一种高速钻孔取芯装置的制作方法

本实用新型属于石锅加工技术领域。

背景技术：

石锅富含有对人体有益的各种微量元素，是人们烹饪常用的器具之一。

石锅在加工过程中，需要在较大的石料上取出芯渣，使石料形成一个用于盛装食物的食槽。现有技术中，通常采用人工方式在石料上凿出一个凹槽，然后再对凹槽进行打磨，从而形成食槽。采用这种方式进行加工，一方面会浪费较多的材料，特别是针对一些稀有的石料如皂石等，会增加石锅生产的成本，另一方面加工效率也非常低。

近几年，出现了一种新的加工方式，即利用钻头在石料上钻出一个环形槽，再将环形槽内的芯体用金刚砂线磨断。采用这种加工方式，其钻孔和取芯是分开在不同的设备上进行的，需要先将石料放到钻孔设备上钻孔，形成芯体，再将完成钻孔的石料转移到另一台设备上，利用金刚砂线对芯体反复摩擦，将芯体磨断，以形成一个石锅；然后将取出的芯体重复上述步骤进行加工，如此才可得到多个石锅。这样就需要让石料在不同的设备上转移并重新定位，导致钻孔取芯的效率比较低，且切割出来的面平整度和同心度也不高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种高速钻孔取芯装置，以解决背景技术中钻孔取芯效率低且切割面平整度不高的问题。

为了达到上述目的，本实用新型的基础方案提供一种高速钻孔取芯装置，包括钻头，钻头包括安装板和设在安装板上的刀筒，所述安装板的中心设有用于与机床部件连接的连接口，刀筒的数量至少为两个且所有刀筒同心设置，各刀筒的长度和直径由内而外依次增大；每个刀筒远离安装板的一端均设有若干个切割头和若干个贯穿孔，贯穿孔沿刀筒长度方向延伸；贯穿孔内插设有转轴，转轴的一侧穿出刀筒开口端并连接有切割刀，切割刀的形状与刀筒相适应，切割刀远离转轴的一端设有刃部，转轴到刀筒轴线的距离等于刀筒的半径；刀筒上设有用于限制切割刀转动的限位机构，转轴穿出安装板并设有固定机构。

本基础方案的原理和有益效果在于：

钻孔时，将钻头推进到旋转着的石料上，钻头上的切割头在石料上切割出若干个深度、直径均不同的环形槽，以形成若干个芯体。切割时，松开固定机构，使切割刀移出限位机构并移动到环形槽底部，转动转轴使切割刀转动，切割刀的刃部作用于旋转着的芯体的底部，从而完成芯体的切割。

本方案将钻孔和取芯两个加工步骤融合在一个设备上进行，不需要重复对石料进行定位，既提高了加工效率，一次可加工出多个石锅，又减小了加工误差，且切割出来的各个石锅同心度更高。另外，现有技术中，对芯体的切割主要利用金刚砂线对芯体底部进行反复摩擦，以将芯体磨断，采用这种方式将芯体磨断，切口会存在许多凹凸点，平整度较差，切割效率也比较低。而采用本方案的这种方式进行切割，切口非常平整，切割完成后不需要额外打磨，加工质量得到大幅度提升，并且切割效率也得到较大提高。

本方案除了可以应用在石锅加工领域外，还可应用于其他生产与石锅类似产品的技术领域中，如玉石、木材加工等。

可选地，所述固定机构包括设置在转轴上的外螺纹部以及螺纹连接在外螺纹部上的螺母，外螺纹部设置在转轴靠近安装板的一侧上。

通过螺母与外螺纹部的配合，可对转轴起到固定作用，且结构简单，制作成本较低，可降低石锅的加工成本。

可选地，所述限位机构与切割刀一一对应，限位机构包括两个设在刀筒远离安装板一侧的凸缘。

每个限位机构对应一把切割刀，限位效果好。在刀筒开口端两侧设置两个凸缘来限制切割刀的晃动，限位效果好且结构简单，可降低石锅的加工成本。

可选地，所述转轴远离切割刀的一端连接有用于推动转轴转动的推把，位于安装板同一侧的推把之间共同铰接有一根连杆。

推把可方便操作人员推动转轴转动，使切割刀产生转动进而完成芯体的切割，且推把结构简单，制造成本较低，可降低石锅的生产成本。而位于安装板同一侧的推把之间利用连杆连接起来，人们推动其中一根推把即可将位于同一侧的所有推把推动，操作更加简便。

