本发明属于IPC分类B24B用于磨削或抛光的机床、装置或工艺技术，涉及深海震波探测设备的玻璃保护罩的辅助研孔加工装置，尤其是超高背压玻璃球的二自由度同心回转研孔装置。
背景技术：
目前，用于探测深海地壳活动的震波探测仪器工作环境处于海平面万米以下，由于震波探测仪器保护罩外部需要承受接近1000KG/平方厘米的压力，即超高背压，为重要关键部件，保护罩采用两个超高强度的玻璃半球结构，在保护罩玻璃半球结构上需要加工出若干个圆孔，供安装电子元器件的连接端口，玻璃球体表面硬度达到莫氏七级，研磨加工基准、定位和加工精度要求非常高，圆孔加工十分困难。而现有技术中，基本需要由人工完成研孔，即用研磨方法加工工件的孔，效率低，劳动强度大，质量不稳定，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。
相关背景技术的专利公开文献较少。
中国专利申请201510229875.3研孔装置,包括钻床架体，钻床架体上设置有转盘机构，转盘机构的顶面设置有用于装夹工件的研孔夹具，研孔夹具装夹的工件的待研磨孔的正上方设置有粗研磨机的粗研磨棒；在转盘机构上方，以转盘机构的转轴为中心，与粗研磨棒同一圆周上的另一位置还设置有精研磨机的精研磨棒。粗研磨机的粗研磨棒设置于工件上方，对其粗研孔加工，由于精研磨机的精研磨棒与粗研磨机的粗研磨棒以转盘机构的圆心为圆心、同圆周设置，这样，进行完粗研孔后，转盘机构转动，工件会转动到精研磨棒下方，进行精研孔加工。
中国专利申请201521018549.X公开了一种自动研孔机，主要解决轴类产品两端中心孔的研磨；包括控制器，床头箱，床身，卡盘，同步器，拨块气缸，前定位托架，气动夹，后定位托架，尾架，尾架气缸，金属传感器；将轴放入托架后，传感器感测工件就位信号，通过同步器、夹体等部件的作用限制加工轴的运动，一端面研孔完成后，无需再次卸料、装夹，既可再次对另一端面进行研孔。
现有技术中，没有相应的超高背压玻璃球的研孔装置，主要以手工操作完成，精准度难以保证，工效极低。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种超高背压玻璃球的二自由度同心回转研孔装置，实现精准自动加工。
本发明的目的将通过以下技术措施来实现：包括机架、Z轴回转盘，X轴回转座、内钻孔机构、外钻孔机构和半球安装盘；机架上竖立安装Z轴回转盘，Z轴回转盘外侧面y垂直安装X轴回转座，在X轴回转座内安装半球安装盘，在机架上同轴且相向安装内钻孔机构和外钻孔机构，内钻孔机构和外钻孔机构上安装钻头，而且，X轴回转座处于内钻孔机构和外钻孔机构之间，同时，X轴回转座的中线平面垂直穿过Z轴回转盘的直径延长线，内钻孔机构和外钻孔机构中轴穿过半球安装盘中心。
尤其是，机架上安装Z轴回转伺服电机，机架内安装减速传动机构，Z轴回转伺服电机通过减速传动机构与Z轴回转盘外缘啮合连接，X轴回转座上安装X轴回转伺服电机，X轴回转伺服电机通过传动齿轮与半球安装盘外缘啮合连接。
尤其是，内钻孔机构外端安装内钻孔进刀伺服电机，外钻孔机构外端安装外钻孔进刀伺服电机。
尤其是，机架竖立安装，机架底部水平方向一侧有突出的对研台座，该对研台座中部有下陷的弧形凹槽，该弧形凹槽位于X轴回转座下侧，在对研台座的两端上侧分别通过导轨机构固定内钻孔机构和外钻孔机构。
尤其是，机架底部四角分别安装水平调节支脚。
尤其是，Z轴回转盘围绕Z轴进行±180度的摆动，对玻璃半球的重锤线的偏转角度进行设定调节，半球安装盘围绕X轴进行360度全周旋转，实现在重锤线偏转角度下的圆周加工位置的分布调节。
尤其是，内钻孔机构和外钻孔机构相对配合进行夹持，并且驱动钻头进行快进—工进—快退以及位置控制。
尤其是，内钻孔机构和外钻孔机构采用高精度高刚性的电主轴连接钻头，提供200-20000转/分钟范围内平稳输出的线性调整。
尤其是，内钻孔机构和外钻孔机构的钻头采用天然金刚石粉末，在高温高压环境下与青铜合金烧结而成，其质点硬度达到莫氏9级。
本发明的优点和效果：以Z轴回转盘与X轴回转座相互配合，实现二自由度的精准控制，同时，以内钻孔机构和外钻孔机构同轴相向夹持球体，并且，控制高速旋转的钻头相对于球心快进—工进—快退实施研孔，粗研孔和精研孔衔接进行，完全取代手动研孔，确保研孔精度以及生产效率。
附图说明
图1为本发明实施例1结构示意图。
附图标记包括：
机架1、Z轴回转盘2、Z轴回转伺服电机3、X轴回转伺服电机4、X轴回转座5、内钻孔机构6、内钻孔进刀伺服电机7、外钻孔机构8、外钻孔进刀伺服电机9、半球安装盘10、对研台座11。
