CN102009201A - 多工位可调速数控钻床 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多工位可调速数控钻床,包括竖直放置的机床床身,机床床身上设置有回转工作台装置和刀具装置;刀具装置设置于回转工作台装置的上方;回转工作台装置包括回转运动控制伺服电机、回转工作台,通过回转运动控制伺服电机驱动回转工作台的转动,回转工作台上设置有多个工位;刀具装置包括多个整体式刀具单元,每个整体式刀具单元分别连接进给伺服电机,通过进给伺服电机控制整体式刀具单元中刀具的进给;每个整体式刀具单元设置有调速电机,通过调速电机控制刀具的转速。本发明可以同时加工多个零件,并且通过回转工作台的回转,完成同一个孔或孔系的多工序加工,以此可以做到多工位流水线式零件加工,提高生产效率,减少用工数量。

Description

多工位可调速数控钻床
技术领域
[0001] 本发明涉及一种数控机床,具体涉及一种多工位可调速数控钻床。 背景技术
[0002] 钻床在现代工业中得到广泛的应用,一般可以分为普通钻床和数控钻床。普通 钻床虽然操作简单,但是由于人工操作的缘故,很难做到精确定位和高精度加工,同时 生产效率和生产质量受到很大限制。数控钻床应用到现代先进技术,具有定位准确、加 工精度和效率高等特点。目前的数控钻床多数为单头钻床或者多头单工位钻床,很难实 现同一零件在一次装夹下完成多步工序并且可以实现多个零件同时加工各自的工序,这 样就很难做到多步工序流水线化,无法很好的提高加工效率,精度上也很难满足要求。
发明内容
[0003] 本发明所要解决的技术问题是提供一种多工位可调速数控钻床,它可以同时加 工多个零件,并且可以实现一次装夹下连续加工不同工序。
[0004] 为解决上述技术问题,本发明多工位可调速数控钻床的技术解决方案为: 包括竖直放置的机床床身,机床床身上设置有回转工作台装置和刀具装置;刀具装
置设置于回转工作台装置的上方;回转工作台装置包括回转运动控制伺服电机、回转工 作台,通过回转运动控制伺服电机驱动回转工作台的转动,回转工作台上设置有多个工 位;回转运动控制伺服电机与数控系统的信号输出端连接,通过数控系统对回转运动控 制伺服电机的控制,能够使回转工作台精确转动一定角度;刀具装置包括多个整体式刀 具单元,每个整体式刀具单元分别连接进给伺服电机,通过进给伺服电机控制整体式刀 具单元中刀具的进给,进给伺服电机与数控系统的信号输出端连接,通过数控系统对进 给伺服电机的控制,能够精确控制刀具的进给量和进给速度;每个整体式刀具单元设置 有调速电机,通过调速电机控制刀具的转速;调速电机与数控系统的信号输出端连接, 通过数控系统对调速电机的控制,能够控制刀具的旋转速度;多个整体式刀具单元对应 回转工作台上的多个工位。
[0005] 所述多个整体式刀具单元的刀具相对于回转工作台圆周均布。
[0006] 所述回转工作台装置还包括一号齿轮、二号齿轮,所述回转运动控制伺服电机 的输出轴连接一号齿轮,一号齿轮与二号齿轮啮合,二号齿轮连接回转工作台。
[0007] 所述回转工作台通过调心滚子轴承与机床床身活动连接。
[0008] 所述回转工作台通过滚珠与机床床身活动连接,实现回转工作台的转动和支 撑。
[0009] 所述回转工作台设置有导电滑环设备。
[0010] 所述多个整体式刀具单元包括丝杠、滑块、调速电机、刀具夹具,进给伺服电 机的输出轴连接丝杠,滑块活动设置于丝杠上,滑块能够沿丝杠上下移动;滑块与调速 电机固定连接,调速电机与刀具夹具固定连接,刀具夹具装夹有所述刀具。[0011] 所述多个整体式刀具单元通过支撑架与刀具装置固定平台连接。
[0012] 所述刀具为钻头、扩刀、铰刀、镗刀或磨刀中的一种或几种。
[0013] 本发明可以达到的技术效果是:
本发明可以在同一时刻同时加工多个零件,并且通过回转工作台的回转,完成同一 个孔或孔系的钻孔、扩孔、铰孔、镗孔或磨孔等工序的加工,以此可以做到多工位流水 线式零件加工,提高生产效率,减少用工数量。
[0014] 本发明的刀具进给运动和回转工作台运动由伺服电机控制,能够提高加工精度。
[0015] 本发明能够在一台钻床上完成几个工序的加工,并且同时加工几个零件,实现 高生产效率、高精度加工。
[0016] 本发明各个钻头之间相互独立并且循环连续,可以实现一个工人在一个位置按 流水线的形式完成一个零件的四个孔加工工序任务,大大提高了生产效率,而且同一个 零件可以在一次装夹下完成多个工序的加工,很好的控制了孔加工的定位误差。
[0017] 本发明四刀具的组合安装使机床整体结构合理紧凑,大大节省了机床的占地空 间。
附图说明
