CN101954502B - 管件加工的数控钻床 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种管件加工的数控钻床，床身上部设置有主轴回转装置与传动导向装置，钻削平台与夹持尾架可移动的设置在所述传动导向装置上；所述钻削平台上设置有管壁夹持组件与钻削组件，所述主轴回转装置与所述的夹持尾架上设置有管端夹持卡盘，所述主轴回转装置还设置有驱动主轴及卡盘旋转的电机；采用数控台进行电气与液压控制。本发明可以加工多规格各种金属非金属的管料，具有大的加工范围与良好的适用性；本发明采用数控编程控制，可以自动、高效、便捷、安全的进行管件外壁孔的加工。
Description
管件加工的数控钻床
技术领域
[0001] 本发明涉及机床设备领域，尤其是用于加工管类零件侧壁孔的数控钻床。
背景技术
[0002] 锅炉集箱等管类零件需要在管件的外壁上加工很多通孔或盲孔，由于目前没有专用设备，因此只能通过在管件上手工划线并冲定位孔，然后采用摇臂钻床进行钻孔操作，通常锅炉集箱较长，而且也较重，一个管件上有几十个至上百个孔，加工时需要频繁翻转与移动管件，加工效率极低，操作人员劳动强度大、安全性差；而且由于管件外表圆弧外形难以固定定位，加工时钻头易跑偏导致断裂，孔的加工质量差，经常会偏心或者歪斜，废品率高。
发明内容
[0003] 本申请人针对上述现有管件外壁通孔加工采用手工操作劳动强度大、安全性差、加工效率低、通孔的加工质量差等缺点，提供一种管件加工的数控钻床，其结构合理，操作方便，加工效率高，通孔加工质量好。
[0004] 本发明所采用的技术方案如下：
[0005] 一种管件加工的数控钻床，采用数控台进行电气与液压控制，床身上部设置有主轴回转装置与传动导向装置，钻削平台与夹持尾架可移动的设置在所述传动导向装置上；所述钻削平台上设置有管壁夹持组件与钻削组件，所述主轴回转装置与所述的夹持尾架上设置有管端夹持卡盘，所述主轴回转装置还设置有驱动主轴及卡盘旋转的电机。其进一步特征在于：
[0006] 所述传动导向装置为平行的直线导轨与齿条，在所述钻削平台与夹持尾架上设置有电机驱动的齿轮，与所述齿条相啮合；
[0007] 所述钻削平台底部设置有滑动导轨先连接至转接板，在转接板底部设置与数控钻床床身的直线导轨配合的导轨滑块，所述的滑动导轨与床身的直线导轨方向正交；
[0008] 所述管壁夹持组件的两个夹紧块下部设置有丝母，与通过支撑座中部支撑的两段反相丝牙的正反丝杆相啮合，所述支撑座与所述钻削平台固定连接；所述正反丝杆一端设置旋转运动驱动机构；
[0009] 所述管壁夹持组件的V形夹钳设置通过枢轴与夹紧块枢接；
[0010] 所述主轴回转装置的驱动电机为伺服电机，其通过传动机构与主轴连接，所述主轴端部固定有夹持卡盘；所述传动机构为同步带传动系，包括小同步带轮、同步带、大同步带轮，所述大同步带轮设置在主轴中部；
[0011] 所述夹持卡盘为液压卡盘；
[0012] 在夹持尾架底部设置有锁紧装置，所述锁紧装置包括固定在滑移平台底部的定块，液压油缸的缸体固定在定块上，所述油缸的活塞轴与动块连接，所述定块及动块分别与床身上设置的锁紧条侧面邻接。
[0013] 本发明可以加工多规格各种金属非金属的管料，具有大的加工范围与良好的适用性。本发明采用PLC数控编程，可以自动、高效、便捷安全的进行管件外壁通孔的加工。
附图说明
[0014] 图I为本发明的俯视图；
[0015] 图2为图I中A-A向视图，图中点划线所示的管料不是本发明的部件；
[0016] 图3为图2中夹持组件的结构图；
[0017] 图4为图I中B-B向可移动夹持尾架的结构图；
[0018] 图5为图4中C部的放大剖视图；
[0019] 图6为本发明的主轴回转装置的剖视图。
具体实施方式
[0020] 下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
[0021] 如图I、图2所示，本发明由床身I、管件主轴回转装置2、传动导向装置3、移动钻削平台4、可移动夹持尾架5、排屑装置6、液压装置、润滑装置等组成，并且通过数控控制台7进行集中的电气与液压控制。