可选地，所述转轴远离切割刀的一端连接有旋转气缸或旋转液压缸。

通过旋转气缸、旋转油缸其中一种来驱动转轴转动，其输出的推动力稳定，能够使切割刀以较平稳的速度进行切割，使得芯体的切割效果更好，切口更为平整。

可选地，所述安装板的两侧均设有用于带动转轴转动的第一转动机构，位于安装板同一侧的转轴共同连接一个第一转动机构。

本方案采用一个转动机构来驱动位于安装板同一侧的所有转轴转动，从而实现芯体的切割，切割效果更高，且切割的力道和速度更加稳定，使得芯体切口更加平整。另外，采用在安装板的两侧分别设置一个转动机构的这种方式，空间布局合理，结构简单且成本较低，适于推广应用。

可选地，所述第一转动机构包括第一驱动部，第一驱动部的输出端连接有第一连接板，第一连接板的侧部设有第一齿条，第一齿条滑动连接在安装板上；转轴远离切割刀的一侧设有第一齿轮，位于安装板同一侧的第一齿轮共同啮合一个第一齿条。

通过第一齿轮与第一齿条的配合以及第一驱动部的驱动，使得转轴能够带动切割刀转动以实现芯体的切割，切割效率更高，且采用齿轮、齿条相配合的这种方式进行传动，传动更加稳定，使得切割刀的切割效果更好。

可选地，所述第一齿条上设有用于对第一齿条移动进行导向的第一导向单元，第一导向单元包括开设在第一齿条上的第一条形孔，第一条形孔内至少设有两个第一导向螺钉，第一导向螺钉底部与安装板连接。

通过第一导向螺钉和第一条形孔的配合，可对第一齿条的移动进行导向，为第一齿轮与第一齿条的啮合提供保障，防止第一齿条在移动过程中因发生偏移而无法与第一齿轮啮合的现象出现，提升整个装置的可靠性。

可选地，所述安装板上设有用于带动所有转轴转动的第二转动机构。

本方案采用第二转动机构带动所有转轴转动，所需的动力设备只有一台，大大降低了生产成本，同时也使得安装板上各部件的空间布局更加合理和美观。

可选地，所述第二转动机构包括第二驱动部，第二驱动部的输出端连接有第二连接板，第二连接板的侧部设有第二齿条，第二齿条包括用于绕开连接口的弧形部和连接在弧形部两侧的齿部，第二齿条滑动连接在安装板上；转轴远离切割刀的一侧设有第二齿轮，所有第二齿轮均与第二齿条啮合；第二齿条上设有用于对第二齿条移动进行导向的第二导向单元，第二导向单元包括开设在第二齿条上的第二条形孔，第二条形孔内设有至少两个第二导向螺钉，第二导向螺钉底部与安装板连接。

通过第二齿轮与第二齿条的配合以及第二驱动部的驱动，使得转轴能够带动切割刀转动以实现芯体的切割，切割效率更高，且采用齿轮、齿条相配合的这种方式进行传动，传动更加稳定，使得切割刀的切割效果更好。通过第二导向螺钉和第二条形孔的配合，可对第二齿条的移动进行导向，为第二齿轮与第二齿条的啮合提供保障，防止第二齿条在移动过程中因发生偏移而无法与第二齿轮啮合的现象出现，提升整个装置的可靠性。弧形部可绕开连接口，避免第二齿条在移动过程中与机床上的相关部件发生干涉。

附图说明

图1为本实用新型一种高速钻孔取芯装置实施例1的示意图；

图2为实施例1中安装板背向刀筒一侧的结构示意图；

图3为本实用新型一种高速钻孔取芯装置实施例2的示意图；

图4为实施例2中外扁方和内扁方的结构示意图；

图5为本实用新型一种高速钻孔取芯装置实施例3的示意图；

图6为本实用新型一种高速钻孔取芯装置实施例4的示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：钻头1、安装板2、刀筒3、转轴4、切割刀5、凸缘6、推把7、螺母8、外螺纹部9、旋转气缸10、连接口11、切割头12、第一驱动部13、第一齿条14、第一齿轮15、第一导向螺钉16、第二驱动部17、第二齿条18、第二齿轮19、第二导向螺钉20、内扁方21、外扁方22。