具体实施方式
本发明原理在于，内钻孔机构6与外钻孔机构8的钻头的回转轴线必须始终穿过玻璃半球的圆心，所以精确加工研孔至少需要二自由度位置控制，同时，也由于玻璃是极端脆性材料，加工的时候，须在球体内外侧同轴、同步加工。
自由度概念用于确定一个系统在空间中的位置所需要的最小坐标数。所谓自由度数就是确定物体在空间的位置所需独立坐标的数目。例如，二自由度陀螺仪是自转轴具有两个进动自由度的陀螺仪，即陀螺仪的转子主轴既可以绕水平轴俯仰，又可以绕垂直轴旋转。各式的陀螺罗经都采用二自由度陀螺仪来指示方向，也可以用来组成单轴稳定器。二自由度陀螺仪可实现OZ轴指向任意惯性空间。
本发明包括：机架1、Z轴回转盘2，X轴回转座5、内钻孔机构6、外钻孔机构8和半球安装盘10。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1：如附图1所示，机架1上竖立安装Z轴回转盘2，Z轴回转盘2外侧面y垂直安装X轴回转座5，在X轴回转座5内安装半球安装盘10，在机架1上同轴且相向安装内钻孔机构6和外钻孔机构8，内钻孔机构6和外钻孔机构8上安装钻头，而且，X轴回转座5处于内钻孔机构6和外钻孔机构8之间，同时，X轴回转座5的中线平面垂直穿过Z轴回转盘2的直径延长线，内钻孔机构6和外钻孔机构8中轴穿过半球安装盘10中心。
前述中，机架1上安装Z轴回转伺服电机3，机架1内安装减速传动机构，Z轴回转伺服电机3通过减速传动机构与Z轴回转盘2外缘啮合连接，X轴回转座5上安装X轴回转伺服电机4，X轴回转伺服电机4通过传动齿轮与半球安装盘10外缘啮合连接。
前述中，内钻孔机构6外端安装内钻孔进刀伺服电机7，外钻孔机构8外端安装外钻孔进刀伺服电机9。
前述中，机架1竖立安装，机架1底部水平方向一侧有突出的对研台座11，该对研台座11中部有下陷的弧形凹槽，该弧形凹槽位于X轴回转座5下侧，在对研台座11的两端上侧分别通过导轨机构固定内钻孔机构6和外钻孔机构8。
前述中，机架1底部四角分别安装水平调节支脚。
前述中，Z轴回转盘2围绕Z轴进行±180度的摆动，半球安装盘10围绕X轴进行360度全周旋转。
前述中，内钻孔机构6和外钻孔机构8相对配合进行夹持，并且驱动钻头进行快进—工进—快退以及位置控制。
前述中，内钻孔机构6和外钻孔机构8采用高精度高刚性的电主轴连接钻头，提供200-20000转/分钟范围内平稳输出的线性调整。
本发明实施例中，内钻孔机构6和外钻孔机构8的钻头采用天然金刚石粉末，在高温高压环境下与青铜合金烧结而成，其质点硬度达到莫氏9级，实现轻松钻削高硬度玻璃的要求。
本发明实施例中，内钻孔机构6和外钻孔机构8钻孔速度：18000r/min，钻孔加速时间：500ms，钻孔减速时间：800ms，进刀速度：0.085mm/min；冷却介质流速：20L/min；Z轴回转盘2工作转速：20r/min，Z轴回转盘2定位转速：0.5r/min；X轴回转座5工作转速：25r/min；X轴回转座5定位转速：0.5r/min。
本发明中，Z轴回转伺服电机3驱动Z轴回转盘2，X轴回转伺服电机4驱动并控制半球安装盘10，进而带动玻璃半球围绕X轴进行360度全周旋转。由于内钻孔机构6与外钻孔机构8同轴安装，无论Z轴和X轴如何旋转，半球处于任何位置，其轴心始终穿过半球中心点，实现180度×360度全方位二自由度可加工位置的覆盖，并可以通过安装在各自尾部的内钻孔进刀伺服电机7和外钻孔进刀伺服电机9控制其相对于球心的快进——工进——快退以及位置控制。钻头旋转使用高精度高刚性的电主轴作为动力，提供200-20000转/分钟范围内平稳输出的线性调整，保证钻孔时切割表面的光洁度。
本发明工作原理为：Z轴回转伺服电机3带动Z轴回转盘2进行±180度的摆动，对玻璃半球的重锤线的偏转角度进行设定调节，再通过X轴回转伺服电机4，驱动并控制X轴回转座5的360度全周旋转，实现在重锤线偏转角度下的圆周加工位置的分布调节。两侧内钻孔机构6和外钻孔机构8的钻头在主轴电机的带动下高速旋转，在研孔过程中同步使用冷却介质保护钻头和工作面，再通内钻孔进刀伺服电机7和外钻孔进刀伺服电机9控制高速旋转的钻头相对于球心的快进—工进—快退以及位置控制，实现程序设定的，在玻璃半球圆弧面上的高精度定位及钻孔加工。
上述实施例所公开的说明，为本领域专业技术人员能够理解本发明，因此，本发明将不会被限定于本文所示的这些实施例，而是要符合与本发明所公开的原理相一致的最宽的范围。