CN105903997A - 一种钻削加工多孔圆柱形工件的机床及操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明专利属于钻孔加工技术领域，尤其是涉及一种钻削加工多孔圆柱形工件的机床及其操作方法，包括机床底座，数控系统，数控回转工作台，液压系统，钻杆箱以及四爪卡盘，左立柱和右立柱；钻杆箱包括左钻杆箱和右钻杆箱；左钻杆箱和右钻杆箱上分别安装有间距可调的左多轴动力头和右多轴动力头；机床底座一侧还安装有旋转拖板和旋转丝杠。本发明的优点在于：将加工圆柱形零件的机床结构定型为左右对称的双三坐标结构，左右钻杆箱主轴配备多轴钻孔动力头，左右两边可同时加工，亦可单独加工；高性价比，高效半自动化的加工方式，可完全替代加工同类产品的原始加工方法，自动化程度和加工效率大大提高。

Description

一种钻削加工多孔圆柱形工件的机床及操作方法

技术领域

本发明专利属于钻孔加工技术领域，尤其是涉及一种钻削加工多孔圆柱形工件的机床及操作方法。

背景技术

随着自动化生产能力的提高，现代工厂中出现需要组合机床的场合越来越多，组合机床是以通用部件为基础，配以工件特定外形和加工工艺设计的专用部件和夹具，组成的半自动或自动专用机床。它一般采用多轴，多刀，多工序，多面或多工位同时加工的方式，生产效率比通用机床高几倍至几十倍。由于通用部件已经标准化合系列化，可根据需要灵活配置，能缩短设计和制造周期。因此，组合机床兼有低成本和高效率的优点，在大批量生产中得到广泛应用，并可用以组成自动生产线。

目前在我国，圆柱压辊、圆柱饲料机械设备内模、转鼓等圆柱形零件的主要加工设备是立式麻花钻床、摇臂钻床。该方式的缺点是钻孔效率低，钻孔分布精度不高。

发明内容

该发明针对目前钻孔设备在成批量加工圆柱压辊，圆柱内模，转鼓效率低现状，解决钻孔效率低，钻孔分布精度不高的问题。

本发明专利所采用的技术方案是：一种钻削加工多孔圆柱形工件的机床，包括底部带有支脚的机床底座，安装在机床底座上的数控系统，由数控系统控制按设定的角度旋转并锁紧工件的数控回转工作台，提供冷却水的液压系统，安装有刀具的钻杆箱以及固定工件的四爪卡盘，机床底座左右两侧设置有水平移动的左立柱和右立柱；钻杆箱包括分别通过滑轨安装在左立柱和右立柱上、沿左立柱和右立柱上下移动和左右移动的左钻杆箱和右钻杆箱；左钻杆箱和右钻杆箱上分别安装有间距可调的左多轴动力头和右多轴动力头；机床底座一侧还安装有旋转拖板和旋转丝杠。

作为本发明方案进一步优化的，四爪卡盘竖直安装在数控回转工作台上；右多轴动力头和左多轴动力头分别通过滑轨水平安装在相对应的钻杆箱上。

作为本发明方案进一步优化的，右多轴动力头和左多轴动力头的最大水平移动距离为300mm；最大竖直移动距离为600mm。

作为本发明方案进一步优化的，右钻杆箱和左钻杆箱分别安装有伺服主轴电机。

一种钻削加工多孔圆柱形工件的机床的操作方法，以钻杆箱所在的水平方向为X轴，以钻杆箱所在的垂直方向为Y轴，以数控回转工作台所在的垂直方向为U轴，使用方法包括如下步骤：

1）将工件放置在四爪卡盘上并夹紧工件，锁紧数控回转工作台，手动调整左立柱和右立柱至距离工件最佳的位置；通电，Y轴、Z轴、U轴三轴分别回零，输入加工工件的程序，打开冷却系统；

2）多轴动力头旋转，使多轴动力头的旋转速度达到640-760r/min，冷却系统中的切削油通入轴动力头进行冷却，切削油的流量为30-70ml/s，多轴动力头的进给量为0.4-0.9mm/r，快进切削，快退，完成第一钻孔动作；