实施例1

一种高速钻孔取芯装置，主要由机架和安装在机架上的钻头1构成，其中，结合附图1和附图2所示，钻头1主要由安装板2、刀筒3、切割头12、切割刀5、转轴4、限位机构、固定机构构成。安装板2的中心处开设有连接口11，优选地，连接口11为螺纹孔，钻头1与机床螺纹连接。刀筒3一体成型在安装板2上，刀筒3的数量至少为两个，本实施例以两个为例进行阐述；两个刀筒3同心设置，且各刀筒3的长度和直径由由内而外依次增大(即位于内圈的刀筒3的长度和直径小于位于外缘的刀筒3的长度和直径)，优选地，各刀筒3之间的长度差为10-20mm，具体可根据市场需求和加工需要进行调整。各刀筒3的壁厚不变，但各刀筒之间的距离(即形成的石锅的壁厚)由钻头1中心往外依次增加20-60mm，具体可根据市场需求和加工需要进行调整(部分石锅的壁厚是需要将锅把部分考虑在内的，芯体取下来后需要拿到车床上车出锅把，但有些石锅则不需要，因为其锅把是利用其它部件增设到石锅上的)。

每个刀筒3远离安装板2的一端均设置若干个切割头12和若干个贯穿孔，本实施例中，位于内圈的刀筒3上的切割头12的数量为四个，位于外圈的刀筒3上的切割头12的数量为六个，切割头12的高度可根据加工需要设定。贯穿孔的数量为两个，贯穿孔沿刀筒3长度方向延伸，每个贯穿孔内均插设有转轴4，转轴4可在贯穿孔内转动或沿刀筒3长度方向移动。转轴4的一侧穿出刀筒3开口端并固定连接一把切割刀5，连接方式优选为焊接或螺纹连接(在切割刀5上攻出一个螺纹槽，转轴4底部螺纹连接在螺纹槽内)；切割刀5的形状与刀筒3相适应，且切割刀5远离转轴4的一端套有刃部，转轴4到刀筒3轴线的距离等于刀筒3的半径。切割刀5的厚度小于切割头12的高度，避免切割头12在钻环形槽时无法进行切割或与切割刀5碰撞；切割刀5的厚度可根据加工需要设定。

刀筒3上设有限位机构，限位机构用于限制切割刀5转动并与切割刀5一一对应。本实施例中，限位机构包括两个一体成型在刀筒3远离安装板2一侧的凸缘6，凸缘6靠近贯穿孔设置，凸缘6的高度也小于切割头12的高度。当然，还可以采用其他方式来对刀筒3进行限位，如：在刀筒3开口端开设限位槽来对切割刀进行限位，此处不一一列举。

转轴4远离切割刀5的一侧穿出安装板2并设有固定机构。本实施例中，固定机构主要由外螺纹部9和螺母8构成，外螺纹部9一体成型在转轴4远离切割刀5的一侧上，螺母8与外螺纹部9螺纹连接。当然，还可用其他方式来对转轴4进行固定，此处不一一列举。

转轴4远离切割刀5的一端还焊接一根推把7，方便操作人员通过推把7推动转轴4转动。位于安装板2同一侧的两根推把7之间共同铰接一根连杆，使得操作人员一只手即可推动同侧的所有推把7转动。优选地，可在推把7上开设滑动槽(图中未示出)，并在连杆的底部焊接一根固定杆(图中未示出)，固定杆插在滑动槽内并可在滑动槽内转动，以保证刀筒3数量较多时各推把7之间能够正常联动。优选地，推把7上还可套设防滑套，在防止操作人员手部打滑的同时，也对操作人员的手部起到一定的保护作用。

初始时，切割刀5被限位在两个凸缘6之间，且切割刀5与刀筒3开口端接触；螺母8螺纹连接在外螺纹部9上。

钻孔时，将钻头1推进到旋转着的石料上，钻头1上的切割头12在石料上切割出若干个深度、直径均不同的环形槽，并形成若干个芯体。接着，将螺母8旋拧出来，将转轴4往环形槽底部推，推动距离为2-5mm，使切割刀5移动到环形槽底部。接着，操作人员通过推把7手动推动转轴4、切割刀5转动，转动角度可根据需要设定，切割刀5的刃部在往芯体中心移动的过程中，逐渐将旋转着的石料上的芯体切割掉，并将芯体取出。

切割完成后，通过推把7转动转轴4和切割刀5，切割刀5转动到相应位置后，抽拉转轴4，使得切割刀5重新回到两个凸缘6之间并与刀筒3开口端接触，并重新将螺母8旋入，即可实现转轴4的固定。

