打孔机的结构原理及维护

文/王英丽

1 打孔机简介

打孔机作为眼镜加工的仪器之一，是制作无框眼镜时对镜片进行钻孔的设备，主要作用是对镜片进行打孔、对已打孔镜片进行扩孔，或对拉丝眼镜镜片进行锯槽，其结构、操作都非常简单，但是精度较差。目前的打孔机将打孔、扩孔、开槽集于一体，提高了眼镜加工的效率。打孔机可以加工玻璃、树脂、PC片等材质的镜片。钻孔直径一般为0.8～2.8mm。

打孔机的基本结构（见图1）主要由钻头、铰刀/钻孔调节器、开关、压把、孔位调节按盘、油盒、发动机等部分组成，各个结构共同作用，完成对镜片的打孔工作，其中每个结构的作用如表1所示。

图1 打孔机结构图

表1 打孔机主要部件功能

铰刀/钻孔调节器 扩孔/调整打孔的大小，在φ0.8mm和φ2.8mm范围内以0.2mm的增值准确在镜片上钻孔开关 控制钻头及铰刀运转压把 控制钻头升降的手柄，推动扶手，镜片就会被钻孔孔位调节按盘调整打孔的位置，把镜片放在钻头相对的位置，镜片边缘到钻孔定点的距离在2.0mm至8.0mm范围内以0.5mm增值调节手息架 抵住拿镜片钻孔的手油盒 储存钻镜片用的切油口发动机 将电能转换成为钻头及铰刀运转的机械能

2 打孔机的结构原理

打孔机是通过动力以及传动装置带动钻头和铰刀的转动，达到对放在操作平台上的镜片钻孔的目的。镜片钻孔按其步骤先后可分为打点、预钻和成型钻。打点，即通过样板上的孔用水笔在镜片上做标记（见图2a）；预钻，即在镜片钻孔定位标记上先做表浅且小范围不穿孔的钻模；成型钻即在预钻基础上按孔的直径要求将孔钻穿，需同时完成钻穿、孔大小形成及钻孔角度修正的操作。镜片钻孔的方法是：首先，通过钻头在标记点偏内处钻出定位孔（见图2b），再通过铰刀、扩孔，矫正钻孔位置角度并打通定位孔（见图2c），最后装配镜片。一般上下钻头为同种类型，可上下同时对镜片钻孔。扩孔针用于高精度钻孔，范围为0.8～2.8mm。

图2 打孔机钻孔步骤图

根据打孔机的原理，其步骤主要是通过电动机将电能转换成为机械能，并由传动机传递能量以及运动，最终实现对镜片打孔、扩孔的目的。以下从电路结构和机械结构两部分来介绍。

2.1 电路结构

图3 打孔机电路结构图

打孔机的动力源是两个电动机，一个是打孔电机，一个是开槽电机，两个电机均为直流电机，其电路结构包括电源线、变压器、整流滤波器、电容、开关、电机等部分，其具体电路原理图如下（见图4）所示：

图4 打孔机电路原理图

电容的作用是降低启动电压，由电路原理图可知，电路中串联了一个电容可以避免电机在220V电压下产生火花。此外，在启动绕组上串连了一个容量较大的电容器，当运行绕组和启动绕组通过单相交流电时，由于电容器作用使启动绕组中的电流在时间上比运行绕组的电流超前90度角，先到达最大值，从而在时间和空间上形成两个相同的脉冲磁场，使定子与转子之间的气隙中产生了一个旋转磁场，在旋转磁场的作用下，电机转子中产生感应电流，电流与旋转磁场相互作用产生电磁场转矩，使电机旋转起来。

2.2 机械结构

打孔机是通过电动机将电能转换成为机械能，并通过机械传动机构将能量与运动传递给终端机械构件，这部分的结构主要包括齿轮带传动机构、上下针头滑动轴承结构、上下针头齿轮传动机构、机头杠杆机构、调节钮齿轮结构。

2.2.1 带传动机构

齿轮带传动机构如图5所示，通过这样的带传动机构，将机械能传递给上下针头滑动轴承结构，这里用的传送带是圆带，圆带传动能力较小，常用于仪器和家用机械中，由于钻孔所需功率适中，因此选择圆带传动是合适的。

