CN103817363A - 立式数控深孔钻床 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种立式数控深孔钻床，包括定导轨(1)、动导轨(2)、Z拖板(3)、动轨进给电机(4)、动轨进给丝杆(41)、Z板进给电机(5)、Z板进给丝杆(51)、钻机箱(6)、定位排屑压紧器(7)、钻杆中心架(8)、液压稳定器(9)、深孔钻头(01)。本发明采用在现有立式数控铣床的基础上改装Z轴垂直系统的技术方案，克服了现有技术存在的定位找正的工艺繁琐，工作量大、辅助工时多，钻孔易发生“弦振”、精度不高的问题与不足，实现了用立式钻孔工艺进行深孔加工，使细长的深孔钻杆与重力作用方向一致，避免了发生“弦振”，达到了钻超细深孔加工时定位找正方便，辅助工时少，钻孔精度满足要求的目的。

Description

立式数控深孔钻床
技术领域
本发明涉及一种金属切削机床，具体是指用于注塑模具制造加工设备中的一种立式数控深孔钻床。
背景技术
注塑模具在制造加工时常需要钻超细深孔(长径比大于30∶1的孔为深孔)，钻孔的长径比通常要超过90∶1，现有加工技术手段常用卧式钻孔工艺的卧式深孔钻床进行钻孔，卧式钻孔前，定位找正的工艺繁琐，工作量大、辅助工时多，且卧式钻孔工艺使得细长的深孔钻杆受重力作用，极易发生“弦振”(似琴弦般振动)，钻孔的精度往往达不到要求。
上述，现有技术存在定位找正的工艺繁琐，工作量大、辅助工时多，钻孔易发生“弦振”、精度不高的问题与不足。
发明内容
针对上述现有现有技术的不足，本发明采用在现有立式数控铣床的基础上，改装Z轴(垂直)系统的技术方案，提供一种立式数控深孔钻床，旨在用立式钻孔工艺进行深孔加工，使细长的深孔钻杆与重力作用方向一致，达到钻超细深孔加工时，定位找正方便，辅助工时少，钻孔精度满足要求的目的。
本发明的目的是这样实现的：一种立式数控深孔钻床，包括定导轨、动导轨、Z拖板、动轨进给电机、动轨进给丝杆、Z板进给电机、Z板进给丝杆、钻机箱、定位排屑压紧器、钻杆中心架、液压稳定器、深孔钻头，其中：所述的定导轨为长矩形状构件，一面为中间设有贯穿两端的矩形长槽的导轨，另一面为平板，上端装有装配平台，下端敞开；所述的动导轨为长矩形状构件，一面为中间设有贯穿两端的矩形长槽的导轨，另一面为导轨槽且导轨槽底中段位置设有丝杆螺母，上端装有装配平台，下端敞开；所述的Z拖板一面为装配平台，另一面为导轨槽且导轨槽底中段位置设有丝杆螺母的矩形构件；所述的动轨进给电机为数控步进伺服电机；所述的动轨进给丝杆为传动丝杆；所述的Z板进给电机为数控伺服电机；所述的Z板进给丝杆为传动丝杆；所述的钻机箱外形为矩形的集驱动、传动、冷却通道机构的部件总成，底部设有密封钻夹头，側壁装有钻孔动力电机，顶部设有高压冷却液进口通过软管与冷却液箱的高压冷却泵相连；所述的定位排屑压紧器为外形为矩形箱体的部件总成，一面设有导轨槽，左邻側面设有排屑口通过软管与置于冷却液箱的屑液分离筐相接，右邻側面内设有通过软管与冷却液箱的高压冷却泵相连的高压射水枪，顶部设有可装卸调换的钻杆入孔密封器，内部设有钻杆定位器，底部开口设有压紧橡皮套；所述的钻杆中心架为架脚底设有导轨槽，架脚面设有刹紧螺丝，架体上部中心设有定轴心的滚动装置的中心支架；