采用本实施例的这种方式，将钻孔和取芯两个加工步骤融合在一个设备上进行，不需要重复对石料进行定位，既提高了加工效率，一次可加工出多个石锅，又减小了加工误差，且切割出来的各个石锅同心度更高。另外，现有技术中，对芯体的切割主要利用金刚砂线对芯体底部进行反复摩擦，以达到切割效果，采用这种方式进行切割，切口会存在许多凹凸点，平整度较差，切割效率也比较低。而采用本方案的这种方式进行切割，切口非常平整，切割完成后不需要额外打磨，加工质量得到大幅度提升，并且切割效率也得到较大提高。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于：结合附图3和附图4所示，每根转轴4远离切割刀5的一端均连接有旋转气缸10或旋转液压缸，用于驱动转轴4转动，本实施例以旋转气缸为10例进行阐述。具体为：旋转气缸10的输出端连接一根连接轴，连接轴底部开设有内扁方21，而转轴4远离切割刀5的一端一体成型有一个外扁方22，外扁方22与内扁方21相配合，外扁方22可插入内扁方21内并可在内扁方21内滑动。

钻孔完毕后，先松开螺母8，将转轴4往环形槽底部推，并启动旋转气缸10，旋转气缸10通过转轴4带动切割刀5转动，切割刀5的刃部在移动过程中，逐渐将旋转着的石料上的芯体切割掉。

通过旋转气缸10、旋转液压缸其中一种来驱动转轴4转动，其输出的推动力稳定，能够使切割刀5以较平稳的速度进行切割，使得芯体的切割效果更好，切口更为平整。

实施例3

本实施例与实施例1-2的不同之处在于：结合附图5所示，本实施例中，安装板2的两侧分别设置一个第一转动机构，用于带动转轴4转动，且位于安装板2同一侧的转轴4共同连接一个第一转动机构。第一转动机构包括第一驱动部13，第一驱动部13可以是普通气缸、普通液压缸或电动推杆中的一种。第一驱动部13的输出端套接或通过螺栓固定连接有第一连接板，第一连接板的侧部通过螺丝与第一齿条14固定连接，第一齿条14滑动连接在安装板2上。转轴4远离切割刀5的一侧套设有第一齿轮15，位于安装板2同一侧的第一齿轮15共同啮合一个第一齿条14。第一齿条14的厚度大于第一齿轮15的厚度，使得转轴4推出2-5mm后，第一齿轮15仍然可以与第一齿条14啮合。第一齿条14上设有用于对第一齿条14移动进行导向的第一导向单元，第一导向单元包括开设在第一齿条14上的第一条形孔，第一条形孔内设有至少两个第一导向螺钉16(本实施例以两个为例)，第一导向螺钉16底部与安装板2螺纹连接。

工作时，将转轴4推向环形槽底部，使切割刀5位于环形槽底端。启动第一驱动部13，第一驱动部13通过第一连接板、第一齿条14带动同侧的第一齿轮15转动，从而使转轴4带动切割刀5转动以完成切割。此过程中，第一导向螺钉16和第一条形孔相配合对第一齿条14的移动起到导向作用，防止第一齿条14走偏。

本方案采用一个转动机构来驱动位于安装板2同一侧的所有转轴4转动，从而实现芯体的切割，切割效果更高，且切割的力道和速度更加稳定，使得芯体切口更加平整。另外，采用在安装板2的两侧分别设置一个转动机构的这种方式，空间布局合理，结构简单且成本较低，适于推广应用。

实施例4

本实施例与实施例1-3的不同之处在于：结合附图6所示，本实施例中，安装板2上设有用于带动所有转轴4转动的第二转动机构，第二转动机构包括第二驱动部17，第二驱动部17的输出端套接或通过螺栓固定连接有第二连接板，第二连接板的侧部与第二齿条18通过螺栓固定连接，第二齿条18滑动连接在安装板2上，第二齿条18包括用于绕开连接口11的弧形部和连接在弧形部两侧的齿部，弧形部长度为20mm以上，优选为30mm，使得第二齿条18在移动过程中不会与连接口11上的连接部件发生干涉。转轴4远离切割刀5的一侧套设有第二齿轮19，所有第二齿轮19均与第二齿条18的齿部啮合。第二齿条18上设有用于对第二齿条18移动进行导向的第二导向单元，第二导向单元包括开设在第二齿条18上的第二条形孔，第二条形孔内设有至少两个第二导向螺钉20(本实施例以两个为例)，第二导向螺钉20底部与安装板2螺纹连接。

本实施例的工作方式与实施例3的类似，此处不做赘述。

本方案采用第二转动机构带动所有转轴4转动，所需的动力设备只有一台，大大降低了生产成本，同时也使得安装板2上各部件的空间布局更加合理和美观。

以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。