凸轮轴钻孔装置技术领域
本发明涉及机械元件的加工，具体涉及凸轮轴钻孔装置。
背景技术
凸轮轴是汽车等常用的元件，凸轮轴上通常需要设置轴向孔和径向孔实现与其他
部件的连接。轴向孔、径向孔加工分别是在凸轮轴端面、杆部打油孔，油孔的位置精度要求
非常高，在加工过程中要求保证孔的加工精度以及各个孔之间的位置精度。
传统的凸轮轴的孔加工主要是用夹具固定，然后在台钻上进行钻孔的，具有以下
缺点：
(1)人工操作，孔的加工精度和各个孔之间的相对位置精度无法保证；
(2)由于人工需要做标记，检测精度等步骤，加工效率很低。
由此可见，目前的凸轮轴的加工存在精度低、生产效率低的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是目前的凸轮轴的加工存在精度低、生产效率低的问
题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供了一种凸轮轴钻孔装
置，包括壳体，所述壳体的前侧设有可开合的放料门，所述壳体内设有：
夹具组件，由平移气缸驱动而水平滑动设置在导轨座上，包括第一伺服电机、转轴
和固定设置在所述转轴上且用于固定凸轮轴的端部的卡盘，所述转轴由所述第一伺服电机
驱动旋转，所述卡盘上设有感应开关；
支承组件，包括用于放置凸轮轴的另一端部的支承块、气缸支架和设置在所述气
缸支架上的压紧气缸，所述压紧气缸上设有压紧头，所述支承块上设有到位检测开关；
钻孔装置，包括设置在所述支承组件后侧的径向孔加工组件和设置在所述支承组
件右侧的轴端孔加工组件，所述径向孔加工组件包括第一底座、由第二伺服电机驱动进而
沿轴向滑动设置在所述第一底座上的径向孔刀具，所述径向孔刀具上设有由第三伺服电机
驱动进而沿径向滑动的径向孔钻头；所述轴向孔加工组件包括第二底座、由第四伺服电机
驱动进而沿径向滑动设置在所述第二底座上的轴端孔刀具，所述轴端孔刀具上沿轴向滑动
设有轴端孔钻头和轴端孔加深钻头，所述轴端孔钻头、所述轴端孔加深钻头分别由第五伺
服电机和第六伺服电机驱动；
电控装置，分别与所述平移气缸、感应开关、卡盘、第一伺服电机、压紧气缸、到位
检测开关、第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机、第五伺服电机和所述第六伺服电
机连接。
在另一个优选的实施例中，所述支承块上设有高度调整板，其顶面设有压槽，所述
压槽的深度由前至后逐渐增大，所述压槽在所述支承块的左右两侧面形成半圆形的开口，
所述压紧气缸的活塞杆由上至下向所述壳体的前侧倾斜。
在另一个优选的实施例中，所述气缸支架由下至上依次包括支撑部和气缸固定
部，所述支撑部竖直设置，且前侧面设有水平的半圆形卡槽，所述气缸固定部与所述压紧气
缸的活塞杆平行设置，所述支撑部与所述气缸固定部之间形成钝角。
在另一个优选的实施例中，所述压槽中设有轴承，所述压紧头和所述轴承之间形
成凸轮轴的另一端部的压紧空间。
在另一个优选的实施例中，所述压紧头包括固定在所述压紧气缸的活塞杆上的安
装块、固定在所述安装块上的两安装杆和深沟球轴承，所述深沟球轴承设置在两所述安装
杆之间。
在另一个优选的实施例中，所述第一底座上设有限制所述径向孔刀具的位移的第
一限位开关，所述径向孔刀具上设有限制所述径向孔钻头的位移的第二限位开关；所述第
二底座上设有限制所述轴端孔刀具的位移的第三限位开关，所述轴端孔刀具上设有分别限
制所述轴端孔钻头、所述轴端孔加深钻头的第四限位开关、第五限位开关，所述第一限位开
关、第二限位开关、第三限位开关、第四限位开关和所述第五限位开关分别与所述电控装置
连接。
在另一个优选的实施例中，所述第一伺服电机和所述转轴之间通过皮带传动，所
述皮带的外侧设有皮带罩壳，所述第三伺服电机依次通过联轴器、滚珠丝杠驱动所述径向
孔刀具滑移。
在另一个优选的实施例中，所述径向孔钻头的前侧设有钻孔定位板，所述钻孔定
位板上设有与所述径向孔钻头适配的钻套。
在另一个优选的实施例中，所述壳体的后侧设有冷却冲洗组件，包括纸带过滤器、
设置在所述纸带过滤器的出口上的接屑盘和置于所述纸带过滤器下方的冷却水箱。
在另一个优选的实施例中，所述放料门的一侧设有启动按钮、急停按钮和复位按
钮，所述壳体的顶面上设有运行指示灯，所述壳体的左侧设有维修门，所述壳体的下部设有
垫铁。。
本发明，利用夹具组件、支承组件、钻孔装置和电控装置实现了工件装夹、卡装到
