CN105290804A - 气动与液压控制的自动钻削工作台装置及其工作原理 - Google Patents

Abstract

本发明涉及加工机床，是一种气动与液压控制的自动钻削工作台装置及其工作原理，该装置包括工作台、气缸、第一油缸、第二油缸、液压集成体、旋转气阀，旋转气阀控制气缸带动工作台升降，旋转气阀由摆杆控制；液压集成体控制第一油缸、第二油缸对工作台运动进行阻尼，液压集成体包括控制阀，控制阀的阀口由阀杆伸缩控制；该装置还包括依次啮合传动的左齿轮、中间齿轮、右齿轮、齿杆，齿杆随工作台同步升降运动，右齿轮轮面带有两个控制摆杆摆动的限位挡块，左齿轮轮面带有控制阀杆伸缩的凸块，由工作台升降联动摆杆摆动实现气缸进排气的切换，同时联动控制阀的阀杆伸缩实现液压集成体对油液的阻尼控制，最终实现工作台自动升降往复工作。

Description

气动与液压控制的自动钻削工作台装置及其工作原理

技术领域

本发明涉及加工机床，尤其是涉及钻床的一种气动与液压控制的自动钻削工作台装置及其工作原理。

背景技术

钻削工作台是属于钻床中作升降往复运动的核心工件。传统钻床，械化、自动化程度较低，往往使零件加工过程中安装夹紧、加工循环、检验、拆装及切削用量的变换和装刀等工作都需手工操作完成。一方面，不仅增大了工人的劳动强度，而且使切削用量的提高和多机床管理的扩大受到限制。另一方面，手动操作还使单件工时中的辅助时间及其他时间消耗比例增大。再加上多品种小批量生产管理的复杂性，使得中小批量生产的周期长、劳动生产率低，产品成本高。所以，改造通用机床，提高其自动化程度，对提高生产率，稳定加工质量，降低工人劳动强度，扩大多机床看管，改进生产管理，以及降低产品的成本都具有重要的意义。

发明内容

为克服上述不足，本发明的目的是向本领域提供一种气动与液压控制的自动钻削工作台装置及其工作原理，使其解决现有传统机床自动化程度不高、劳动强度大、生产效率较低的技术问题。其目的是通过如下技术方案实现的。

该气动与液压控制的自动钻削工作台装置包括位于钻床机体上作升降往复运动的工作台，以及控制工作台往复运动的气缸，气缸固定于钻床机体，气缸的活塞杆固定连接工作台中间底部，气缸上、下两端均通过管路连接旋转气阀，旋转气阀设有通过摆动形式控制旋转气阀切换气缸上、下两端进气的摆杆；其特征在于所述工作台的两端底部分别连接第一油缸的活塞杆、第二油缸的活塞杆，第一油缸、第二油缸与所述钻床机体固定，第一油缸的上端油口通过管路分支连接第二油缸的上端油口及液压集成体的一个油口，第一油缸的下端油口通过管路连接至液箱，液箱通过另一管路分支连接所述液压集成体的另一个油口及所述第二油缸的下端油口；所述液压集成体的两个油口之间设有带单向节流阀、减压阀、控制阀的通路，其中单向节流阀与减压阀串联，控制阀与单向节流阀、减压阀的串联通路并联，所述控制阀设有伸缩控制阀口启闭的阀杆；所述钻床机体上设有定位转动且依次啮合的三个齿轮，分别为左齿轮、中间齿轮、右齿轮，左齿轮的轮面连接随其同步转动的凸块，且凸块随左齿轮转动相抵联动所述阀杆作伸缩运动，所述右齿轮的轮面连接两个随其同步转动的限位挡块，所述旋转气阀的摆杆一端位于该两个限位挡块之间，且两个限位挡块随右齿轮旋转相抵联动摆杆摆动，摆杆中部联动旋转气阀转动，摆杆另一端铰接弹簧杆一端，弹簧杆另一端铰接定位于钻床机体，所述摆杆、弹簧杆的联动状态为：当摆杆位于其摆动行程的两个限位端时，所述摆杆与弹簧杆呈夹角状，弹簧杆自然伸长；当摆杆位于其摆动行程的中间位置时，摆杆与弹簧杆呈同一直线，弹簧杆压缩储能；所述工作台底部固定连接随工作台同步升降的齿杆，齿杆与所述右齿轮啮合传动。上述结构，实质上是利用气液阻尼缸的原理，通过气缸控制工作台升降，通过油缸配合液压集成体内的单向节流阀、减压阀实现阻尼，并通过齿杆、齿轮、摆杆与工作台升降形成联动，从而实现旋转气阀对气缸进气的自动切换，以及液压集成体对油路阻尼开启或解除的自动切换，最终达到钻削工作台自动升降往复工作的目的，从而实现钻削自动化生产，减少工人劳动强度，提高生产效率。