[0018] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进 图1是本发明多工位可调速数控钻床的示意图; 图2是图1的主视剖面图;
图3是图1的俯视剖面图; 图4是本发明的回转工作台装置的结构示意图; 图5是本发明的刀具装置结构示意图。
[0019] 图中附图标记说明: 1为机床床身,
-步详细的说明
3为进给伺服电机, 5为丝杠, 7为调速电机, 9为刀具,
11为调心滚子轴承, 13为二号齿轮,
2为刀具装置固定平台, 4为支撑架, 6为滑块, 8为刀具夹具, 10为回转工作台, 12为滚珠, 14为一号齿轮,
15为回转运动控制伺服电机。
具体实施方式
[0020] 如图1、图2、图3所示,本发明多工位可调速数控钻床,包括竖直放置的机床 床身1,机床床身1上设置有回转工作台装置和刀具装置;刀具装置设置于回转工作台装 置的上方;
如图4所示,回转工作台装置包括回转运动控制伺服电机15、一号齿轮14、二号齿 轮13、调心滚子轴承11、回转工作台10,回转运动控制伺服电机15的输出轴通过弹性圆柱销联轴器与一号齿轮14联接,带动一号齿轮14转动,一号齿轮14与二号齿轮13啮 合,二号齿轮13通过弹性圆柱销联轴器与回转工作台10联接,零件装夹在回转工作台10 上,实现零件的回转。回转工作台10通过调心滚子轴承11与机床床身1活动连接。
[0021] 如图2所示,回转工作台10与机床床身1之间为平面接触式连接,回转工作台 10及机床床身1的接触面上分别设置有圆弧形凹槽,该圆弧形凹槽内设置耐磨且强度高 的滚珠12,实现回转工作台10的转动和支撑。
[0022] 回转运动控制伺服电机15与数控系统的信号输出端连接,通过数控系统对回转 运动控制伺服电机15的控制,能够使回转工作台10精确转动一定角度。
[0023] 回转工作台10设置有导电滑环设备,用于检测回转工作台10的转动角度,能够 有效避免由于回转工作台10的转动所引起的电线缠绕问题。
[0024] 回转运动控制伺服电机15通过导电滑环设备控制调节回转工作台10的回转运 动,通过获取回转工作台10相对静止状态的机床所转动的角度信息,与标准转角90度作 比较,并使回转运动控制伺服电机15做出相应的补偿,使回转工作台10每一次都能精确 地转动90度,保证待加工零件能正确固定在上方刀具9的加工要求位置。 [0025] 如图5所示,刀具装置包括刀具装置固定平台2、进给伺服电机3、支撑架4、丝 杠5、滑块6、调速电机7、刀具夹具8、刀具9,刀具装置固定平台2与机床床身1的顶 盖固定连接,多个进给伺服电机3设置于刀具装置固定平台2上;丝杠5、滑块6、调速 电机7、刀具夹具8及刀具9作为一个整体式刀具单元,通过支撑架4与刀具装置固定平 台2固定连接;每个进给伺服电机3连接一个整体式刀具单元;
进给伺服电机3的输出轴连接丝杠5,进给伺服电机3能够带动丝杠5精确转动;滑 块6活动设置于丝杠5上,滑块6能够沿丝杠5上下移动,通过丝杠5与滑块6的配合能 够实现刀具9的上下进给运动;滑块6与调速电机7固定连接,调速电机7能够跟随滑块 6上下进给,调速电机7与刀具夹具8固定连接,刀具夹具8装夹有刀具9。多个刀具9 相对于回转工作台10圆周均布。
[0026] 刀具9可以是钻头、扩刀、铰刀、镗刀或磨刀中的一种或几种。
[0027] 如图3所示,刀具装置固定平台2上设置四个进给伺服电机3,配套四个整体式 刀具单元,对应回转工作台10上的四个工位。
[0028] 调速电机7与数控系统的信号输出端连接,通过数控系统对调速电机7的控制, 能够控制刀具9的旋转速度。
[0029] 进给伺服电机3与数控系统的信号输出端连接,通过数控系统对进给伺服电机3 的控制,能够精确控制刀具9的进给量和进给速度。通过获取刀具9进给速度和进给量 的实际值,输入到伺服系统中进行比较和反馈输出,以做到刀具9进给运动的闭环或半 闭环控制,实现高精度加工。
[0030] 本发明的整体式刀具单元通过支撑架4固定于刀具装置固定平台2,能够避免刀 具9和调速电机7引起的单边作用力导致滑块6倾斜与丝杠5中心轴不在一条线上,同时 利用滚动轴承固定丝杠5,使丝杠5不会相对支撑架4在水平位置上移动,保证整体式刀 具单元不偏移且处于竖直状态。
[0031] 本发明的工作过程如下:
首先将一个待加工零件毛坯装夹在一号工位,其余三个工位放空,启动一号工位对应的一号进给伺服电机3,一号进给伺服电机3带动一号丝杠5同方向转动,使一号滑块 6向下移动,进而带动一号调速电机7和一号刀具9向下移动,使一号刀具9在不转动的 情况下快速运动到距离零件加工面一定的高度;
