CN108067657A - 大直径筒形零件内壁钻孔机床 - Google Patents

大直径筒形零件内壁钻孔机床 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种大直径筒形零件内壁钻孔机床，包括：设备底座、水平回转部、竖直提升部、水平进给部、主切削装置，底座的下部固定。水平回转部包括回转台和回转驱动装置。竖直提升部包括架体和提升驱动装置。水平进给部包括底座单元和设置在底座单元上部的进给滑动部以及进给驱动装置。底座单元通过竖直直线导向部安装在架体上，并与提升驱动装置的提升移动部件相固连。进给驱动装置驱动进给滑动部水平直线移动。主切削装置包括切削驱动装置和切削执行机构。本发明可通过回转驱动装置实现任意角度内壁周向盲孔加工。另外本发明将工件固定设置在机床的外部，由于采用工件固定、机床运动的方式，可以不受工件重量大、直径大、高度大的限制。

Description

大直径筒形零件内壁钻孔机床
技术领域
本发明涉及机床领域，尤其是一种大直径筒形零件内壁钻孔机床。
背景技术
在现有技术中，在大直径筒形零件内壁上钻孔时，多采用人工手电钻或磁力钻等设备进行加工，不仅效率低下，精度差，而且工人劳动强度也大，目前市场上没有专门针对筒形零件内壁钻孔的机床，尤其对位置精度要求较高的成组盲孔，一般的人工手电钻或磁力钻均无法满足生产需求，很多情况下只能采用配钻的方式，这样会严重影响零部件的通用性，甚至会导致零部件时无法直接更换安装。因此迫切需要提供一种大直径筒形零件内壁钻孔机床，来完成大直径筒形零件内壁上的钻孔工作。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种大直径筒形零件内壁钻孔机床，用于解决现有技术中采用人工手电钻或磁力钻等设备进行加工时效率低下、精度差、工人劳动强度大的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种大直径筒形零件内壁钻孔机床，包括：
设备底座，所述底座的下部固定设置在地面上；
水平回转部，所述水平回转部包括可转动安装在所述设备底座上的回转台和驱动所述回转台绕竖直回转轴线旋转的回转驱动装置；
竖直提升部，所述竖直提升部包括固定设置在所述回转台上的架体和安装在所述架体上的提升驱动装置；
水平进给部，所述水平进给部包括底座单元和设置在所述底座单元上部的进给滑动部以及进给驱动装置，所述进给滑动部可直线移动的安装在所述底座单元上，且其一端悬臂状伸出在所述底座单元的外侧；所述底座单元通过竖直直线导向部安装在所述架体上，并与所述提升驱动装置的提升移动部件相固连；所述进给驱动装置驱动所述进给滑动部在所述底座单元上水平直线移动；
主切削装置，所述主切削装置包括切削驱动装置和切削执行机构，所述切削执行机构的切削主轴固设在所述进给滑动部的悬臂伸出端外侧。
优选地，所述大直径筒形零件内壁钻孔机床还包括角度编码器，所述角度编码器的主轴与所述设备底座相固连，且与所述回转台的竖直回转轴线同轴，所述角度编码器的壳体与所述回转台相固连。
优选地，所述回转驱动装置包括第一伺服电机、第一齿轮、齿圈，所述齿圈固定在所述设备底座上，所述第一伺服电机固定在所述回转台上，所述第一齿轮固定在所述第一伺服电机的主轴上，所述第一齿轮与所述齿圈相啮合。
进一步地，所述回转驱动装置还包括第二伺服电机、第二齿轮，所述第二伺服电机固定在所述回转台上，所述第二齿轮固定在所述第二伺服电机的主轴上，所述第二齿轮也与所述齿圈相啮合。
优选地，所述底座单元包括固定底座和可直线移动安装在所述固定底座上的滑动底座，以及驱动所述滑动底座沿所述固定底座往复直线移动的底座驱动装置，所述进给滑动部滑动安装在所述滑动底座上且移动方向与所述滑动底座的移动方向相同，所述固定底座通过竖直直线导向部安装在所述架体上，并与所述提升驱动装置的提升移动部件相固连。
优选地，所述进给驱动装置包括进给丝杠和旋拧在所述进给丝杠上的进给丝杠螺母，以及驱动所述丝杠转动的进给驱动电机，所述进给丝杠可转动的安装在所述滑动底座上，所述进给滑动部与所述进给丝杠螺母相固连。
优选地，所述底座驱动装置包括底座驱动丝杠和旋拧在所述底座驱动丝杠上的底座驱动丝杠螺母，以及驱动所述底座驱动丝杠旋转的底座驱动电机，所述底座驱动丝杠可转动的安装在所述固定底座上，所述滑动底座与所述底座驱动丝杠螺母相固连。
优选地，所述提升驱动装置包括提升丝杠和旋拧在所述提升丝杠上的提升丝杠螺母，以及驱动所述提升丝杠转动的提升驱动电机，所述提升丝杠可转动的安装在所述架体上，所述固定底座与所述提升丝杠螺母相固连。
优选地，所述设备底座通过调整垫铁固定在所述地面上。
优选地，所述回转台通过回转支承安装在所述底座上。
优选地，所述切削执行机构为多轴钻孔器。
优选地，所述架体为龙门框架。