所述左齿轮的凸块沿左齿轮的轮面锁紧位置可调，所述右齿轮的两个限位挡块沿右齿轮的轮面锁紧位置可调。通过将凸块、限位挡块设计为在各自轮面上位置可调，从而满足工作台升降行程的控制要求。

所述左齿轮、右齿轮的轮面均设有刻度尺，以方便左齿轮凸块和右齿轮限位挡块的精确位置调整。

该气动与液压控制的自动钻削工作台装置的工作原理为：初始状态下，所述旋转气阀的进气端连接外部工作气源，所述左齿轮的凸块与所述控制阀的阀杆未相抵；当所述工作台需要上升操作时，所述旋转气阀的摆杆位于摆动行程的初始限位端，旋转气阀控制气缸下端进气、上端排气，气缸带动工作台上升，工作台上升过程中，所述第一油缸、第二油缸的活塞均推动各自的上油腔，上油腔的油液经管路排至所述液压集成体内，第一油缸、第二油缸各自的下油腔从所述液箱吸液；液压集成体初始状态下，所述控制阀的阀口为开启状态，故油液主要经控制阀的阀口从液压集成体排至液箱，气缸带动所述工作台快速上升；工作台上升的同时带动所述齿杆上升，齿杆带动所述右齿轮转动，右齿轮继而带动中间齿轮、左齿轮转动，同时，右齿轮的限位挡块及左齿轮的凸块均沿各自轮面运动；当所述凸块相抵联动所述控制阀的阀杆时，阀杆关闭控制阀的阀口，进入所述液压集成体内的油液经所述单向节流阀、减压阀所在通路流至液箱，此时第一油缸、第二油缸的上油腔油液经减压、节流，对工作台上升起阻尼作用，故工作台由快速上升转变为慢速上升进给；与此同时，所述右齿轮带动限位挡块转动，当限位挡块相抵联动所述摆杆摆动时，所述弹簧杆储能，当摆杆摆动超过摆动行程的中间位置时，所述弹簧杆释能，并推动所述摆杆摆动至另一限位端，此时，旋转气阀将所述气缸下端进气、上端排气切换为上端进气、下端排气，气缸带动所述工作台下降；工作台下降过程中，所述第一油缸、第二油缸由上油腔排液、下油腔吸液转变为下油腔排液、上油腔吸液，液压集成体内的油液通路反向，因单向节流阀反向不节流，第一油缸、第二油缸的下油腔排液阻力较小，所述气缸带动所述工作台实现快速下降；工作台下降带动所述齿杆向下运动，并联动所述右齿轮反向转动，继而带动中间齿轮、左齿轮反向运动，同时，右齿轮的限位挡块及左齿轮的凸块均沿各自轮面反向运动；当所述凸块解除与所述阀杆相抵时，阀杆复位，所述控制阀的阀口开启，所述气缸带动工作台保持快速下降；当所述限位挡块相抵联动所述摆杆反向摆动时，所述弹簧杆储能，当摆杆摆动超过摆动行程的中间位置时，所述弹簧杆释能，并推动所述摆杆摆动至初始限位端，此时，旋转气阀再次切换气缸的上、下两端进气，以此循环，实现工作台的自动升降往复工作。