所述的液压稳定器为由油缸、活塞、活塞头、液压油及内部闭环油路构成的阻尼部件；所述的深孔钻头为细长圆柱形钻孔刃具，钻杆中心设有贯穿孔，柱面沿轴向设有圆弧槽，钻头部的圆弧槽边设有弧形轴向切削刃口。
组装(相互位置关系)：将动轨进给电机固定在定导轨的装配平台上，通过连轴器连接置于定导轨矩形长槽中的动轨进给丝杆的一端；将动导轨的导轨槽插入定导轨的导轨上，将动轨进给丝杆的另一端旋过动导轨的丝杆螺母，用丝杆支架将该端固定在定导轨矩形长槽中(从背面用内六角螺丝沉头固定)；将Z板进给电机固定在动导轨的装配平台上，通过连轴器连接置于动导轨的矩形长槽中的Z板进给丝杆的一端；将Z拖板的导轨槽沿动导轨下端敞开的导轨向上插入推进，将Z板进给丝杆的另一端旋过Z拖板的丝杆螺母，用丝杆支架将该端固定在动导轨的矩形长槽中；将钻机箱沿钻夹头的轴向朝下固定在Z拖板的装配平台上；将钻杆中心架的导轨槽沿动导轨下端敞开的导轨向上插入推进，拧紧刹紧螺丝固定；将定位排屑压紧器的导轨槽沿动导轨下端敞开的导轨向上插入，推进至与动导轨的下端平齐，拧紧刹紧螺丝固定；定导轨的轴线与横梁(X轴)垂直，将定导轨下端的平板面用螺丝固定在横梁(X轴)的X拖板上；轴线垂直将二只液压稳定器的缸体，用螺丝分别固定在X拖板的二个側边上，用螺帽将活塞头固定在动导轨的装配平台二側边的预留孔上；接高压冷却管至高压冷却液进口，毕。
工作原理：工作时，启动动轨进给电机驱动动轨进给丝杆，拖动动导轨向上升起；启动Z板进给电机驱动Z板进给丝杆，拖动Z拖板向上升起；将深孔钻头刃口朝下，尾部朝上依次穿过，定位排屑压紧器的压紧橡皮套、钻杆定位器、钻杆入孔密封器、钻杆中心架的滚动装置至钻机箱的钻夹头处夹紧；此时，钻头刃口应处于定位排屑压紧器的压紧橡皮套之上；被加工工件固定在工作台(Y轴)后，数控系统根据输入的数控坐标原点、操作程序，驱动X轴、Y轴系统的伺服电机拖动各自的拖板-X拖板、工作台(Y轴)-移动，将Z拖板上的深孔钻头，移动至指令给定的空间点上，即孔位上方位置；依次，启动动轨进给电机驱动动轨进给丝杆，降下动导轨，使定位排屑压紧器的压紧橡皮套压紧工件孔位，锁定；启动钻孔动力电机驱动深孔钻头旋转起来；启动高压冷却泵，高压冷却液经由高压冷却液进口、深孔钻头的中心贯穿孔至钻头刃口中心冲出，从排屑口流出；启动Z板进给电机驱动Z拖板按程序预设的进给速率，向下进给钻孔；工作中，钻杆中心架、定位排屑压紧器起到动态定心、扶持深孔钻头的作用；钻孔切削产生的铁屑，由钻头刃口中心冲出的高压冷却液沿钻杆柱面的圆弧槽和孔壁构成的通道冲出深孔，在压紧橡皮套的阻挡下，冲出深孔的冷却液铁屑混合物汇集到排屑口，被设置在右側面内的高压射水枪喷出的高压冷却液射流，通过软管冲入冷却液箱中的屑液分离筐内，冷却液流回冷却液池循环利用；细长的深孔钻杆与重力作用方向一致，有效地消除了超细长的深孔钻头发生“弦振”和孔位偏心现象，液压稳定器9的阻尼作用起到稳定动导轨上下进给的速率，消除抖动和“跃动”现象。
