾斜向上延伸形成弯折部203，弯折部203正对弧形腰槽103所在基座101的端面，弯折部203的底平面与竖杆202所成角度为直角，直角部紧贴并通过螺栓固接于基座101；钻套安装孔201开设于弯折部203，钻套安装孔201与钻套4过盈配合，且钻套安装孔201的尺寸和形状与钻套4的形状和尺寸相同。钻套4具有两个端面，其中靠近固紧件3的端面为倾斜平面401，倾斜平面401所在的弯折部203的端面与倾斜平面401平齐，所有的倾斜平面401垂直于弧形腰槽103所在基座101的端面。固紧件3包括芯轴301，芯轴301的一端旋接滚花螺母302，另外一端固接一块与芯轴301同心的压板303，压板303通过螺栓连接于基座101的端面。芯轴301的端部垂直穿过压板303向外延伸形成凸柱304，凸柱304插接于基座101端面中心的圆孔104，凸柱304的直径大于芯轴301的直径。

第八实施方式

本实施方式以XXX产品中的某工件为例，产品要求在该工件的筒壁沿周向均布4个斜孔，每个斜孔与工件的中心轴线成45度夹角，根据本发明提供的斜孔钻削装置，对其进行钻削，具体如下：

由于要在工件上加工4个斜孔，因此选择方形基座+四棱台作为支撑座1，将方形基座101的自由端面（图3的左侧端面）命名为定位大平面，固紧件3的压板303紧贴定位大平面，同时固紧件3的芯轴301插接于定位大平面中心的圆孔104内，在方形基座101的每个边安装一个角度钻模块2，工件穿过芯轴301位于4个角度钻模块2与定位大平面形成的空间内，且工件的凸耳插接于弧形腰槽103内，然后取开口垫圈5穿过芯轴301，使开口垫圈5紧贴工件远离支撑座1一端的端面；旋紧滚花螺母302，使工件靠近支撑座1一端的端面紧贴弧形腰槽103所在的基座101端面并压紧，完成工件的装夹定位；将支撑座1的任一个斜面紧贴于钻床，钻头穿过钻套4对工件待加工斜孔处进行钻孔；旋转斜孔钻削装置，不断重复步骤S5，直至完成对工件所有待加工斜孔的钻孔。

特别地，当工件加工完成后，松开滚花螺母302，拔掉开口垫圈5，使工件与定位大平面出现间隙，消除弹性变形，工件沿芯轴轴心方向便能自如卸下。

综上所述，本发明根据斜孔钻孔的特点提供了斜孔钻削装置，斜孔钻削装置主要由带斜面的支撑座、角度钻模块和固紧件组成，支撑座上的斜面可以为斜孔钻削装置提供与钻床的接触面，确保支撑座的放置倾斜角与工件待加工斜孔的角度一致，角度钻模块为钻头的钻孔提供精准定位，固紧件可以轴向压紧工件，保证加工斜孔过程中工件压紧可靠、受力均匀，支撑座、角度钻模块和固紧件相互配合工作确保钻孔过程切削平稳、变形量小、钻孔效率高，本发明保护的斜孔钻削装置不但适用于待加工斜孔的工件，也特别适用于对高精度脆性材料的斜孔钻削。

需要说明的是，以上各实施方式中，各个零件之间的连接或安装优先选择螺栓和销接，也可以是机械领域其他形式的连接，并不仅限与此。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。