CN104227852B - 一种多钻头石墨加工设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉多钻头的石墨制品钻孔设备领域。一种多钻头石墨加工设备，包括立式机架和安装在机架上的升降平台，升降平台设置在机架上部的光杠上并通过丝杠旋转带动升降，丝杠连接升降电机；升降平台垂直安装设置主转轴和若干副转轴，主转轴设置在升降平台中心，若干副转轴均匀围绕主转轴四周，主转轴和副转轴通过齿轮连接；主转轴和副转轴分别沿轴线方向设置通孔；主转轴上端部设置皮带轮并通过皮带连接安装在升降平台上端面的驱动电机，主转轴和副转轴的上端头部分别通过吸管连接吸尘装置；主转轴和副转轴下端头安装呈板状刀具，刀具将转轴通孔对称分隔。本发明提供一种结构简单、除尘效果好、满足中大型石墨坩埚深孔加工的专用设备。
Description
技术领域
本发明涉多钻头的石墨制品钻孔设备领域，特别是一种具备吸尘功能、同时进行多孔深孔大孔加工的多钻头加工设备。
背景技术
石墨坩埚具有良好的热导性和耐高温性，在高温使用过程中，热膨胀系数小，对急热、急冷具有一定抗应变性能。对酸，碱性溶液的抗腐蚀性较强，具有优良的化学稳定性。石墨坩埚，因具有以上优良的性能，所以在冶金、铸造、机械、化工等工业部门，被广泛用于合金工具钢的冶炼和有色金属及其合金的熔炼。并有着较好的技术经济效果。
目前，对于多孔石墨坩埚深孔加工，一般的，采用逐个进行加工，也可以使用多孔钻同时进行加工。但这些一般适合小孔，但是深孔多孔钻特别是涉及数个深500～600mm、直径100mm以上的深孔加工时，对单孔的加工都是技术难题，这里涉及对深孔的排屑、刀具冷却散热和刀具所受扭矩大等问题。例如，在同一个石墨坩埚加工数个均匀排列的Φ100×800mm深孔(包括通孔和盲孔)时，一般的车床和机械设备及其刀具无法有效加工完成，这里需要特制的同样直径的深孔钻或长度足够的镗刀，考虑刀具的直径和长度和加工时候受力情况，一般车床、镗床和钻床都无法很好安装或改装；而采用大型的机械加工成本高，而石墨坩埚加工时候产生的粉尘会对机械设备产生污染。
同时，在对多孔深孔的石墨坩埚深孔加工时，若逐个进行加工，特别是对500～600mm、直径100mm以上的深孔(包括通孔和盲孔)加工，加工时间会超过3～4个小时，在面对石墨坩埚加工粉尘多、大型加工设备加工成本高，单个孔逐一加工时间长、扭矩大、刀具冷却等问题，迫切需要一种可以加工大型石墨坩埚，特别是对大型石墨坩埚大孔深孔加工的专用钻孔设备，能够有效防尘除尘、有效对刀具散热、同时进行多孔加工，特别是对深500～600mm、直径100mm以上的多孔石墨坩埚设备的多孔同时加工的机械设备，解决上述技术问题。
发明内容
本发明的发明目的是：针对上述技术问题，提供一种多钻头石墨加工设备，能够有效防尘除尘、有效对刀具散热、同时进行多孔加工，特别是对深500～600mm、直径100mm以上的多孔石墨坩埚设备的多孔同时加工的机械设备。
本发明技术方案为：一种多钻头石墨加工设备，包括立式机架和安装在机架上的升降平台，所述升降平台设置在机架上部的光杠上并通过丝杠旋转带动升降，所述丝杠连接升降电机；所述升降平台垂直安装设置主转轴和若干副转轴，所述主转轴设置在升降平台中心，若干副转轴均匀围绕主转轴四周，所述主转轴和副转轴通过齿轮连接；所述主转轴和副转轴分别沿轴线方向设置通孔；所述主转轴上端部设置皮带轮并通过皮带连接安装在升降平台上端面的驱动电机，所述主转轴和副转轴的上端头部分别通过吸管连接吸尘装置；所述主转轴和副转轴下端头安装呈板状刀具，所述刀具将转轴通孔对称分隔。