综上所述，本发明采用在现有立式数控铣床的基础上，改装Z轴(垂直)系统的技术方案，所提供的一种立式数控深孔钻床，实现了用立式钻孔工艺进行深孔加工，使细长的深孔钻杆与重力作用方向一致，避免了发生“弦振”，达到了钻超细深孔加工时定位找正方便，辅助工时少，钻孔精度满足要求的目的。
附图说明
图1是本发明的一种数控深孔钻床结构原理主视图；
图2是图1的左视图；
图3是本发明的定导轨、动导轨、Z拖板部件相互配合的剖视图；
图4是深孔钻头钻杆断面图；
图5是本发明的一种数控深孔钻床的工作时态示意图；
图6是本发明的一种数控深孔钻床的实际造型图。
下面结合附图中的实施例对本发明作进一步详细说明，但不应理解为对本发明的任何限制。
图中：定导轨1、动导轨2、Z拖板3、动轨进给电机4、动轨进给丝杆41、Z板进给电机5、Z板进给丝杆51、钻机箱6、钻孔动力电机61、钻夹头62、高压冷却液进口63、定位排屑压紧器7、压紧橡皮套71、排屑口72、钻杆入孔密封器73、高压射水枪74、钻杆中心架8、液压稳定器9、深孔钻头01、工件02、冷却液箱03、床身04、立柱05、工作台06、横梁07、X拖板08、数控系统09。
具体实施方式
参阅图1、图2、图3、图4、图5、图6，本发明的一种立式数控深孔钻床，包括定导轨1、动导轨2、Z拖板3、动轨进给电机4、动轨进给丝杆41、Z板进给电机5、Z板进给丝杆51、钻机箱6、定位排屑压紧器7、钻杆中心架8、液压稳定器9、深孔钻头01，其中：所述的定导轨1为长矩形状构件，一面为中间设有贯穿两端的矩形长槽的导轨，另一面为平板，上端装有装配平台，下端敞开；所述的动导轨2为长矩形状构件，一面为中间设有贯穿两端的矩形长槽的导轨，另一面为导轨槽且导轨槽底中段位置设有丝杆螺母，上端装有装配平台，下端敞开；所述的Z拖板3一面为装配平台，另一面为导轨槽且导轨槽底中段位置设有丝杆螺母的矩形构件；所述的动轨进给电机4为数控步进伺服电机；所述的动轨进给丝杆41为传动丝杆；所述的Z板进给电机5为数控伺服电机；所述的Z板进给丝杆51为传动丝杆；所述的钻机箱6外形为矩形的集驱动、传动、冷却通道机构的部件总成，底部设有密封钻夹头62，側壁装有钻孔动力电机61，顶部设有高压冷却液进口63通过软管与冷却液箱03的高压冷却泵相连；所述的定位排屑压紧器7为外形为矩形箱体的部件总成，一面设有导轨槽，左邻側面设有排屑口72通过软管与置于冷却液箱03的屑液分离筐相接，右邻側面内设有通过软管与冷却液箱03的高压冷却泵相连的高压射水枪74，顶部设有可装卸调换的钻杆入孔密封器73，内部设有钻杆定位器，底部开口设有压紧橡皮套71；所述的钻杆中心架8为架脚底设有导轨槽，架脚面设有刹紧螺丝，架体上部中心设有定轴心的滚动装置的中心支架；所述的液压稳定器9为由油缸、活塞、活塞头、液压油及内部闭环油路构成的阻尼部件；所述的深孔钻头01为细长圆柱形钻孔刃具，钻杆中心设有贯穿孔，柱面沿轴向设有圆弧槽，钻头部的圆弧槽边设有弧形轴向切削刃口。
