CN101982269A - 多头数控钻床 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多头数控钻床，包括底座、换刀机构、钻头机构、进给机构，底座设置有工作台，底座上固定设置有立柱，立柱顶部设置换刀机构；底座上固定设置有支撑架；支撑架上设置有钻头机构，钻头机构连接进给机构，进给机构驱动钻头机构的主轴外套沿竖直方向运动，使设置于主轴外套的气动夹具能够沿竖直方向运动；换刀机构、钻头机构、进给机构的控制端均与数控系统的信号输出端连接。本发明的换刀机构、钻头机构及进给机构相互独立，结构清晰简洁、易于维护，且由数控系统统一控制，能够增加操作灵活性，提高生产效率，降低成本。本发明可广泛应用于机械加工领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种数控机床，具体涉及一种多头数控钻床。
背景技术
钻床在现代工业中应用广泛，是常见的机械加工设备，多用于钻孔和攻丝等工艺，分为普通钻床和数控钻床两类。在现代机械加工中，往往要求连续完成工件的钻孔、扩孔、锪孔、铰孔及攻丝中的两道乃至两道以上的工序，以提高工件孔的形状、尺寸、位置等精度，同时减少装卸和定位次数，提高生产效率。
普通钻床的单钻头钻床虽然操作简单，但需不断更换钻头，存在着不易定位、加工精度和效率低等缺点；排头钻钻床的工作效率虽然有所提高，但精度要求仍无法满足。数控钻床具有定位准确，加工精度和效率高等优点，但又因其结构复杂、价格昂贵、保养不便，使很多中小企业难以接受。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多头数控钻床，它可以克服现有的数控多钻头钻床结构复杂、价格昂贵、保养不便的缺陷。
为解决上述技术问题，本发明多头数控钻床的技术解决方案为：
包括底座、换刀机构、钻头机构、进给机构，底座设置有工作台，底座上固定设置有立柱，立柱顶部设置换刀机构；底座上固定设置有支撑架；支撑架上设置有钻头机构，钻头机构连接进给机构，进给机构驱动钻头机构的主轴外套沿竖直方向运动，使设置于主轴外套的气动夹具能够沿竖直方向运动；换刀机构、钻头机构、进给机构的控制端均与数控系统的信号输出端连接。
所述换刀机构包括圆盘、机械手、刀具夹头、速度与角度可控伺服电机，圆盘上设置多个机械手，多个机械手相对于圆盘2圆周均布，机械手夹持有刀具夹头；刀具夹头上装有刀具钻头；圆盘通过联轴器连接速度与角度可控伺服电机；机械手与数控系统的信号输出端连接。所述机械手、刀具夹头与刀具钻头的数目相同。
所述钻头机构包括伺服电机、变速箱、主轴外套、花键轴、气动夹具，变速箱内设置有相互啮合的输出齿轮、输入齿轮，变速箱的输入齿轮连接伺服电机；花键轴包括花键段、光轴段，变速箱的输出齿轮与花键轴的花键段相啮合，花键轴的光轴段通过轴承固定设置于主轴外套内；花键轴的光轴段一端连接气动夹具；气动夹具与对应位置的刀具夹头位于同一轴线上，使气动夹具能够锁紧夹持对应位置的刀具夹头，从而实现对所需刀具钻头的夹持。
所述进给机构包括升降电机、齿轮、齿条，升降电机的输出轴与齿轮固定连接，齿条与所述钻头机构的主轴外套固定连接，齿轮与齿条相啮合。
本发明可以达到的技术效果是：
本发明的换刀机构、钻头机构及进给机构相互独立，结构清晰简洁、易于维护，且由数控系统统一控制，能够增加操作灵活性，提高生产效率，降低成本。
本发明的多个刀具钻头在圆盘上沿圆周方向等角度分布，可实现一次装夹，连续加工多道工序，能够有效地解决现有数控钻床不方便连续对工件孔多道工序的加工问题；本发明还能够减少工件的重定位误差，因此获得的孔的形状、尺寸、位置精度高。
本发明不仅生产效率高、加工精度高、价格低廉、能够降低劳动强度，而且结构紧凑简单、设计合理，可广泛应用于机械加工领域。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是本发明多头数控钻床的结构示意图；
