CN101733441B - 一种数控高效深孔枪钻机 - Google Patents

Abstract

一种数控高效深孔枪钻机，它包括床身、配电/控制系统、主轴箱、进给装置及装配其中的刀具、切屑收集装置、前端驱动步进电机和后端驱动步进电机，主轴箱、切屑收集装置、进给装置安装在床身上，前端驱动步进电机和后端驱动步进电机由配电/控制系统控制，进给装置由后端驱动步进电机驱动，切屑收集装置外安装密封装置，切屑收集装置由前端驱动步进电机通过齿条驱动，前端驱动步进电机和齿条安装在床身的前端，主轴箱上安装用于夹持工件的三爪卡盘，磁栅过滤装置安装在床身的下面，磁栅过滤装置的入口接切屑收集装置的出口，进给装置上设置过载保护装置，过载保护装置与配电/控制系统电连接。它能满足机械等制造业中深孔的加工需求。

Description

一种数控高效深孔枪钻机

技术领域

本发明涉及一种数控枪钻机，尤其是指一种数控高效深孔枪钻机。

背景技术

目前，机械制造业中遇到钻孔的孔径越来越小、钻孔愈来愈来长的情形非常普遍。因此，深孔加工技术得到了广泛的应用。如模具行业中的模具流道、顶针钻孔；汽车零部件中转向机输入(出)轴、齿条、变速箱、齿轮轴的钻孔，发动机中的曲轴、连杆、凸轮轴、缸体、缸盖、活塞上的钻孔；仪表、电力、石化行业中的深孔加工，等等。然而，普通钻床(机)受其自身结构和功能的限制，不能实现深孔加工。

现有市售的数控枪钻机存在如下四个主要缺陷：一是采用液压装置夹持工件，根据工件长度调整夹持位置相当不便；二是前端驱动步进电机和齿条安装位置不当，造成机床体积相当庞大，提高了机床制造成本；三是切削液不能即时循环使用，常常需要更换，切削加工综合成本高；四是当刀具因卡住而处于过载状态时，往往损坏刀具，严重时损坏整机。

降低枪钻机切削加工综合成本的一个主要障碍是切削液(起冷却、润滑作用)的消耗不能有效地降低，更换切削液的费用通常占到总加工成本的25％-28％。鉴于切削液使用量巨大，提高其使用寿命具有很明显的经济效益。

枪钻机在切削加工中，刀具的微观受力情况是不可知的。当刀具因卡住而处于过载状态时，若不及时停车或将刀具退出，极易导致刀具损坏或折断。特别是在深加工切削中，由于切削进程的不可视，此类故障极易发生。

中国专利曾公开了一种“倒立式枪钻机构造”(中国台湾，公告号201175777Y，公告日2009年1月7日)，主要是包括由一夹料机组以及一钻头机组所组成，其中：所述的夹料机组的机架是垂直设立在基座(或地板)上，而在机架顶端设有一夹头总成，所述的夹头总成在其侧面设有凭借马达驱动旋转的夹头，并可凭借其中的回转机构改变夹头的方位与角度；所述的钻头机组是设在夹料机组一侧而可上下升降移动，且其钻头是由下向上设置并为固定不旋转；据上述构造使用时，夹头得移至对应于钻头正上方并高速旋转，再凭借钻头的升起以达到钻孔功能，且在钻孔时有助在排出钻屑，而可减少发生钻头断裂的情况。它是将被加工物件以及钻头上下倒置，使在钻孔加工时的钻屑可容易地由孔内掉下。它没有克服上述四个主要缺陷，也不能做到深孔加工。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种数控高效深孔枪钻机，它设计合理，根据工件长度手动调整夹持位置，简单可靠，机床制造成本低，提高切削液循环使用次数，降低工件加工成本，采用过载保护装置避免刀具因过载而发生损坏，能满足机械、仪表、石化、电力、模具、汽车等制造业中深孔的加工需求。