组装(相互位置关系)：将动轨进给电机4固定在定导轨1的装配平台上，通过连轴器连接置于定导轨1矩形长槽中的动轨进给丝杆41的一端；将动导轨2的导轨槽插入定导轨1的导轨上，将动轨进给丝杆的另一端旋过动导轨2的丝杆螺母，用丝杆支架将该端固定在定导轨1矩形长槽中(从背面用内六角螺丝沉头固定)；将Z板进给电机5固定在动导轨2的装配平台上，通过连轴器连接置于动导轨2的矩形长槽中的Z板进给丝杆51的一端；将Z拖板3的导轨槽沿动导轨2下端敞开的导轨向上插入推进，将Z板进给丝杆51的另一端旋过Z拖板3的丝杆螺母，用丝杆支架将该端固定在动导轨2的矩形长槽中；将钻机箱6沿钻夹头62的轴向朝下固定在Z拖板3的装配平台上；将钻杆中心架8的导轨槽沿动导轨2下端敞开的导轨向上插入推进，拧紧刹紧螺丝固定；将定位排屑压紧器7的导轨槽沿动导轨2下端敞开的导轨向上插入，推进至与动导轨2的下端平齐，拧紧刹紧螺丝固定；定导轨1的轴线与横梁07垂直，将定导轨1下端的平板面用螺丝固定在横梁07的X拖板08上；轴线垂直将二只液压稳定器9的缸体，用螺丝分别固定在X拖板08的二个側边上，用螺帽将活塞头固定在动导轨2的装配平台二側边的预留孔上；接高压冷却管至高压冷却液进口63，毕。
工作原理：工作时，启动动轨进给电机4驱动动轨进给丝杆41，拖动动导轨2向上升起；启动Z板进给电机5驱动Z板进给丝杆51，拖动Z拖板3向上升起；将深孔钻头01刃口朝下，尾部朝上依次穿过，定位排屑压紧器7的压紧橡皮套71、钻杆定位器、钻杆入孔密封器73、钻杆中心架8的滚动装置至钻机箱6的钻夹头62处夹紧；此时，钻头刃口应处于定位排屑压紧器7的压紧橡皮套71之上；被加工工件02固定在工作台06后，数控系统09根据输入的数控坐标原点、操作程序，驱动X轴、Y轴系统的伺服电机拖动各自的拖板-X拖板08、工作台06移动，将Z拖板3上的深孔钻头01，移动至指令给定的空间点上，即孔位上方位置；依次，启动动轨进给电机4驱动动轨进给丝杆41，降下动导轨2，使定位排屑压紧器7的压紧橡皮套71压紧工件02孔位，锁定；启动钻孔动力电机61驱动深孔钻头01旋转起来；启动高压冷却泵，高压冷却液经由高压冷却液进口63、深孔钻头01的中心贯穿孔至钻头刃口中心冲出，从排屑口72流出；启动Z板进给电机5驱动Z拖板3按程序预设的进给速率，向下进给钻孔；工作中，细长的深孔钻杆与重力作用方向一致，有效地消除了超细长的深孔钻头01发生“弦振”和孔位偏心现象，钻杆中心架8、定位排屑压紧器7起到动态定心、扶持深孔钻头的作用；钻孔切削产生的铁屑，由钻头刃口中心冲出的高压冷却液沿钻杆柱面的圆弧槽和孔壁构成的通道冲出深孔，在压紧橡皮套的阻挡下，冲出深孔的冷却液铁屑混合物汇集到排屑口72，被设置在右側面内的高压射水枪74喷出的高压冷却液射流，通过软管冲入冷却液箱03中的屑液分离筐内，冷却液流回冷却液池循环利用；液压稳定器9的阻尼作用起到稳定动导轨2上下进给的速率，消除抖动和“跃动”现象。

Claims (1)