图2是本发明的换刀机构的示意图；
图3是本发明的变速箱内部结构的示意图；
图4是本发明的花键轴与变速箱的传动示意图。
图中附图标记说明：
1为底座， 2为圆盘，
3为气动夹具， 4为花键轴，
5为齿轮， 6为升降电机，
7为主轴外套， 9为齿条，
12为变速箱， 13为伺服电机，
14为速度与角度可控伺服电机， 15为支撑架，
17为联轴器， 19为机械手，
20为刀具夹头， 21为刀具钻头，
22为立柱， 26为输出齿轮，
25为输入齿轮。
具体实施方式
如图1所示，本发明多头数控钻床包括底座1、换刀机构、钻头机构、进给机构，底座1设置有工作台，底座1上固定设置有立柱22，立柱22顶部设置换刀机构；底座1上固定设置有支撑架15，支撑架15通过螺栓与底座1固定连接；支撑架15上设置有钻头机构，钻头机构连接进给机构，进给机构驱动钻头机构的主轴外套7沿竖直方向运动，使气动夹具3（气动夹具3通过刀具夹头20夹持刀具钻头21）能够沿竖直方向运动；换刀机构、钻头机构、进给机构的控制端均与数控系统的信号输出端连接。
如图2所示，换刀机构包括圆盘2、机械手19、刀具夹头20、速度与角度可控伺服电机14，圆盘2上设置多个机械手19（图2中所示为四个机械手），多个机械手19相对于圆盘2圆周均布，机械手19夹持有刀具夹头20；刀具夹头20上装有刀具钻头21；圆盘2通过联轴器17连接速度与角度可控伺服电机14；机械手19与数控系统的信号输出端连接。
换刀机构的圆盘2通过立柱22支撑于底座1上。
机械手19、刀具夹头20与刀具钻头21的数目相同，即每个刀具夹头20配置一个机械手19及一个刀具钻头21。
速度与角度可控伺服电机14通过螺栓固定设置于支撑架15上；
速度与角度可控伺服电机14通过联轴器17带动圆盘2相对于底座1转动，每次固定转动一定角度（当机械手19为四个时转动90度），使机械手19所夹持的刀具夹头20旋转至钻头机构的气动夹具3的对应位置处。
钻头机构包括伺服电机13、变速箱12、主轴外套7、花键轴4、气动夹具3，如图3所示，变速箱12内设置有相互啮合的输出齿轮26、输入齿轮25，变速箱12的输入齿轮25连接伺服电机13；变速箱12通过螺栓与支撑架15固定连接；花键轴4包括花键段、光轴段，变速箱12的输出齿轮26与花键轴4的花键段相啮合，花键轴4的光轴段通过轴承固定设置于主轴外套7内；花键轴4的光轴段一端（即花键轴4的输出端）连接气动夹具3，如图4所示；气动夹具3与对应位置的刀具夹头20位于同一轴线上，使气动夹具3能够锁紧夹持对应位置的刀具夹头20，从而实现对所需刀具钻头21的夹持；
伺服电机13通过变速箱12、花键轴4、气动夹具3，将动力传至刀具夹头20。
进给机构包括升降电机6、齿轮5、齿条9，升降电机6的输出轴通过键与齿轮5固定连接，齿条9与钻头机构的主轴外套7固定连接，齿轮5与齿条9相啮合；
升降电机6通过螺栓固定设置于变速箱12的底部；
速度与角度可控伺服电机14（即换刀机构的控制端）、伺服电机13（即钻头机构的控制端）、升降电机6（即进给机构的控制端）均与数控系统的信号输出端连接。
本发明的工作过程如下：
将工件定位于底座1的工作台上，数控系统驱动升降电机6，升降电机6驱动齿轮5转动，齿轮5的转动带动与之啮合的齿条9向下移动，并同时带动主轴外套7及设置于主轴外套7内的花键轴4作直线运动，从而使固定于花键轴4输出端的第一工序刀具钻头21获得竖直方向的运动；
当第一工序刀具钻头21随着花键轴4下降至加工工件的起始位置时，数控系统驱动伺服电机13，伺服电机13通过变速箱12内的输出齿轮26驱动花键轴4转动，花键轴4的转动带动花键轴4输出端的第一工序刀具钻头21，使其按设定转速旋转，完成主运动，即开始对工件进行钻孔加工；