3）Y轴升降一定距离，使多轴动力头的旋转速度达到640-760r/min，冷却系统中的切削油通入轴动力头进行冷却，切削油的流量为30-70ml/s，多轴动力头的进给量为0.4-0.9mm/r，快进切削，快退，完成第二钻孔动作；

4）重复操作第3）步完成一竖列钻孔的任务；断电，多轴动力头停止旋转，关闭冷却系统；

5）Y轴返回零点位置，同时U轴按设定的角度旋转并锁紧，第一个循环动作完成；重复第2）步，第3）步，第4）步，Y轴返回零点位置，同时U轴按设定的角度旋转并锁紧，第N个循环动作完成；

6）更换多轴动力头的刀具；打开冷却系统；

7）多轴动力头旋转，使多轴动力头的旋转速度达到1120-1420r/min，冷却系统中的切削油通入轴动力头进行冷却，切削油的流量为70-120ml/s，多轴动力头的进给量为0.1-0.4mm/r，快进切削，快退，完成第一钻孔动作；

8）Y轴升降一定距离，多轴动力头旋转，使多轴动力头的旋转速度达到1120-1420r/min，冷却系统中的切削油通入轴动力头进行冷却，切削油的流量为70-120ml/s，多轴动力头的进给量为0.1-0.4mm/r，快进切削，快退，完成第二钻孔动作；

9）重复操作第8）步完成一竖列钻孔的任务；断电，多轴动力头停止旋转，关闭冷却系统；

10）Y轴返回零点位置，同时U轴按设定的角度旋转并锁紧，第一个循环动作完成；重复第7）步，第8）步，第9）步，Y轴返回零点位置，第N个循环动作完成；完成全部钻孔任务；

11）Y轴、Z轴、U轴三轴归零。

和现有技术相比，本发明的优点在于：

1.本发明的技术方案将加工圆柱形零件的机床结构定型为左右对称的双三坐标结构，左右钻杆箱主轴配备多轴钻孔动力头，左右两边可同时加工，亦可单独加工；

2.本发明的技术方案的钻杆箱主轴配备钻孔多轴器，根据工件加工效率和孔的间距，可随时调整多轴动力头的轴间间距；

3.本发明的技术方案为了提高工件多孔的分度精度和分度效率，利用数控回转工作台对工件进行分度，高性价比，高效半自动化的加工方式，可完全替代加工同类产品的原始加工方法，自动化程度和加工效率大大提高。

附图说明

图1为钻削加工多孔圆柱形工件的机床结构示意图；

1、四爪卡盘，2、数控系统，3、旋转丝杆，4、旋转托板，5、右多轴动力头，6、右钻杆箱，7、右立柱，8、数控回转工作台，9、左立柱，10、左钻杆箱，11、液压系统，12、机床底座，13、左多轴动力头，14、支脚。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。

一种钻削加工多孔圆柱形工件的机床，机床底座12的底部带有若干个支脚14，可以实现整个机床的平稳放置。数控系统2安装在机床底座12上，并可操控整个机床运动、动作。数控系统2控制数控回转工作台8按设定的角度回转运动旋转，并将工件锁紧在四爪卡盘1上进行加工。液压系统11提供冷却水对刀具和工件进行冷却。左右两侧的钻杆箱可以安装有多种刀具，可以高效的对工件进行钻孔加工。

具体的，机床底座12左右两侧活连接有右立柱7和左立柱9，右立柱7和左立柱9可以左右移动至距离工件最佳的位置。钻杆箱通过滑轨安装在立柱上，它包括分别安装在右立柱7和左立柱9上的右钻杆箱6和左钻杆箱10，钻杆箱还通过伺服电机带动并旋转；右钻杆箱6和左钻杆箱10分别安装有右多轴动力头5和左多轴动力头13；机床底座12的一侧还安装有旋转拖板4和旋转丝杠3。