位、孔位加工一体化，实现了凸轮轴上孔的自动加工，提高了工作效率，同时也保证了孔的
加工精度和孔与孔的相对位置精度，大提高了产品质量和生产效率，并适用于不同尺寸的
凸轮轴，实用性强。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明的夹具组件和支承组件的结构示意图；
图4为本发明的径向孔加工组件的结构示意图；
图5为本发明的轴端孔加工组件的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种凸轮轴钻孔装置，利用夹具组件、支承组件、钻孔装置和电控装
置实现了工件装夹、卡装到位、孔位加工一体化，实现了凸轮轴上孔的自动加工，提高了工
作效率，同时也保证了孔的加工精度和孔与孔的相对位置精度，大提高了产品质量和生产
效率，并适用于不同尺寸的凸轮轴，实用性强。下面结合具体实施例和说明书附图对本发明
予以详细说明。
如图1所示，本发明提供的凸轮轴钻孔装置包括壳体10，壳体10的前侧设有可开合
的放料门11，壳体10内设有夹具组件20、支承组件30、钻孔装置和电控装置60。
如图2和图3所示，夹具组件20由平移气缸21驱动而水平滑动设置在导轨座23上，
包括第一伺服电机25、转轴22和固定设置在转轴22上且用于固定凸轮轴80的端部的卡盘
24，转轴22由第一伺服电机25驱动旋转，卡盘24上设有感应开关。感应开关用于检测凸轮轴
80是否放入卡盘24中。卡盘24可都采用气爪卡盘，具有弹性抓紧功能。
支承组件30包括用于放置凸轮轴80的另一端部的支承块34、气缸支架和设置在气
缸支架上的压紧气缸32，压紧气缸32上设有压紧头，支承块34上设有到位检测开关。到位检
测开关用于检测凸轮轴80是否在支承块34上安装到位。
如图2、图4和图5所示，钻孔装置包括设置在支承组件30后侧的径向孔加工组件和
设置在支承组件30右侧的轴端孔加工组件，径向孔加工组件包括第一底座40、由第二伺服
电机411驱动进而沿轴向滑动设置在第一底座40上的径向孔刀具41，径向孔刀具41上设有
由第三伺服电机421驱动进而沿径向滑动的径向孔钻头42；轴向孔加工组件包括第二底座
50、由第四伺服电机驱动进而沿径向滑动设置在第二底座50上的轴端孔刀具，轴端孔刀具
上沿轴向滑动设有轴端孔钻头52和轴端孔加深钻头51，轴端孔钻头52、轴端孔加深钻头51
分别由第五伺服电机521和第六伺服电机驱动。
电控装置60分别与平移气缸21、感应开关、卡盘24、第一伺服电机25、压紧气缸32、
到位检测开关、第二伺服电机411、第三伺服电机421、第四伺服电机、第五伺服电机521和第
六伺服电机连接。电控装置60可采用具有程序处理功能、可接受信号和发出PLC指令的装
置，如计算机等，现有技术中已经是成熟的技术。第四伺服电机和第六伺服电机在图上未示
出，与第二伺服电机411具有相同结构。
本发明的工作过程为：打开放料门11，将待加工的凸轮轴80放入卡盘24内，关上放
料门11，夹具组件20上的感应开关感应到凸轮轴80的放入，电控装置60发出指令将凸轮轴
80夹紧，而后在利用平移气缸21将凸轮轴80和卡盘24整体向右推动，使得凸轮轴80的另一
端部设置在支承块34上，等移动到位后到位检测开关将信号传输给电控装置60，电控装置
60控制径向孔加工组件开始动作，径向孔刀具41在第二伺服电机411的驱动下轴向滑动至
合适位置，然后径向孔钻头42在第三伺服电机421的驱动下沿径向进给，加工出凸轮轴80的
径向孔，由于径向孔的个数一般为多个，因此利用第一伺服电机25驱动转轴22进行转动，到
合适位置时再进行下一个径向孔的加工，径向孔加工完毕后，电控装置60控制第四伺服电
机驱动轴端孔加工组件沿径向滑移，使得轴端孔钻头52移动到合适位置，然后轴端孔钻头
52在第五伺服电机521的驱动下进行初步加工轴端孔，加工深度到位后退出，再利用第四伺
服电机驱动轴端孔加工组件沿径向滑移，使得轴端孔加深钻头51移动到合适位置，电控装
置60对第六伺服电机发出信号使得轴端孔加深钻头51对轴端孔进行深加工，加工到位后退
出。至此，凸轮轴80的各个孔加工完成。
如图3所示，支承块34设有高度调整板342，其顶面设有压槽341，压槽341的深度由
前至后逐渐增大，压槽341在支承块34的左右两侧面形成半圆形的开口，压紧气缸32的活塞