当所钻孔到达所需深度后，数控系统反向驱动升降电机6，升降电机6带动花键轴4向上移动至换刀高度，同时停止伺服电机13的工作，第一工序刀具钻头21停止转动；数控系统控制机械手19，使机械手19夹持住第一工序刀具夹头20，同时钻头机构的气动夹具3释放第一工序刀具夹头20；数控系统驱动升降电机6，带动花键轴4向上移动，直至气动夹具3完全脱离刀具夹头20，使花键轴4输出端释放对第一工序刀具钻头21的夹持；数控系统驱动速度与角度可控伺服电机14，速度与角度可控伺服电机14驱动圆盘2旋转，每次固定转动一定角度（如90度），使圆盘2上的第二工序刀具夹头20定位到花键轴4的同心位置（即钻头机构的气动夹具3的对应位置）；数控系统驱动升降电机6，升降电机6带动花键轴4向下移动，使气动夹具3夹持住第二工序刀具夹头20，同时第二工序刀具夹头20对应的机械手19释放刀具夹头20，使花键轴4输出端夹持住第二工序刀具钻头21，完成换刀；
数控系统再次驱动升降电机6，开始第二道工序的加工。
当工件的所有工序完成后，使花键轴4上升到初始高度，所有电机停止工作，即完成工件多道工序的加工。
Claims (5)
1.一种多头数控钻床，其特征在于：包括底座（1）、换刀机构、钻头机构、进给机构，底座（1）设置有工作台，底座（1）上固定设置有立柱（22），立柱（22）顶部设置换刀机构；底座（1）上固定设置有支撑架（15）；支撑架（15）上设置有钻头机构，钻头机构连接进给机构，进给机构驱动钻头机构的主轴外套（7）沿竖直方向运动，使设置于主轴外套（7）的气动夹具（3）能够沿竖直方向运动；换刀机构、钻头机构、进给机构的控制端均与数控系统的信号输出端连接。
2.根据权利要求1所述的多头数控钻床，其特征在于：所述换刀机构包括圆盘（2）、机械手（19）、刀具夹头（20）、速度与角度可控伺服电机（14），圆盘（2）上设置多个机械手（19），多个机械手（19）相对于圆盘（2）圆周均布，机械手（19）夹持有刀具夹头（20）；刀具夹头（20）上装有刀具钻头（21）；圆盘（2）通过联轴器（17）连接速度与角度可控伺服电机（14）；机械手（19）与数控系统的信号输出端连接。
3.根据权利要求2所述的多头数控钻床，其特征在于：所述机械手（19）、刀具夹头（20）与刀具钻头（21）的数目相同。
4.根据权利要求1所述的多头数控钻床，其特征在于：所述钻头机构包括伺服电机（13）、变速箱（12）、主轴外套（7）、花键轴（4）、气动夹具（3），变速箱（12）内设置有相互啮合的输出齿轮（26）、输入齿轮（25），变速箱（12）的输入齿轮（25）连接伺服电机（13）；花键轴（4）包括花键段、光轴段，变速箱（12）的输出齿轮（26）与花键轴（4）的花键段相啮合，花键轴（4）的光轴段通过轴承固定设置于主轴外套（7）内；花键轴（4）的光轴段一端连接气动夹具（3）；气动夹具（3）与对应位置的刀具夹头（20）位于同一轴线上，使气动夹具（3）能够锁紧夹持对应位置的刀具夹头（20），从而实现对所需刀具钻头（21）的夹持。
5.根据权利要求1所述的多头数控钻床，其特征在于：所述进给机构包括升降电机（6）、齿轮（5）、齿条（9），升降电机（6）的输出轴与齿轮（5）固定连接，齿条（9）与所述钻头机构的主轴外套（7）固定连接，齿轮（5）与齿条（9）相啮合。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C04 | Withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WW01 | Invention patent application withdrawn after publication |
Application publication date: 20110302 |