具体的，四爪卡盘1竖直安装在数控回转工作台8上，四爪朝上。右多轴动力头5和左多轴动力头13水平安装在钻杆箱上，并可以通过滑轨在相对应的立柱上水平移动。

具体的，右多轴动力头5和左多轴动力头13的最大水平移动距离均为300mm，最大竖直移动距离均为600mm。

更具体的，右钻杆箱6和左钻杆箱10分别安装有伺服主轴电机，伺服主轴电机可以带动钻杆箱和多轴动力头旋转运动。

一种钻削加工多孔圆柱形工件的机床的操作方法，以钻杆箱所在的水平方向为X轴，以钻杆箱所在的垂直方向为Y轴，以数控回转工作台8所在的垂直方向为U轴，使用方法包括如下步骤：

1）将工件放置在四爪卡盘1上并夹紧工件，锁紧数控回转工作台8，手动调整左立柱9和右立柱7至距离工件最佳的位置；通电，Y轴、Z轴、U轴三轴分别回零，输入加工工件的程序，打开冷却系统；

2）多轴动力头旋转，使多轴动力头的旋转速度达到640-760r/min，冷却系统中的切削油通入轴动力头进行冷却，切削油的流量为30-70ml/s，多轴动力头的进给量为0.4-0.9mm/r，快进切削，快退，完成第一钻孔动作；

3）Y轴升降一定距离，使多轴动力头的旋转速度达到640-760r/min，冷却系统中的切削油通入轴动力头进行冷却，切削油的流量为30-70ml/s，多轴动力头的进给量为0.4-0.9mm/r，快进切削，快退，完成第二钻孔动作；

4）重复操作第3）步完成一竖列钻孔的任务；断电，多轴动力头停止旋转，关闭冷却系统；

5）Y轴返回零点位置，同时U轴按设定的角度旋转并锁紧，第一个循环动作完成；重复第2）步，第3）步，第4）步，Y轴返回零点位置，同时U轴按设定的角度旋转并锁紧，第N个循环动作完成；

6）更换多轴动力头的刀具；打开冷却系统；

7）多轴动力头旋转，使多轴动力头的旋转速度达到1120-1420r/min，冷却系统中的切削油通入轴动力头进行冷却，切削油的流量为70-120ml/s，多轴动力头的进给量为0.1-0.4mm/r，快进切削，快退，完成第一钻孔动作；

8）Y轴升降一定距离，多轴动力头旋转，使多轴动力头的旋转速度达到1120-1420r/min，冷却系统中的切削油通入轴动力头进行冷却，切削油的流量为70-120ml/s，多轴动力头的进给量为0.1-0.4mm/r，快进切削，快退，完成第二钻孔动作；

9）重复操作第8）步完成一竖列钻孔的任务；断电，多轴动力头停止旋转，关闭冷却系统；

10）Y轴返回零点位置，同时U轴按设定的角度旋转并锁紧，第一个循环动作完成；重复第7）步，第8）步，第9）步，Y轴返回零点位置，第N个循环动作完成；完成全部钻孔任务；

11）Y轴、Z轴、U轴三轴归零。

此方法将加工圆柱形零件的机床结构定型为左右对称的双三坐标结构，左右钻杆箱主轴配备多轴钻孔动力头，左右两边可同时加工，亦可单独加工。左右对称式的双三坐标结构和两侧主轴配备间距可调的多轴钻削动力头。钻杆箱主轴配备钻孔多轴器，根据工件加工效率和孔的间距，可随时调整多轴动力头的轴间间距。另外，为了提高工件多孔的分度精度和分度效率，利用数控回转工作台对工件进行分度。