[0022] 见图I、图2，本发明的床身I上部设置有主轴回转装置2与传动导向装置3，传动导向装置3包括平行的两根直线导轨301、一根齿条302与一根锁紧条305，管件主轴回转装置2设置于直线导轨301与齿条302的起始端一侧；如图2、图4所示，可移动夹持尾架5与移动钻削平台4的底部分别设置有直线导轨滑块与床身I上的两根直线导轨相配合，并且可移动夹持尾架5与移动钻削平台4通过底部的齿轮303与床身I上的齿条302相啮合，可以在直线导轨301上自由移动并且准确定位；移动钻削平台4设置在主轴回转装置2与可移动夹持尾架5之间。管件8通过主轴回转装置2的主动回转卡盘201与可移动夹持尾架5的被动回转卡盘501的卡爪进行加工管件两端的夹持，并且在主动回转卡盘201的驱动下围绕中心轴进行旋转，而夹持尾架5的被动回转卡盘501被动跟转；回转卡盘均采用液压卡盘，由液压站202与液压站502进行控制与驱动，液压卡盘与相关的液压控制均为成熟的现有技术，同常见数控车床的卡盘相同。
[0023] 在移动钻削平台4上设置有管壁夹持组件与钻削动力头组件，如图2、图3所示，其中夹持组件包括第一夹持块402与第二夹持块403，通过丝杆408转动驱动第一夹持块402与第二夹持块403底部的丝母409沿着管件水平直径方向相对运动并且抱紧管件；钻削动力头组件包括钻头404，通过钻削主轴405与电机412及传动机构进行驱动与进给，可以采用现有技术例如普通数控钻床或数控铣床的动力头组件，当夹持组件固定之后对管件进行外壁钻孔加工。床身I主要包括底部两侧的主框架101，以及在底部中央设置的导屑斜面102与排屑机103。
[0024] 如图3所示，第一夹持块402与第二夹持块403底部设置有丝母409，与丝杆408相啮合。丝杆408中部由丝杆支撑座410进行支撑，支撑座410固定在移动钻削平台4上，在丝杆支撑座410两侧丝杆408是正反丝牙的；丝杆408通过端部的液压马达411进行驱动，液压马达411由液压站401进行控制与驱动，为现有技术；见图2、图3，当丝杆408旋转时，驱动两侧的丝母409使第一夹持块402与第二夹持块403以沿着管件水平直径方向相对向管中央靠拢或者相反向管外侧打开，从而可以灵活适应不同管径的管件。作为本发明的优化实施例，如图3所示，第一夹持块402与第二夹持块403的V型夹钳为独立零件，通过销轴407与夹持块的基座连接，从而可以绕着销轴407做一定角度旋转，从而在夹紧时可以根据被夹持管件的外壁面形状作自适应的灵活调整，更有效稳定的对圆截面进行夹持。上述整个夹持组件没有直接连接在床身I的直线导轨301上，而是通过底部设置的两个水平滑动导轨406先连接在转接板413上，然后再通过转接板413底部设置的与直线导轨301配合的直线导轨滑块，浮动的与床身I的两根直线导轨301相连接。水平滑动导轨406可以实现在管件截面直径方向水平面上自由滑动，因此整个夹持组件也可以在这个方向自由浮动。这是由于较长的管件中心轴的直线度难以保证，当出现较为明显的管件中心轴弯曲、管件截面变形情况时，浮动式的夹持平台与可旋转的夹钳可以在夹持时根据局部段的管件形状进行灵活的调节与自适应，从而更有效的进行夹持，防止刚性结构不能自适应调整从而不能有效夹持或者硬性夹持损伤管件的情况。
[0025] 本发明将夹持组件与钻削动力头组件设置在移动钻削平台4上，通过伺服电机414、减速器驱动齿轮303与床身I上的齿条302相啮合，从而可以通过数控控制台7的设定程序沿着直线导轨301准确到达所需要的位置。在到达指定位置之后，通过夹持组件将整个移动钻削平台4自适应调整，并牢固的与管件8夹持为一体，然后进行钻削加工。由于此时钻削平台4与管件8已经牢固结合为一体，因此钻削力可以视为钻削平台4与管件8·之间的内力，而基本不会传导给床身I，从而大大减少了加工时对直线导轨301、齿条302等传动导向装置3的冲击与破坏，从而充分提高了定位传动的精度，提高了设备的可靠性、力口工精度与使用寿命。
[0026] 图4所示为本发明的可移动夹持尾架5的结构，被动回转卡盘501通过液压站502根据现有技术进行控制与驱动，实现对管件尾端的夹持，且被动的跟随管件8进行旋转。可移动夹持尾架5的底部设置有与直线导轨301配合的滑块，并且通过电机503驱动底部的齿轮303与床身I上的齿条302相啮合，可以在直线导轨301上自由移动并定位。如图5所示，在床身I上固定有与直线导轨301相平行的锁紧条305，在可移动夹持尾架5的底部对应位置设置液压锁紧装置304，锁紧装置304包括跨越设置在锁紧条305两侧的定块308与动块307，液压油缸306的缸体固定在定块308上，定块308固定在尾架底部，动块307通过螺母固定在液压油缸306的活塞杆上。在夹持尾架5移动到指定位置后，数控控制台7通过液压控制将液压油缸的活塞杆缩回，从而将拉紧动块307，与定块308 —起夹紧锁紧条305，实现位置锁定。