停止一号进给伺服电机3,启动对应的一号调速电机7,将调速电机的转速调至要求 转速;保持一号调速电机7的运转,启动对应的一号进给伺服电机3,控制一号进给伺服 电机3的转速和转动时间,以控制一号刀具9的进给速度和进给量;达到进给量要求后, 停止一号进给伺服电机3,并随后停止一号调速电机7 ;
退出一号刀具9,退出零件时的速度保持与进给加工时的速度一致;反向启动一号 进给伺服电机3,使一号刀具9快速上升到初始位置,待一号刀具9稳定后,停止一号进 给伺服电机3的运转,以上所述为一次零件加工步骤。
[0032] 当以上所述的一号进给伺服电机3停止运转后,启动回转运动控制伺服电机 15,如果加工顺序是按逆时针排列,则回转运动控制伺服电机15的转动方向为顺时针, 回转运动控制伺服电机15通过齿轮副13、14的传动,使回转工作台10逆时针转动,第 一个零件转动到二号刀具9下方,以上所述为一次回转工作台10的转动步骤。
[0033] 此时第一个零件位于二号刀具下方,第二个零件位于一号刀具下方,各自满足 所需的加工工序,接着完成一次零件加工步骤,则实现了第一个零件两个工序的加工和 第二个零件一个工序的加工。
[0034] 按此顺序加工过程,当回转工作台10转动一圈之后,第一个零件转回至一号刀 具下方,此时第一个零件已完成四个工序的加工,第二个零件完成前三个工序加工,第 三个零件完成前二个工序加工,第四个零件完成第一个工序加工。将加工完成的第一个 零件取出,将第五个待加工零件装夹在一号刀具9下,继续完成一个回转步骤、一个加 工步骤和一个回转步骤。以此类推,按照上述顺序进行加工步骤和回转步骤,实现零件 的多工序加工和流水线化作业。

Claims (9)

1. 一种多工位可调速数控钻床,其特征在于:包括竖直放置的机床床身(1),机床 床身(1)上设置有回转工作台装置和刀具装置;刀具装置设置于回转工作台装置的上 方;回转工作台装置包括回转运动控制伺服电机(15)、回转工作台(10),通过回转 运动控制伺服电机(15)驱动回转工作台(10)的转动,回转工作台(10)上设置有多 个工位;回转运动控制伺服电机(15)与数控系统的信号输出端连接,通过数控系统对 回转运动控制伺服电机(15)的控制,能够使回转工作台(10)精确转动一定角度;刀具装置包括多个整体式刀具单元,每个整体式刀具单元分别连接进给伺服电机 (3),通过进给伺服电机(3)控制整体式刀具单元中刀具(9)的进给;进给伺服电 机(3)与数控系统的信号输出端连接,通过数控系统对进给伺服电机(3)的控制,能 够精确控制刀具(9)的进给量和进给速度;每个整体式刀具单元设置有调速电机(7),通过调速电机(7)控制刀具(9)的 转速;调速电机(7)与数控系统的信号输出端连接,通过数控系统对调速电机(7)的 控制,能够控制刀具(9)的旋转速度;多个整体式刀具单元对应回转工作台(10)上的多个工位。
2.根据权利要求1所述的多工位可调速数控钻床,其特征在于:所述多个整体式刀 具单元的刀具(9)相对于回转工作台(10)圆周均布。
3.根据权利要求1所述的多工位可调速数控钻床,其特征在于:所述回转工作台装 置还包括一号齿轮(14)、二号齿轮(13),所述回转运动控制伺服电机(15)的输出 轴连接一号齿轮(14),一号齿轮(14)与二号齿轮(13)啮合,二号齿轮(13)连接 回转工作台(10)。
4.根据权利要求1所述的多工位可调速数控钻床,其特征在于:所述回转工作台 (10)通过调心滚子轴承(11)与机床床身(1)活动连接。
5.根据权利要求1或4所述的多工位可调速数控钻床,其特征在于:所述回转工作台 (10)通过滚珠(12)与机床床身(1)活动连接,实现回转工作台(10)的转动和支撑。
6.根据权利要求1或2所述的多工位可调速数控钻床,其特征在于:所述回转工作台 (10)设置有导电滑环设备。
7.根据权利要求1所述的多工位可调速数控钻床,其特征在于:所述整体式刀具单 元还包括丝杠(5)、滑块(6)、刀具夹具(8),所述进给伺服电机(3)的输出轴连 接丝杠(5),滑块(6)活动设置于丝杠(5)上,滑块(6)能够沿丝杠(5)上下移 动;滑块(6)与所述调速电机(7)固定连接,调速电机(7)与刀具夹具(8)固定 连接,刀具夹具(8)装夹有所述刀具(9)。
8.根据权利要求1或7所述的多工位可调速数控钻床,其特征在于:所述多个整体式 刀具单元通过支撑架(4)与刀具装置固定平台(2)连接。
9.根据权利要求1所述的多工位可调速数控钻床,其特征在于:所述刀具(9)为钻 头、扩刀、铰刀、镗刀或磨刀中的一种或几种。
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