进一步了解，石墨加工中的切削力小于金属材质加工中的切削力，但是在加工大孔深孔时，特别是对深500～600mm、直径100mm以上，钻具受到的扭距较大，刀具发热，加工时间长；同时石墨及其坩埚钻削过程中会产生大量粉尘。本发明主要针对多孔的石墨坩埚加工，这里同时进行多孔加工，这样能够减少整体的加工时间。具体的，采用吸尘式加工方法，用作钻杆的转轴为中空结构，转轴连通吸尘装置，同时，采用呈板式刀具，刀具将转轴通孔对称分隔，这样刀具的两个切削刃都对应着一个吸气口，在加工时可快速切削同时吸尘。这里，本发明中的吸尘通道没有折弯，吸尘效果更佳。
这里还需要明白的是，在进行单独的孔加工时，需要面对的扭矩比较大，同时进行多孔加工时，需要应对的扭矩就更加大，这样就需要加厚的机架和基座等，增加制造成本和制造难度。本方案中采用这样主转轴和其他副转轴均匀布置，其转向相反，主转轴和其他副转轴的扭矩可以抵消部分，这样机架整体受力减少，制造成本减少。
优选的，所述主转轴上端部安装齿轮，所述齿轮安装在皮带轮下方并连接安装在副转轴上的齿轮，所述齿轮为锥齿轮。锥齿轮传动性好，能够减小噪音。
优选的，包括三根副转轴，所述副转轴呈等边三角形均匀布置在升降平台，所述主转轴和副转轴通过锥齿轮连接。
优选的，所述机架为矩形立式机架，所述机架上部两内侧分别设置光杠，所述升降平台两端套装在对应光杠上，所述光杠外侧的升降平台与机架之间安装防尘折布。防尘折布能够将光杠、丝杠等等滑动装置与外部隔离，进一步防尘。
优选的，所述机架下部侧面上分别安装螺旋夹紧机构。螺旋夹紧机构的有效行程较大，满足中大型石墨坩埚或其制品的夹装需要。
优选的，所述机架底部安装水平滑动轨道，所述滑动轨道上设置匹配的滑动小车。
优选的，所述滑动小车包括车体和旋转工作台，所述车体下端设置匹配导轨的滑轮，车体上安装可旋转的旋转工作台，所述旋转工作台上端沿边上设置螺旋夹紧机构。需要了解的是，大中型的石墨坩埚或其制品的重量较大，为方便吊装，设置滑动小车。在机架外，先将石墨坩埚吊装在滑动小车上，并夹紧固定；然后通过导轨滑动到转轴下方。滑动小车上的旋转工作台能够旋转，方便进行加工调节。
优选的，所述升降平台上设置吸管固定架，所述吸管固定架中设置若干空腔；所述空腔上端连通吸管，其下端一一对应连通主转轴和副转轴，所述主转轴和副转轴上端头部与吸管固定架之间设置滑动密封圈。
优选的，所述主转轴和副转轴位于升降平台下的下端部为可拆卸连接。这样可以根据不同数量孔位选择合适数量刀具进行加工。
本发明有益效果是：
本发明提供一种结构简单、防尘除尘效果好、满足中大型石墨坩埚或石墨制品深孔加工的专用设备。
本发明能够满足中大型石墨坩埚或其制品的深孔大孔的加工需求，特别是多孔同时加工，特别是对深500～600mm、直径100mm以上的深孔大孔加工。
本发明主要针对多孔的石墨坩埚加工，这里同时进行多孔加工，这样能够减少整体的加工时间。具体的，采用吸尘式加工方法，用作钻杆的转轴为中空结构，转轴连通吸尘装置，同时，采用呈板式刀具，刀具将转轴通孔对称分隔，这样刀具的两个切削刃都对应着一个吸气口，在加工时可快速切削同时吸尘。这里，本发明中的吸尘通道没有折弯，吸尘效果更佳。
附图说明
图1是本发明功能结构示意图；
图2是本发明刀具安装结构示意图；
图3是图1结构侧视图；
图4是图1结构侧视图；
图5是本发明滑动小车结构示意图；
图6是实施例中吸管安装结构示意图。
其中，1－机架、2－光杠、3－升降平台、4－主转轴、5－皮带轮、6－皮带、7－驱动电机、8－吸管、9－刀具、10－升降电机、11－螺旋夹紧机构、12－滑动小车、13－丝杠、14－导轨、15－车体、16－滑轮、17－旋转工作台、18－吸管固定架、19－滑动密封圈、20－通孔、21－副转轴、22－齿轮。
具体实施方式
本发明公开了一种多钻头石墨加工设备，包括立式机架1和安装在机架1上的升降平台3，所述升降平台3设置在机架1上部的光杠2上并通过丝杠13旋转带动升降，所述丝杠2连接升降电机10；所述升降平台3垂直安装设置主转轴4和若干副转轴21，所述主转轴4设置在升降平台3中心，若干副转轴21均匀围绕主转轴4四周，所述主转轴4和副转轴21通过齿轮22连接；所述主转轴4和副转轴21分别沿轴线方向设置通孔20；所述主转轴4上端部设置皮带轮5并通过皮带6连接安装在升降平台3上端面的驱动电机7，所述主转轴4和副转轴21的上端头部分别通过吸管8连接吸尘装置；所述主转轴4和副转轴21下端头安装呈板状刀具9，所述刀具9将转轴通孔20对称分隔。
