[实用新型]一种木质工程材点阵夹芯结构制备的自动定位、钻孔装置

说明书

技术领域

本实用新型属于木质工程材料加工领域，更具体地说，涉及一种木质工程材点阵夹芯结构制备的自动定位、钻孔装置。

背景技术

1木质点阵夹芯结构

木材具有较高的强重比、突出的隔热吸音、自然美观的纹理等优点，是人们生活中广泛使用的建筑和室内装饰材料。点阵夹芯结构主要通过上、下面板和面板间有序周期性排列的杆件组成，与常用的其它轻质材料相比，具有比强度和比刚度更高等优点。将点阵夹芯结构应用于木质工程材料的设计中，可以大大改善传统木质工程材的结构与性能的不足，广泛应用于木建筑、家具、运动场馆等行业，具有重要的生态效益、经济效益和社会效益。

2木质点阵夹芯结构制备过程的难点

木质材料的点阵夹芯结构制备采用插入-胶合法，即对上、下面板进行钻孔后，将芯子粘胶并插入上、下面板中，实现点阵结构的制备。精准的定位与钻孔质量是决定木质点阵夹芯结构力学性能的关键。由于木质面板的强度较弱，受力易变形，要求钻头进给速度可调。进钻过程中，初始阶段要求慢速进钻，防止钻头偏移，钻孔过程中，要求进给速度与电钻的功率相适应，使电钻输出功率全部用于木材切削钻孔。如果进给速度过高，会使面板受力过大，损伤钻孔，如果速度过低，会使钻头摩擦生热，使孔碳化。并且，退钻时，需要加快退钻速度，从而减少面板与钻孔摩擦。

目前有两种钻孔制备方式，一种方式是利用台钻进行手工钻孔，另一种是采用数控机床进行钻孔。台钻手工钻孔的制作方法是根据面板大小、芯子直径、芯子角度等参数，在面板上手工标记钻孔位置，然后使用台钻对上、下面板的标记处进行钻孔。手动钻孔存在以下缺陷：手工标记钻孔位置会造成人为误差，加大芯子安装难度，使数学分析模型与实际结构偏差较大，从而影响力学性能分析结果。并且，手动钻孔时，钻头的进给速度不均匀，易造成面板的顺纹劈裂，影响结构力学性能。数控机床钻孔时，虽然可以高精度进行定位，但一般数控机床加工台面较小，钻头角度控制不灵活，对于金字塔点阵结构，要求在上、下面板上钻四个方向的斜孔，且要求钻头进给速度可调，数控机床不适合金字塔等倾斜支撑三维点阵夹芯结构的制备。

综上所述，采用手动方式或数控机床制备金字塔等三维点阵夹层结构时，会造成钻孔位置偏差、钻孔内部损坏、钻头角度控制不灵活等缺陷，从而影响木质金字塔点阵夹芯结构的力学性能，使实验结果与理论分析产生人为偏差，钻孔效率低，为解决这些问题，根据木质材料的特点，设计此自动定位、钻孔装置。

实用新型内容

1.本实用新型要解决的技术问题

本实用新型为解决上述存在的技术问题，设计一种木质工程材点阵夹芯结构制备的自动定位、钻孔装置。本发明根据直线运动模组高精度定位特性，特制直线运动模组，用于钻孔位置的定位。采用两套直线模组相互垂直放置，组成“十字”滑台，实现在最大1平方米的面板范围内，钻孔位置的精确定位，定位精度可达到0.01mm。

为实现金字塔等倾斜支撑三维点阵夹芯结构不同方向的钻孔需要，将加工面板放置于电动转台上，采用伺服电机控制电动转台，电动转台采用涡轮与蜗杆驱动模式，使面板旋转，改变钻孔方向，转台角度范围可达360°，实现任意角度定位，绝对定位精度可达到0.01°。

为保证钻孔内部质量，将钻孔设备固定在直线模组上，采用伺服电机控制直线模组的运动，进而控制电钻进给速度，保证电钻进给精度。

由于钻头与面板有一定倾斜角度，容易发生钻头滑移，从而降低了定位精度。为解决这个问题，钻孔时，根据钻头高度，先快速定位至面板表面，然后慢速进给一定距离，使钻头嵌入面板内，再切换到设定的进给速度钻孔。钻孔完成后，钻头快速回退至初始位置，从而提高钻孔效率。

本装置使面板上钻孔位置的高精度定位、旋转与自动打孔有机结合在一起，提高了木质工程材点阵夹芯结构制备的精度与点阵夹芯结构的力学性能。

2.技术方案

本实用新型装置包括铝型材主体框架、自动定位系统、自动钻孔系统。加工面板置于自动定位系统的加工平台上，所述自动定位系统可沿水平X轴、Y轴方向移动加工平台，并可水平旋转加工平台，实现加工面板上任意位置的定位，所述自动钻孔系统可实现在加工面板上任意位置钻孔。

所述铝型材主体框架包括自动定位系统支撑架、电钻进给装置支撑架，自动定位系统支撑架用于支撑自动定位系统各部分，电钻进给装置支撑架用于固定、安装自动钻孔系统。