[0027] 图6所示为本发明的主轴回转装置2的结构，主轴205通过两端圆锥滚子轴承206固定在主轴箱207的箱壁，其端部固定主动回转卡盘201 ;主轴箱207内部的伺服电机204通过变速箱203、小同步带轮、同步带208、大同步带轮与主轴205连接，提供旋转运动与动力，大同步带轮设置在主轴中部。主动回转卡盘201通过液压站202根据现有技术进行控制与驱动，对管件头部进行夹持。本发明采用伺服电机204实现管件的中心轴旋转，可灵活准确的调整回转转速与旋转角度，控制方便，提高定位精度。本发明采用液压卡盘对管件端部进行夹持，由于液压平稳可靠、速度缓慢均匀，因此可以避免刚性机械夹紧冲击力大，易损坏管件端部的弊端。
[0028] 本发明工作时，先驱动丝杆408旋转使第一夹持块402与第二夹持块403相反向两侧打开，驱动夹持尾架5移动以可容纳被加工管件长度。将管件8吊装至床身I上部，先利用主轴回转装置2的主动回转卡盘201液压夹持住管件8的一端，然后移动夹持尾架5至合适位置，通过液压锁紧装置304将夹持尾架5锁紧在床身I的锁紧条305上；再利用可移动夹持尾架5的被动回转卡盘501液压夹持住管件8的另一端。根据数控程序设置将移动钻削平台4通过传动导向装置3移动至需要钻孔位置，同时通过主轴回转装置2将管件旋转至需要加工通孔的角度；驱动丝杆408旋转使第一夹持块402与第二夹持块403相对向中央靠拢以夹紧管件8，然后钻削动力头组件开始工作，通过钻头404进行孔的加工；加工时废屑通过导屑斜面102落入排屑机103后输送至废料箱。在钻孔完成后，钻头404退回，夹持块反向移动，放松管件8，移动钻削平台4根据程序设定移动至下一个工作位置并且重复上述工作。
[0029] 本发明数控控制台7采用现有PLC编程技术进行集成控制，采用伺服电机与液压的现有技术对传动部件进行驱动，可以灵活准确的实现定位与加工，自动化程度高，具有广泛的适用范围。 [0030] 以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明的精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改，例如各机构不采用数控控制，而采用手工操作，进行移动、定位与工作。
Claims (5)
1. 一种管件加工的数控钻床，采用数控台进行电气与液压控制，其特征在于：床身上部设置有主轴回转装置与传动导向装置，钻削平台与夹持尾架可移动的设置在所述传动导向装置上；所述钻削平台上设置有管壁夹持组件与钻削组件，所述主轴回转装置与所述的夹持尾架上设置有管端夹持卡盘，所述主轴回转装置还设置有驱动主轴及卡盘旋转的电机；所述钻削平台底部设置有滑动导轨先连接至转接板，在转接板底部设置与数控钻床床身的直线导轨配合的导轨滑块，所述的滑动导轨与床身的直线导轨方向正交；所述管壁夹持组件的两个夹紧块下部设置有丝母，与通过支撑座中部支撑的两段反相丝牙的正反丝杆相啮合，所述支撑座与所述钻削平台固定连接；所述正反丝杆一端设置旋转运动驱动机构；所述管壁夹持组件的V形夹钳通过枢轴与夹紧块枢接。
2.按照权利要求I所述管件加工的数控钻床，其特征在于：所述传动导向装置为平行的直线导轨与齿条，在所述钻削平台与夹持尾架上设置有电机驱动的齿轮，与所述齿条相(½合。
3.按照权利要求I所述管件加工的数控钻床，其特征在于：所述主轴回转装置的驱动电机为伺服电机，其通过传动机构与主轴连接，所述主轴端部固定有夹持卡盘；所述传动机构为同步带传动系，包括小同步带轮、同步带、大同步带轮，所述大同步带轮设置在主轴中部。
4.按照权利要求I所述管件加工的数控钻床，其特征在于：所述夹持卡盘为液压卡盘。
5.按照权利要求I所述管件加工的数控钻床，其特征在于：在夹持尾架底部设置有锁紧装置，所述锁紧装置包括固定在滑移平台底部的定块，液压油缸的缸体固定在定块上，所述油缸的活塞轴与动块连接，所述定块及动块分别与床身上设置的锁紧条侧面邻接。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| C06 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C14 | Grant of patent or utility model |