本发明通过对现有钻床进行改造，利用气动与液压配合实现工作台往复运动控制，改造较为方便，工作较为可靠，自动化程度高，降低了劳动强度，提高了加工质量和生产效率，适合作为钻床自动工作台使用，或传动钻床的改造使用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，图中虚线表示摆杆摆动行程，箭头为各部件运动方向。

图2是本发明旋转气阀的摆杆摆动至摆动行程中间位置的状态示意图，图中箭头表示旋转方向。

图3是图2中弹簧杆释能带动摆杆摆动至限位端的结构示意图，图中箭头表示往复旋转的方向。

图中序号的名称为：1、工作台，2、气缸，3、第一油缸，4、第二油缸，5、液箱，6、液压集成体，601、阀杆，7、旋转气阀，8、摆杆，9、弹簧杆，10、齿杆，11、右齿轮，12、限位挡块，13、中间齿轮，14、左齿轮，15、凸块。

具体实施方式

现结合附图，对本发明作进一步描述。

如图1所示，该气动与液压控制的自动钻削工作台装置包括工作台1、气缸2、第一油缸3、第二油缸4、液箱5、液压集成体6、旋转气阀7，其中气缸、第一油缸、第二油缸、液压集成体、旋转气阀均固定于钻床机体，气缸、第一油缸、第二油缸各自的活塞杆均与工作台底部固定，其中气缸的活塞杆固定于工作台底部中间，第一油缸、第二油缸的活塞杆分别固定于工作台底部两端。气缸上、下两端均通过管路连接旋转气阀，旋转气阀带有四个通气口，其中两个通气口连接气缸上下两端，用于气缸的进气和排气，另外两个通气口，一个连接外部大气，另一个连接工作气源。旋转气阀设有控制四个通气口切换工位的摆杆8，通过摆动摆杆实现气缸上、下两端进气和排气的切换。第一油缸的上端油口通过管路分支连接第二油缸的上端油口及液压集成体的一个油口，第一油缸的下端油口通过管路连接至液箱，液箱通过另一管路分支连接液压集成体的另一个油口及第二油缸的下端油口。液压集成体的两个油口之间设有带单向节流阀、减压阀、控制阀的通路，其中单向节流阀与减压阀串联，控制阀与单向节流阀、减压阀的串联通路并联，控制阀设有伸缩控制阀口启闭的阀杆601。

钻床机体上设有定位转动且依次啮合的三个齿轮，工作台底部还固定有随其同步升降的齿杆10。三个齿轮分别为左齿轮14、中间齿轮13、右齿轮11，左齿轮的轮面连接随其一并转动的凸块15，且凸块随左齿轮转动相抵联动控制阀的阀杆作伸缩运动，右齿轮的轮面连接两个随其同步转动的限位挡块12，且右齿轮与齿杆啮合传动。上述旋转气阀的摆杆一端位于右齿轮的两个限位挡块之间，且两个限位挡块随右齿轮旋转相抵联动摆杆摆动，摆杆中部联动旋转气阀转动，摆杆另一端铰接弹簧杆一端，弹簧杆另一端铰接定位于钻床机体。摆杆与弹簧杆的联动状态为：如图2、图3所示，当摆杆位于其摆动行程的两个限位端时，摆杆与弹簧杆呈夹角状，弹簧杆自然伸长；当摆杆位于其摆动行程的中间位置时，摆杆与弹簧杆呈同一直线，弹簧杆压缩储能。

上述结构中，左齿轮的凸块及右齿轮的限位挡块相对于各自轮面的锁紧位置设计为可调，且左齿轮、右齿轮的轮面设有刻度尺，从而方便调节凸块、限位挡块在轮面的位置，以满足工作台升降行程的控制要求。