本发明的重点在于能够对大型石墨坩埚进行多孔同时加工，特别是针对深500～600mm、直径100mm以上的深孔大孔多孔同时加工。具体的，包括设置中心位置的主转轴4和均布的副转轴21；主转轴4和副转轴21之间旋转方向相反，能够抵消一定扭矩，对减轻机架1结构强度要求，从而减少成本。这里同时进行多孔加工，这样能够减少整体的加工时间。具体的，采用吸尘式加工方法，用作钻杆的转轴为中空结构，每个转轴均连通吸尘装置，同时，采用呈板式刀具9，刀具9将转轴通孔20对称分隔，这样刀具9的两个切削刃都对应着一个吸气口，在加工时可快速切削同时吸尘。在工作过程，吸气口空气流通强，能够及时带走刀具9产生的热量，帮助刀具9散热冷却。
以下结合附图对本发明实施进行说明。
如图1所示，本发明包括呈立式矩形的机架1，机架1上部安装垂直光杠2。光杠2位于机架1上部内侧并呈左右对称安装。设置基于光杠2移动的升降平台3，升降平台3通过旋转的丝杠13实现上下移动。丝杠13通过皮带6连接安装在机架1顶部的升降电机10。其中，升降平台3中间位置设置主转轴4，主转轴4通过滑动轴承固定在升降平台3上。主转轴4位于升降平台3上方的上端部安装固定皮带轮5，皮带轮5通过皮带6连接安装在升降平台3上的驱动电机7。这里具体的是，驱动电机7是安装有减速器的电机。主转轴4的上端头部通过吸管8连接吸尘装置。
结合图1和图4，在升降平台3上还同样通过滑动轴承固定三个副转轴21，副转轴21呈等边三角形设置并以主转轴4为中心。主转轴4和副转轴21之间通过锥齿轮连接，其中，主转轴4上的锥齿轮位于皮带轮5下方。这里实施例中，主转轴4和副转轴21形状结构相同，同样连接吸尘装置。
机架1下部四个侧面分别安装螺旋夹紧机构11，螺旋夹紧机构11包括螺杆和螺杆端部的压板，压板呈圆弧状。为方便工件进入机架1底部，机架1底部一侧面为门页旋转结构。机架1底部还设置用于放置工件的滑动小车12。
如图3所示，刀具9安装在主转轴4下端头部。刀具9呈平板状，并具有呈V型的切削刃，刀具9宽度大于主转轴4直径。具体的，刀具9安装在主转轴4下端头部的安装槽上，并通过螺钉固定。主转轴4沿轴线方向设置有通孔20，通孔20作为吸尘通道。刀具9的安装槽设置将通孔20一分为二，即工作时，具有两个吸尘进气口；进气口分别对应不同的切削刃，这样吸尘同时可快速切削。这里还需要了解的是，吸尘过程也是对刀具9的冷却过程。这里实施例中，主转轴4和副转轴21形状结构相同，安装刀具9结构相同。
如图4所示，为图1的侧视图。其中，在光杠2之间的机架1上还设置丝杠13，丝杠13连接机架1顶部的升降电机10。在机架1底部安装水平的导轨14，导轨14由机架1底部延伸到机架1外部。滑动小车12设置在导轨14上，具体的，滑动小车12用于放置和夹持工件，这里夹持配合机架1上的螺旋夹紧机构11进一步夹持固定。需要了解的是，本发明主要针对大中型的石墨坩埚钻孔，这样是石墨工件胚料大型笨重，一般不方便直接吊装放置在机架1下方。这里通过导轨14，先将滑动小车12滑动到机架1外，通过吊具将石墨胚料吊装在滑动小车12上，夹持固定；接着，滑动小车12滑动到机架1下方预订位置进行加工。
如图5所示，这里滑动小车12的结构示意图。具体的，滑动小车12包括车体15、滑轮16和旋转工作台17。所述车体15下端安装滑轮16，滑动匹配对应导轨14。车体15上端通过旋主转轴4承连接安装旋转工作台17。旋转工作台17上端面边缘均匀设置四个螺旋夹紧机构；这里，螺旋夹紧机构未画出。其中，旋转工作台17外观呈圆形。