为达到上述目的，本发明采取的解决方案是：一种数控高效深孔枪钻机，它包括床身、配电/控制系统、主轴箱、进给装置及装配其中的刀具、切屑收集装置、前端驱动步进电机和后端驱动步进电机，主轴箱、切屑收集装置、进给装置安装在床身上，前端驱动步进电机和后端驱动步进电机由配电/控制系统控制，进给装置由后端驱动步进电机驱动，切屑收集装置外安装密封装置，切屑收集装置由前端驱动步进电机通过齿条驱动，前端驱动步进电机和齿条安装在床身的前端，主轴箱上安装用于夹持工件的三爪卡盘，磁栅过滤装置安装在床身的下面，磁栅过滤装置的入口接切屑收集装置的出口，进给装置上设置过载保护装置，过载保护装置与配电/控制系统电连接；所述的磁栅过滤装置由滤网一、磁栅阵列、小油池、滤芯一、小油泵、沉淀池、滤网二、滤芯二、大油池、大油泵构成，小油池延接一个具有斜底面的接液料斗，磁栅阵列分布在斜底面上，滤网一置于磁栅阵列之上，小油池内放置滤芯一，小油泵的入口接滤芯一，小油泵的出口由管道接至沉淀池，沉淀池和大油池之间斜置滤网二，大油池内放置滤芯二，大油泵的入口接滤芯二；所述的进给装置由动力头、滑台、丝杆螺母、弹簧、丝杆构成，所述的过载保护装置由光电探头构成，光电探头安装在滑台上，装配有刀具的动力头安装在滑台上，丝杆螺母通过压迫弹簧驱动滑台，丝杆驱动丝杆螺母，丝杆的转动由后端驱动步进电机控制，刀具、进给装置、光电探头、配电/控制系统组成反馈回路；当丝杆转动时，丝杆驱动丝杆螺母前进，压迫弹簧，弹簧传递力量，驱动滑台，进而驱动刀具前行；当刀具正常工作时，刀具、滑台、丝杆螺母、光电探头同步前进，相对静止，彼此之间位置固定；此种状态在配电/控制系统中设定为“安全”，反馈回路反馈这一状态，刀具继续前进；当刀具在工件中卡住而不能继续前进时，此时，丝杆驱动丝杆螺母继续向前，光电探头与丝杆螺母相对运动，位置发生变化；此种状态在配电/控制系统中设定为“危险”，反馈回路反馈这一状态，配电/控制系统发出指令，丝杆反转，丝杆螺母后退，带动滑台及刀具后退。

该数控高效深孔枪钻机使用三爪卡盘代替现有的液压装置夹持工件，根据工件长度手动调整夹持位置，简单可靠；前端驱动步进电机和齿条安装在床身的前端，此种结构缩短了床身的长度，大幅降低机床制造成本；采用磁栅过滤装置过滤切削液，提高切削液循环使用次数，降低了工件加工成本；进给装置上设置过载保护装置，过载保护装置实时监控刀具在工件里面的受力情况，当刀具在工件中卡住而不能继续前进时，此时，进给装置结构位置发生变化，位置的变化由过载保护装置反馈给配电/控制系统，配电/控制系统发出指令，使进给装置后退，有效地保护了刀具。它能满足机械、仪表、石化、电力、模具、汽车等制造业中深孔的加工需求。

附图说明

图1是本实施例的结构示意图。

图2是进给装置、光电探头与配电/控制系统连接示意图(刀具正常工作)。

图3是进给装置、光电探头与配电/控制系统连接示意图(刀具在工件中卡住)。

图中：1、床身，2、主轴箱，3、三爪卡盘，4、工件，5、滤网一，6、磁栅阵列，7、小油池，8、滤芯一，9、小油泵，10、沉淀池，11、滤网二，12、滤芯二，13、大油池，14、大油泵，15、配电/控制系统，16、后端驱动步进电机17、过载保护装置，18、光电探头，19、弹簧，20、丝杆螺母，21、丝杆，22、滑台，23、动力头，24、刀具，25、切屑收集装置，26、密封装置，27、齿条，28、前端驱动步进电机。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图对本发明再作描述。