本发明具体的工作原理为：初始状态下，旋转气阀的进气端连接外部工作气源，左齿轮的凸块与控制阀的阀杆未相抵。当工作台需要上升操作时，旋转气阀的摆杆位于摆动行程的初始限位端，由旋转气阀控制气缸下端进气、上端排气，气缸带动工作台上升，工作台上升过程中，第一油缸、第二油缸的活塞均推动各自的上油腔，上油腔的油液经管路排至液压集成体内，各自的下油腔从液箱吸液。液压集成体初始状态下，控制阀为开启状态，故油液经控制阀的阀口及单向节流阀、减压阀的通路从液压集成体的油口排出至液箱，由于此时控制阀的阀口开启，单向节流阀对油液的节流作用较小，故气缸带动工作台快速上升。工作台上升的同时带动齿杆上升，齿杆带动右齿轮转动，继而带动中间齿轮、左齿轮转动，右齿轮的限位挡块及左齿轮的凸块均沿各自轮面运动。当凸块相抵联动控制阀的阀杆时，阀杆关闭控制阀的阀口，进入液压集成体内的油液只能经单向节流阀、减压阀所在通路流至液箱，此时第一油缸、第二油缸的上油腔油液经减压、节流，对工作台上升起阻尼作用，故工作台由快速上升转变为慢速上升进给。与此同时，右齿轮带动限位挡块转动，当限位挡块相抵联动摆杆摆动时，弹簧杆储能，当摆杆摆动超过摆动行程的中间位置时，弹簧杆释能，并推动摆杆摆动至另一限位端，旋转气阀将气缸下端进气、上端排气切换为上端进气、下端排气，气缸带动工作台下降。工作台下降过程中，第一油缸、第二油缸由上油腔排液、下油腔吸液转变为下油腔排液、上油腔吸液，液压集成体内的油液通路反向，单向节流阀反向不节流，第一油缸、第二油缸的下油腔排液阻力较小，气缸带动工作台实现快速下降。工作台下降带动齿杆向下运动，并联动右齿轮反向转动，继而带动中间齿轮、左齿轮反向运动，同时，右齿轮的限位挡块及左齿轮的凸块均沿各自轮面反向运动。当凸块解除与阀杆相抵时，阀杆复位，控制阀的阀口开启，气缸带动工作台保持快速下降。当工作台复位后，限位挡块相抵联动摆杆反向摆动至超过摆动行程的中间位置，弹簧杆释能，并推动摆杆摆动至初始限位端，此时，旋转气阀再次切换气缸的上、下两端进气，以此循环，实现工作台的自动升降往复工作。

以上内容旨在说明本发明的技术手段，并非限制本发明的技术范围。本领域技术人员结合现有公知常识对本发明做显而易见的改进，亦落入本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种气动与液压控制的自动钻削工作台装置，其包括位于钻床机体上作升降往复运动的工作台（1），以及控制工作台往复运动的气缸（2），气缸固定于钻床机体，气缸的活塞杆固定连接工作台中间底部，气缸上、下两端均通过管路连接旋转气阀（7），旋转气阀设有通过摆动形式控制旋转气阀切换气缸上、下两端进气的摆杆（8）；其特征在于所述工作台（1）的两端底部分别连接第一油缸（3）的活塞杆、第二油缸（4）的活塞杆，第一油缸、第二油缸与所述钻床机体固定，第一油缸的上端油口通过管路分支连接第二油缸的上端油口及液压集成体（6）的一个油口，第一油缸的下端油口通过管路连接至液箱（5），液箱通过另一管路分支连接所述液压集成体的另一个油口及所述第二油缸的下端油口；所述液压集成体的两个油口之间设有带单向节流阀、减压阀、控制阀的通路，其中单向节流阀与减压阀串联，控制阀与单向节流阀、减压阀的串联通路并联，所述控制阀设有伸缩控制阀口启闭的阀杆（601）；所述钻床机体上设有定位转动且依次啮合的三个齿轮，分别为左齿轮（14）、中间齿轮（13）、右齿轮（11），左齿轮的轮面连接随其同步转动的凸块（15），且凸块随左齿轮转动相抵联动所述阀杆作伸缩运动，所述右齿轮的轮面连接两个随其同步转动的限位挡块（12），所述旋转气阀（7）的摆杆（8）一端位于该两个限位挡块之间，且两个限位挡块随右齿轮旋转相抵联动摆杆摆动，摆杆中部联动旋转气阀转动，摆杆另一端铰接弹簧杆（9）一端，弹簧杆另一端铰接定位于钻床机体，所述摆杆、弹簧杆的联动状态为：当摆杆位于其摆动行程的两个限位端时，所述摆杆与弹簧杆呈夹角状，弹簧杆自然伸长；当摆杆位于其摆动行程的中间位置时，摆杆与弹簧杆呈同一直线，弹簧杆压缩储能；所述工作台底部固定连接随工作台同步升降的齿杆（10），齿杆与所述右齿轮啮合传动。