如图6所示，副转轴21与吸管8的连通结构示意图。这里，设置一个吸管固定架18，吸管固定架18设置在主转轴4正上方，并固定连接升降平台3。所述升降平台3中间上设置空腔，空腔大小与副转轴21上通孔20相一致，吸管8固定连接在吸管固定架18上端并连通空腔。所述副转轴21上端头部对应所述空腔，且副转轴21与吸管固定架18之间设置滑动密封圈19，即副转轴21与吸管固定架18密封配合，副转轴21通孔20对应连通吸管固定架18的空腔。进一步的，滑动密封圈19为防尘的滑动密封圈。
具体的，主转轴4和副转轴21的结构尺寸相同，吸管固定架18设置4个空腔分别对应主转轴4和副转轴21，且安装密封结构相同。
进一步的，所述主转轴4和副转轴21位于升降平台3下的下端部为可拆卸连接。这样可以根据不同数量孔位选择合适数量刀具进行加工。这样在加工单一孔时候，可以将副转轴21拆除下端部，只保留主转轴4，即本发明也是单一转轴的加工平台，完成单一孔位加工，对多孔工件逐一加工。
由上述方案制作的样机试验表明，样件周围空气中活性炭粉尘的浓度小于10mg/m3，具体可以参照国家标准《作业场所空气中粉尘测定方法》。这表明样机的吸尘除尘效果达国家标准，符合上述技术效果的表述。同时，加工样件为石墨坩埚，需求是加工一个中心孔直径为500mm，以及均匀分布在其圆周上的9个直径180mm，孔深均为1000mm，10个孔均为盲孔。采用每个孔单独钻总共需要10小时。而采用样件只需要3小时，这大大缩短了时间，简约了加工成本；同时，刀具无过热烧伤等现象发生。
Claims (9)
1.一种多钻头石墨加工设备，包括立式机架和安装在机架上的升降平台，其特征在于：所述升降平台设置在机架上部的光杠上并通过丝杠旋转带动升降，所述丝杠连接升降电机；所述升降平台垂直安装设置主转轴和若干副转轴，所述主转轴设置在升降平台中心，若干副转轴均匀围绕主转轴四周，所述主转轴和副转轴通过齿轮连接；所述主转轴和副转轴分别沿轴线方向设置通孔；所述主转轴上端部设置皮带轮并通过皮带连接安装在升降平台上端面的驱动电机，所述主转轴和副转轴的上端头部分别通过吸管连接吸尘装置；所述主转轴和副转轴下端头安装呈板状刀具，所述刀具将转轴通孔对称分隔。
2.根据权利要求1所述的一种多钻头石墨加工设备，其特征在于：所述主转轴上端部安装齿轮，所述齿轮安装在皮带轮下方并连接安装在副转轴上的齿轮，所述齿轮为锥齿轮。
3.根据权利要求1所述的一种多钻头石墨加工设备，其特征在于：包括三根副转轴，所述副转轴呈等边三角形均匀布置在升降平台，所述主转轴和副转轴通过锥齿轮连接。
4.根据权利要求1所述的一种多钻头石墨加工设备，其特征在于：所述机架为矩形立式机架，所述机架上部两内侧分别设置光杠，所述升降平台两端套装在对应光杠上，所述光杠外侧的升降平台与机架之间安装防尘折布。
5.根据权利要求1所述的一种多钻头石墨加工设备，其特征在于：所述机架下部侧面上分别安装螺旋夹紧机构。
6.根据权利要求1所述的一种多钻头石墨加工设备，其特征在于：所述机架底部安装水平滑动轨道，所述滑动轨道上设置匹配的滑动小车。
7.根据权利要求6所述的一种多钻头石墨加工设备，其特征在于：所述滑动小车包括车体和旋转工作台，所述车体下端设置匹配导轨的滑轮，车体上安装可旋转的旋转工作台，所述旋转工作台上端沿边上设置螺旋夹紧机构。
8.根据权利要求6所述的一种多钻头石墨加工设备，其特征在于：所述升降平台上设置吸管固定架，所述吸管固定架中设置若干空腔；所述空腔上端连通吸管，其下端一一对应连通主转轴和副转轴，所述主转轴和副转轴上端头部与吸管固定架之间设置滑动密封圈。
9.根据权利要求1所述的一种多钻头石墨加工设备，其特征在于：所述主转轴和副转轴位于升降平台下的下端部与其对应的主转轴和副转轴分别为可拆卸连接。
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