参见图1-图3，一种数控高效深孔枪钻机，它包括床身1、配电/控制系统15、主轴箱2、进给装置及装配其中的刀具24、切屑收集装置25、前端驱动步进电机28和后端驱动步进电机16，主轴箱2、切屑收集装置25、进给装置安装在床身1上，前端驱动步进电机28和后端驱动步进电机16由配电/控制系统15控制，进给装置由后端驱动步进电机16驱动，切屑收集装置25外安装密封装置26，切屑收集装置25由前端驱动步进电机28通过齿条27驱动，前端驱动步进电机28和齿条27安装在床身1的前端，主轴箱2上安装用于夹持工件4的三爪卡盘3，磁栅过滤装置安装在床身1的下面，磁栅过滤装置的入口接切屑收集装置25的出口，进给装置上设置过载保护装置17，过载保护装置17与配电/控制系统15电连接；所述的磁栅过滤装置由滤网一5、磁栅阵列6、小油池7、滤芯一8、小油泵9、沉淀池10、滤网二11、滤芯二12、大油池13、大油泵14构成，小油池7延接一个具有斜底面的接液料斗，磁栅阵列6分布在斜底面上，滤网一5置于磁栅阵列6之上，小油池7内放置滤芯一8，小油泵9的入口接滤芯一8，小油泵9的出口由管道接至沉淀池10，沉淀池10和大油池13之间斜置滤网二11，大油池13内放置滤芯二12，大油泵14的入口接滤芯二12；所述的进给装置由动力头23、滑台22、丝杆螺母20、弹簧19、丝杆21构成，所述的过载保护装置17由光电探头18构成，光电探头18安装在滑台22上，装配有刀具24的动力头23安装在滑台22上，丝杆螺母20通过压迫弹簧19驱动滑台22，丝杆21驱动丝杆螺母20，丝杆21的转动由后端驱动步进电机16控制，刀具24、进给装置、光电探头18、配电/控制系统15组成反馈回路；当丝杆21转动时，丝杆21驱动丝杆螺母20前进，压迫弹簧19，弹簧19传递力量，驱动滑台22，进而驱动刀具24前行；当刀具24正常工作时，刀具24、滑台22、丝杆螺母20、光电探头18同步前进，相对静止，彼此之间位置固定(参见图2)；此种状态在配电/控制系统15中设定为“安全”，反馈回路反馈这一状态，刀具24继续前进；当刀具24在工件4中卡住而不能继续前进时，此时，丝杆21驱动丝杆螺母20继续向前，光电探头18与丝杆螺母20相对运动，位置发生变化(参见图3)；此种状态在配电/控制系统15中设定为“危险”，反馈回路反馈这一状态，配电/控制系统15发出指令，丝杆21反转，丝杆螺母20后退，带动滑台22及刀具24后退。

参见图1，所述的磁栅阵列6由若干条永磁铁组成。

金属切削中产生的切屑根据其粒度大致可分为大、中、小三类。现有技术中，大中型的切屑基本上被滤网拦截，小型切屑由于粒度在微米级，可穿过滤网，沉积在油箱底部或者悬浮在切削液中。随着切削液使用次数的增加，悬浮在切削液中的切屑也随之增加，当切屑浓度达到一定程度时，切削液基本上就丧失了冷却润滑功能。该数控高效深孔枪钻机设置磁栅过滤装置，磁栅阵列6对小型切屑进行吸附而非拦截；使用一个大油池13对过滤后的切削液进行充分冷却、沉淀。经过这样处理后，切削液的循环使用次数大大地增加，降低了工件加工成本