杆由上至下向壳体10的前侧倾斜。高度调整板342有利于对压槽341的高度进行微调，可使
用于不同直径的凸轮轴80，压紧气缸32也是由上至下向前倾斜，压槽341属于前浅后深的形
状，也与压紧气缸32的压紧方向适配，方便操作人员观察凸轮轴80的夹紧和进一步的加工。
气缸支架由下至上依次包括支撑部311和气缸固定部312，支撑部311竖直设置，且
前侧面设有水平的半圆形卡槽313，气缸固定部312与压紧气缸32的活塞杆平行设置，支撑
部311与气缸固定部312之间形成钝角。气缸支架的支撑部311竖直设置，有利于提高支撑强
度，并且为了防止对凸轮轴80造成干扰，在前侧面设置了半圆形卡槽313，气缸固定部312与
压紧气缸32倾斜且保持平行，增强压紧气缸32的固定强度，增大活塞杆滑移中的平稳性。
压槽341中设有轴承，压紧头和轴承之间形成凸轮轴80的另一端部的压紧空间。由
于凸轮轴80的特殊形状，将其设置在具有轴承的压槽341中，放置到位后凸轮轴80外周的凸
轮会与轴承相互抵靠，因此可有效防止凸轮产生轴向位移，增大加工轴端孔时的稳定强度。
压紧头包括固定在压紧气缸32的活塞杆上的安装块331、固定在安装块331上的安
装杆332和深沟球轴承33，深沟球轴承33设置在两安装杆332之间。针对凸轮轴80的特殊形
状，利用深沟球轴承33压紧在凸轮轴80外周的两凸轮之间，避免其产生轴向偏移，也有效避
免凸轮轴80的端部翘起、产生径向偏心的问题。若对加工的凸轮轴进行更换，深沟球轴承33
随着压紧气缸32的活塞杆下压至凸轮轴80，虽然深沟球轴承33的高度会产生变化，但其外
圆周面会始终压紧在凸轮轴80上，不受凸轮轴80的尺寸影响，灵活性强。
第一底座40上设有限制径向孔刀具41的位移的第一限位开关，径向孔刀具41上设
有限制径向孔钻头42的位移的第二限位开关；第二底座50上设有限制轴端孔刀具的位移的
第三限位开关，轴端孔刀具上设有分别限制轴端孔钻头52、轴端孔加深钻头51的第四限位
开关、第五限位开关。第一限位开关、第二限位开关、第三限位开关、第四限位开关和第五限
位开关分别与电控装置60连接，可对径向孔的位置、轴向孔的位置作出精确调整，并能对不
同种类的凸轮轴80、不同的孔位作出实时改变，调整方便，适用性强。
第一伺服电机25和转轴22之间通过皮带传动，皮带的外侧设有皮带罩壳26。皮带
传动有利于减少噪音，磨损少，适用转速低的运行场合，本发明中转轴22只需要在加工时将
凸轮轴80转动一定角度，且转速较低，采用皮带传动可有效降低成本。第三伺服电机421依
次通过联轴器422、滚珠丝杠423驱动径向孔刀具41滑移。联轴器422能增大径向孔刀具41的
进给力，滚珠丝杠423也能使得位移精度提高，噪音小，且不易失效打滑，非常适于钻孔的加
工场合。本发明中的第二伺服电机411、第四伺服电机、第五伺服电机521和第六伺服电机均
可采用联轴器和滚珠丝杠的结构设置。
径向孔钻头42的前侧设有钻孔定位板，钻孔定位板上设有与径向孔钻头42适配的
钻套421。由于径向孔的加工面是曲面，因此加工时容易发生打滑和偏心问题，甚至会对钻
头造成破坏，利用钻套可使得钻孔轴线维持在精确位置，并能保护钻头的完好。
如图2所示，壳体10的后侧设有冷却冲洗组件，包括纸带过滤器71、设置在纸带过
滤器71的出口上的接屑盘72和置于纸带过滤器71下方的冷却水箱73。加工完成后，可采用
冷却水箱73中的润滑冷却液来进行冲洗，冲洗后的液体通过纸带过滤器71导出，切削碎屑
会聚集在接屑盘72中。
如图1所示，放料门11的一侧设有启动按钮13、急停按钮和复位按钮，启动按钮13、
急停按钮和复位按钮依次并排设置，且对应设有铭牌说明。壳体10的顶面上设有运行指示
灯12，壳体10的左侧设有维修门14，壳体10的下部设有垫铁，减少壳体10的振动和噪声。
本发明，利用夹具组件、支承组件、钻孔装置和电控装置实现了工件装夹、卡装到
位、孔位加工一体化，实现了凸轮轴上孔的自动加工，提高了工作效率，同时也保证了孔的
加工精度和孔与孔的相对位置精度，大提高了产品质量和生产效率，并适用于不同尺寸的
凸轮轴，实用性强。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结
构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。