2.根据权利要求1所述的气动与液压控制的自动钻削工作台装置，其特征在于所述左齿轮（14）的凸块（15）沿左齿轮轮面的锁紧位置可调，所述右齿轮（11）的两个限位挡块（12）沿右齿轮轮面的锁紧位置可调。

3.根据权利要求2所述的气动与液压控制的自动钻削工作台装置，其特征在于所述左齿轮（14）、右齿轮（11）的轮面均设有刻度尺。

4.一种如权利要求1所述的气动与液压控制的自动钻削工作台装置的工作原理，其特征在于初始状态下，所述旋转气阀（7）的进气端连接外部工作气源，所述左齿轮（14）的凸块（15）与所述控制阀的阀杆（601）未相抵；当所述工作台（1）需要上升操作时，所述旋转气阀的摆杆（8）位于摆动行程的初始限位端，旋转气阀控制气缸（2）下端进气、上端排气，气缸带动工作台上升，工作台上升过程中，所述第一油缸（3）、第二油缸（4）的活塞均推动各自的上油腔，上油腔的油液经管路排至所述液压集成体（6）内，第一油缸、第二油缸各自的下油腔从所述液箱（5）吸液；液压集成体初始状态下，所述控制阀的阀口为开启状态，故油液主要经控制阀的阀口从液压集成体排至液箱，气缸带动所述工作台快速上升；工作台上升的同时带动所述齿杆（10）上升，齿杆带动所述右齿轮（11）转动，右齿轮继而带动中间齿轮（13）、左齿轮转动，同时，右齿轮的限位挡块（12）及左齿轮的凸块（15）均沿各自轮面运动；当所述凸块相抵联动所述控制阀的阀杆（601）时，阀杆关闭控制阀的阀口，进入所述液压集成体内的油液经所述单向节流阀、减压阀所在通路流至液箱，此时第一油缸、第二油缸的上油腔油液经减压、节流，对工作台上升起阻尼作用，故工作台由快速上升转变为慢速上升进给；与此同时，所述右齿轮带动限位挡块转动，当限位挡块相抵联动所述摆杆摆动时，所述弹簧杆（9）储能，当摆杆摆动超过摆动行程的中间位置时，所述弹簧杆释能，并推动所述摆杆摆动至另一限位端，此时，旋转气阀将所述气缸下端进气、上端排气切换为上端进气、下端排气，气缸带动所述工作台下降；工作台下降过程中，所述第一油缸、第二油缸由上油腔排液、下油腔吸液转变为下油腔排液、上油腔吸液，液压集成体内的油液通路反向，因单向节流阀反向不节流，第一油缸、第二油缸的下油腔排液阻力较小，所述气缸带动所述工作台实现快速下降；工作台下降带动所述齿杆向下运动，并联动所述右齿轮反向转动，继而带动中间齿轮、左齿轮反向运动，同时，右齿轮的限位挡块及左齿轮的凸块均沿各自轮面反向运动；当所述凸块解除与所述阀杆相抵时，阀杆复位，所述控制阀的阀口开启，所述气缸带动工作台保持快速下降；当所述限位挡块相抵联动所述摆杆反向摆动时，所述弹簧杆储能，当摆杆摆动超过摆动行程的中间位置时，所述弹簧杆释能，并推动所述摆杆摆动至初始限位端，此时，旋转气阀再次切换气缸的上、下两端进气，以此循环，实现工作台的自动升降往复工作。