1.立式数控深孔钻床，包括定导轨(1)、动导轨(2)、Z拖板(3)、动轨进给电机(4)、动轨进给丝杆(41)、Z板进给电机(5)、Z板进给丝杆(51)、钻机箱(6)、定位排屑压紧器(7)、钻杆中心架(8)、液压稳定器(9)、深孔钻头(01)，其特征在于：所述的定导轨(1)为长矩形状构件，一面为中间设有贯穿两端的矩形长槽的导轨，另一面为平板，上端装有装配平台，下端敞开；所述的动导轨(2)为长矩形状构件，一面为中间设有贯穿两端的矩形长槽的导轨，另一面为导轨槽且导轨槽底中段位置设有丝杆螺母，上端装有装配平台，下端敞开；所述的Z拖板(3)一面为装配平台，另一面为导轨槽且导轨槽底中段位置设有丝杆螺母的矩形构件；所述的动轨进给电机(4)为数控步进伺服电机；所述的动轨进给丝杆(41)为传动丝杆；所述的Z板进给电机(5)为数控伺服电机；所述的Z板进给丝杆(51)为传动丝杆；所述的钻机箱(6)外形为矩形的集驱动、传动、冷却通道机构的部件总成，底部设有密封钻夹头(62)，側壁装有钻孔动力电机(61)，顶部设有高压冷却液进口(63)通过软管与冷却液箱(03)的高压冷却泵相连；所述的定位排屑压紧器(7)为外形为矩形箱体的部件总成，一面设有导轨槽，左邻側面设有排屑口(72)通过软管与置于冷却液箱(03)的屑液分离筐相接，右邻側面内设有通过软管与冷却液箱(03)的高压冷却泵相连的高压射水枪(74)，顶部设有可装卸调换的钻杆入孔密封器(73)，内部设有钻杆定位器，底部开口设有压紧橡皮套(71)；所述的钻杆中心架(8)为架脚底设有导轨槽，架脚面设有刹紧螺丝，架体上部中心设有定轴心的滚动装置的中心支架；所述的液压稳定器(9)为由油缸、活塞、活塞头、液压油及内部闭环油路构成的阻尼部件；所述的深孔钻头(01)为细长圆柱形钻孔刃具，钻杆中心设有贯穿孔，柱面沿轴向设有圆弧槽，钻头部的圆弧槽边设有弧形轴向切削刃口；所述的各部件相互位置及连接关系为，动轨进给电机(4)固定在定导轨(1)的装配平台上，通过连轴器连接置于定导轨(1)矩形长槽中的动轨进给丝杆(41)的一端；动导轨(2)的导轨槽插入定导轨(1)的导轨上，动轨进给丝杆的另一端旋过动导轨(2)的丝杆螺母，用丝杆支架将该端固定在定导轨(1)矩形长槽中；Z板进给电机(5)固定在动导轨2的装配平台上，通过连轴器连接置于动导轨(2)的矩形长槽中的Z板进给丝杆(51)的一端；Z拖板(3)的导轨槽沿动导轨(2)下端敞开的导轨向上插入推进，Z板进给丝杆(51)的另一端旋过Z拖板(3)的丝杆螺母，用丝杆支架将该端固定在动导轨(2)的矩形长槽中；钻机箱(6)沿钻夹头(62)的轴向朝下固定在Z拖板(3)的装配平台上；钻杆中心架(8)的导轨槽沿动导轨(2)下端敞开的导轨向上插入推进，拧紧刹紧螺丝固定；定位排屑压紧器(7)的导轨槽沿动导轨(2)下端向上插入，推进至与动导轨(2)的下端平齐，拧紧刹紧螺丝固定；定导轨(1)的轴线与横梁07垂直，定导轨(1)下端的平板面用螺丝固定在横梁(07)的X拖板(08)上；垂直将二只液压稳定器(9)的缸体，用螺丝分别固定在X拖板(08)的二个側边上，用螺帽将液压稳定器(9)的活塞头固定在动导轨(2)的装配平台二側边的预留孔上；接高压冷却管至高压冷却液进口(63)。
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