参见图1，该数控高效深孔枪钻机的切削液回路如下：大油泵14开启后，从大油池13将纯净的切削液经过滤芯二12抽入刀具24(枪钻)、工件4，然后，切屑随同切削液落到滤网一5中，粒度大的切屑被拦截，粒度小的切屑随同切屑液穿过滤网一5落入分布在斜底面上的磁栅阵列6中，切屑随切削液流动而被磁栅阵列6逐级吸附，悬浮在切削液中的小型切屑基本上被除去，净化后的切削液沿着斜底面流入小油池7，经过滤芯一8，被小油泵9抽到沉淀池10中，充分冷却沉淀，经由滤网二11溢入大油池13，然后，经过滤芯二12被大油泵14再次抽入刀具24(枪钻)、工件4内，开始下一个循环。

参见图1-图3，由于采用弹簧19传递工作压力，可以使刀具24对工件4的压力处于一个合理、可控的范围内。

Claims (2)

1.一种数控高效深孔枪钻机，它包括床身(1)、配电/控制系统(15)、主轴箱(2)、进给装置及装配其中的刀具(24)、切屑收集装置(25)、前端驱动步进电机(28)和后端驱动步进电机(16)，主轴箱(2)、切屑收集装置(25)、进给装置安装在床身(1)上，前端驱动步进电机(28)和后端驱动步进电机(16)由配电/控制系统(15)控制，进给装置由后端驱动步进电机(16)驱动，切屑收集装置(25)外安装密封装置(26)，切屑收集装置(25)由前端驱动步进电机(28)通过齿条(27)驱动，其特征是：前端驱动步进电机(28)和齿条(27)安装在床身(1)的前端，主轴箱(2)上安装用于夹持工件(4)的三爪卡盘(3)，磁栅过滤装置安装在床身(1)的下面，磁栅过滤装置的入口接切屑收集装置(25)的出口，进给装置上设置过载保护装置(17)，过载保护装置(17)与配电/控制系统(15)电连接；所述的磁栅过滤装置由滤网一(5)、磁栅阵列(6)、小油池(7)、滤芯一(8)、小油泵(9)、沉淀池(10)、滤网二(11)、滤芯二(12)、大油池(13)、大油泵(14)构成，小油池(7)延接一个具有斜底面的接液料斗，磁栅阵列(6)分布在斜底面上，滤网一(5)置于磁栅阵列(6)之上，小油池(7)内放置滤芯一(8)，小油泵(9)的入口接滤芯一(8)，小油泵(9)的出口由管道接至沉淀池(10)，沉淀池(10)和大油池(13)之间斜置滤网二(11)，大油池(13)内放置滤芯二(12)，大油泵(14)的入口接滤芯二(12)；所述的进给装置由动力头(23)、滑台(22)、丝杆螺母(20)、弹簧(19)、丝杆(21)构成，所述的过载保护装置(17)由光电探头(18)构成，光电探头(18)安装在滑台(22)上，装配有刀具(24)的动力头(23)安装在滑台(22)上，丝杆螺母(20)通过压迫弹簧(19)驱动滑台(22)，丝杆(21)驱动丝杆螺母(20)，丝杆(21)的转动由后端驱动步进电机(16)控制，刀具(24)、进给装置、光电探头(18)、配电/控制系统(15)组成反馈回路；当丝杆(21)转动时，丝杆(21)驱动丝杆螺母(20)前进，压迫弹簧(19)，弹簧(19)传递力量，驱动滑台(22)，进而驱动刀具(24)前行；当刀具(24)正常工作时，刀具(24)、滑台(22)、丝杆螺母(20)、光电探头(18)同步前进，相对静止，彼此之间位置固定；此种状态在配电/控制系统(15)中设定为“安全”，反馈回路反馈这一状态，刀具(24)继续前进；当刀具(24)在工件(4)中卡住而不能继续前进时，此时，丝杆(21)驱动丝杆螺母(20)继续向前，光电探头(18)与丝杆螺母(20)相对运动，位置发生变化；此种状态在配电/控制系统(15)中设定为“危险”，反馈回路反馈这一状态，配电/控制系统(15)发出指令，丝杆(21)反转，丝杆螺母(20)后退，带动滑台(22)及刀具(24)后退。

2.根据权利要求1所述的一种数控高效深孔枪钻机，其特征是：所述的磁栅阵列(6)由若干条永磁铁组成。

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