图5 带传动机构

图6 齿轮传动机构

2.2.2 上下针头滑动轴承/上下针头齿轮传动机构

上下针头滑动轴承与上下针头齿轮传动机构的作用在于将运动通过齿轮传递给终端机械构件，即钻孔以及铰刀。其机构运动如图7所示。

图7 打孔机机构运动简图

2.2.3 机头杠杆机构

图8 机头杠杆机构

机头杠杆机构的作用在于推动压把时，图8所指位置的构件会推动下针头下移，减小上下针头之间的距离，即对待加工镜片加压钻孔。

钻头间隙调节即利用了这个结构，如图8b所示，上下钻头间隙应该尽可能地小，最合适的间隙是0.1mm。为了检查间隙，可完全推动压把调节，程序为：首先，当推动压把时，把附件中的一个3mm销子插入机器顶部，如图8b所示，为了使间隙更小，应按顺时针方向转动销子，若要使间隙变大，则按逆时针转动销子。

2.2.4 孔位调节盘螺纹结构

图9 调节钮齿轮结构

孔位调节盘螺纹结构如图9所示，通过旋动孔位调节盘，使螺钉内、外旋转，进而改变镜片定位盘的前后位置。

3 打孔机的维护

3.1 打孔机的常见故障以及维修办法

在打孔机的使用过程中，常会出现以下故障，对此，首先应判断故障原因，再进行相关的处理。如不能自行处理，最好请专业维修人员查看并维修，以防止造成不必要的损失或者对仪器造成无法挽回的损坏。

（1）电机故障，更换电机；

（2）打孔钻头离心旋转故障。故障原因：钻头弯曲；解决方案：更换钻头。具体方法：揭开发动机机罩，用钳子夹紧钻头顶部，转动发动机旋钮，钻头便会掉下，若重装钻头，则按上述相反程序操作即可（见图10）。

图10 更换钻头方法示意图

注意事项：上下钻头的刀应该调节成一线，由于上下钻头形状、尺寸相同，所以它们是可以互换的。

同理，扩孔铰刀出现弯曲时，需要及时更换铰刀，方法：调松铰刀上的螺丝，拿下铰刀（见图11），把新铰刀插入铰刀座，然后用手指捏紧下钻头座和铰刀座，拧紧螺丝。检查确保铰刀旋转没有偏差。若铰刀有偏差，则按下铰刀调节比臂，把铰刀放松，用钳子夹紧铰刀柄调整即可。

图11 更换铰刀方法示意图

注意事项：铰刀非常锋利，操作时务必小心以免受伤。切勿用钳子夹住加到边缘压弯铰刀，否则会折断铰刀。

（3）镜片打孔后出现崩边，故障原因：钻头不够锋利，解决方案：将钻头磨锋利即可。具体方法：利用附件之一套筒夹住钻头在磨面上研磨至锋利（见图12）。

图12 附件套筒结构图

（4）钻头丢转现象，故障原因：钻头顶丝松动，或齿轮出现滑牙。解决方案：紧固钻头。具体方法：紧固钻头上的螺丝（见图13a）。

图13 紧固钻头、铰刀方案示意图

（5）开关失灵，不能以三档位要求启动关闭。解决方案：更换三档位开关。

（6）铰刀丢转现象，故障原因：铰刀松动，铰刀位置不正确。解决方案：紧固铰刀。具体方法：紧固铰刀上的螺丝（见图13b）。

3.2 打孔机的保养与维护

任何视光仪器的保养与维护都非常重要，在打孔机的日常使用中，务必做到以下几点：

3.2.1 预防

（1） 钻孔机应放在牢固的平台上；

（2） 切勿把该机接在不符合的电源上（电压及频率），务必保证供电与该机电源匹配，并安上地线；

（3） 切勿把该机置于高温或阳光下；

（4） 该机除了镜片钻孔，切勿移作他用，以免影响精度或损坏；

（5） 该机配有锋利钻头及铰刀，拿动时务必仔细，以免受伤；

（6） 切勿让机器超负荷或者碰撞。

3.2.2 使用时注意：

（1） 打孔机持续工作时，保持打孔机加油部位不缺油；

（2） 使用时如有异响（非正常工作时的响声），请及时处理；

（3） 在安装打孔机时切勿用铁制工具敲打打孔机任何部位；

（4） 使用完毕，请关闭电源。❑