该发明针对目前钻孔设备在成批量加工圆柱压辊，圆柱内模，转鼓效率低现状，采取一种高性价比，高效半自动化的加工方式，可完全替代加工同类产品的原始加工方法，自动化程度和加工效率大大提高。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种钻削加工多孔圆柱形工件的机床，包括底部带有支脚（14）的机床底座（12），安装在机床底座（12）上的数控系统（2），由数控系统（2）控制按设定的角度旋转并锁紧工件的数控回转工作台（8），提供冷却水的液压系统（11），安装有刀具的钻杆箱以及固定工件的四爪卡盘（1），其特征在于，所述机床底座（12）左右两侧设置有水平移动的左立柱（9）和右立柱（7）；所述钻杆箱包括分别通过滑轨安装在左立柱（9）和右立柱（7）上、沿左立柱（9）和右立柱（7）上下移动和左右移动的左钻杆箱（10）和右钻杆箱（6）；所述左钻杆箱（10）和右钻杆箱（6）上分别安装有间距可调的左多轴动力头（13）和右多轴动力头（5）；所述机床底座（12）一侧还安装有旋转拖板（4）和旋转丝杠（3）。

2.根据权利要求1所述的一种钻削加工多孔圆柱形工件的机床，其特征在于，所述四爪卡盘（1）竖直安装在数控回转工作台（8）上；所述右多轴动力头（5）和左多轴动力头（13）分别通过滑轨水平安装在相对应的钻杆箱上。

3.根据权利要求1所述的一种钻削加工多孔圆柱形工件的机床，其特征在于，所述右多轴动力头（5）和左多轴动力头（13）的最大水平移动距离为300mm；最大竖直移动距离为600mm。

4.根据权利要求1所述的一种钻削加工多孔圆柱形工件的机床，其特征在于，所述述右钻杆箱（6）和左钻杆箱（10）分别安装有伺服主轴电机。

5.一种钻削加工多孔圆柱形工件的机床的操作方法，其特征在于，以钻杆箱所在的水平方向为X轴，以钻杆箱所在的垂直方向为Y轴，以数控回转工作台（8）所在的垂直方向为U轴，使用方法包括如下步骤：

1）将工件放置在四爪卡盘（1）上并夹紧工件，锁紧数控回转工作台（8），手动调整左立柱（9）和右立柱（7）至距离工件最佳的位置；通电，Y轴、Z轴、U轴三轴分别回零，输入加工工件的程序，打开冷却系统；

2）多轴动力头旋转，使多轴动力头的旋转速度达到640-760r/min，冷却系统中的切削油通入轴动力头进行冷却，切削油的流量为30-70ml/s，多轴动力头的进给量为0.4-0.9mm/r，快进切削，快退，完成第一钻孔动作；

3）Y轴升降一定距离，使多轴动力头的旋转速度达到640-760r/min，冷却系统中的切削油通入轴动力头进行冷却，切削油的流量为30-70ml/s，多轴动力头的进给量为0.4-0.9mm/r，快进切削，快退，完成第二钻孔动作；

4）重复操作第3）步完成一竖列钻孔的任务；断电，多轴动力头停止旋转，关闭冷却系统；

5）Y轴返回零点位置，同时U轴按设定的角度旋转并锁紧，第一个循环动作完成；重复第2）步，第3）步，第4）步，Y轴返回零点位置，同时U轴按设定的角度旋转并锁紧，第N个循环动作完成；

6）更换多轴动力头的刀具；打开冷却系统；

7）多轴动力头旋转，使多轴动力头的旋转速度达到1120-1420r/min，冷却系统中的切削油通入轴动力头进行冷却，切削油的流量为70-120ml/s，多轴动力头的进给量为0.1-0.4mm/r，快进切削，快退，完成第一钻孔动作；

8）Y轴升降一定距离，多轴动力头旋转，使多轴动力头的旋转速度达到1120-1420r/min，冷却系统中的切削油通入轴动力头进行冷却，切削油的流量为70-120ml/s，多轴动力头的进给量为0.1-0.4mm/r，快进切削，快退，完成第二钻孔动作；

9）重复操作第8）步完成一竖列钻孔的任务；断电，多轴动力头停止旋转，关闭冷却系统；

10）Y轴返回零点位置，同时U轴按设定的角度旋转并锁紧，第一个循环动作完成；重复第7）步，第8）步，第9）步，Y轴返回零点位置，第N个循环动作完成；完成全部钻孔任务；

11）Y轴、Z轴、U轴三轴归零。