如上所述，本发明，具有以下有益效果：工作时，将大直径筒形零件吊装在本发明大直径筒形零件内壁钻孔机床的外部，并打表调整其与回转台的转轴同轴，通过回转驱动装置驱动回转台转动到位后，通过提升驱动装置将水平进给部提升到待加工高度后，启动进给驱动装置，使切削执行机构移动到待加工位置后，启动切削驱动装置并同时控制进给驱动装置来最终完成钻孔。本发明大直径筒形零件内壁钻孔机床，可通过回转驱动装置转动任意角度可以满足工件内壁圆周方向上不同位置盲孔的加工。只需要人工启动开关就可以完成钻孔，不需要过多的人工参与，不仅减轻了工人的劳动负担，而且也提高了加工精度。本发明将工件固定设置在机床的外部，由于采用工件固定、机床运动的方式，可以不受工件重量大、直径大、高度大的限制。
为了提高定位精度，本发明大直径筒形零件内壁钻孔机床还包括角度编码器，所述角度编码器的主轴与所述设备底座相固连，且与所述回转台的竖直回转轴线同轴，所述角度编码器的壳体与所述回转台相固连。这样可以通过角度编码器检测定位，大大提高了定位精度。
本发明大直径筒形零件内壁钻孔机床的回转驱动装置可以为现有技术中能实现所述回转台旋转并将其自锁的多种常规驱动结构，如齿轮传动，伺服电机通过联轴器直接带动等，但本发明中的回转驱动装置包括第一伺服电机、第一齿轮、齿圈，所述齿圈固定在所述设备底座上，且与所述回转台的竖直回转轴线同轴，所述第一伺服电机固定在所述回转台上，所述第一齿轮固定在所述第一伺服电机的主轴上，所述第一齿轮与所述齿圈相啮合，同时本发明中的回转驱动装置还包括第二伺服电机、第二齿轮，所述第二伺服电机固定在所述回转台上，所述第二齿轮固定在所述第二伺服电机的主轴上，所述第二齿轮也与所述齿圈相啮合。这样第一齿轮和第二齿轮可以同时与齿圈相啮合，能够消除普通齿轮传动时所存在的齿间间隙，不仅使系统更加稳定还能提高传动精度。
本发明中的所述底座单元包括固定底座和可直线移动安装在所述固定底座上的滑动底座，以及驱动所述滑动底座沿所述固定底座往复直线移动的底座驱动装置，所述进给滑动部滑动安装在所述滑动底座上且移动方向与所述滑动底座的移动方向相同，所述固定底座通过竖直直线导向部安装在所述架体上，并与所述提升驱动装置的提升移动部件相固连。这样不仅提高了机床的加工范围和水平进给时机床的刚性。
本发明中的架体采用龙门框架结构，机床整体刚性好。
本发明中的切削执行机构为多轴钻孔器可以一次进给同时钻出多个孔，加工效率高。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图；
图2是图1的左视图；
图3是图1的俯视图。
图中：1、设备底座 21、回转台
221、第一伺服电机 222、第一齿轮
223、齿圈 224、第二伺服电机
31、架体 311、龙门框架
321、提升丝杠 322、提升丝杠螺母
323、提升驱动电机 42、进给滑动部
411、固定底座 412、滑动底座
4131、底座驱动丝杠 4132、底座驱动丝杠螺母
4133、底座驱动电机 431、进给丝杠
432、进给丝杠螺母 433、进给驱动电机
51、切削电机 52、同步带传动装置
53、多轴钻孔器 61、中心轴
62、角度编码器 7、调整垫铁
8、回转支承 9、大直径筒形零件
具体实施方式
说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“前”、“后”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1-3所示，本发明提供一种大直径筒形零件内壁钻孔机床，包括：设备底座1，水平回转部，竖直提升部，水平进给部，主切削装置。底座的下部固定设置在地面上。水平回转部包括可转动安装在设备底座1上的回转台21和驱动回转台21绕竖直回转轴线旋转的回转驱动装置。竖直提升部包括固定设置在回转台21上的架体31和安装在架体31上的提升驱动装置。水平进给部包括底座单元和设置在底座单元上部的进给滑动部42以及进给驱动装置，进给滑动部42可直线移动的安装在底座单元上，且其一端悬臂状伸出在底座单元的外侧。底座单元通过竖直直线导向部安装在架体31上，并与提升驱动装置的提升移动部件相固连。进给驱动装置驱动进给滑动部42在底座单元上水平直线移动。本发明中的进给滑动部42沿底座单元的可直线移动安装可以通过直线导柱副、滑枕等常用直线移动副，本实施例中进给滑动部42沿底座单元的可直线移动安装是通过设置在前后两侧的直线导轨副来实现的。本发明的竖直直线导向部也可以为现有技术中常用的直线移动副结构，但本实施例中竖直直线导向部为直线导柱副。主切削装置包括切削驱动装置和切削执行机构，切削执行机构的切削主轴固设在进给滑动部42的悬臂伸出端外侧。
工作时，将大直径筒形零件9吊装在本发明大直径筒形零件内壁钻孔机床的外部，并打表调整其与回转台21的转轴同轴，再将其固定。通过回转驱动装置驱动回转台21转动到位后，通过提升驱动装置将水平进给部提升到待加工高度后，启动进给驱动装置，使切削执行机构移动到待加工位置后，启动切削驱动装置并同时控制进给驱动装置来最终完成钻孔。本发明大直径筒形零件内壁钻孔机床，可通过回转驱动装置转动任意角度可以满足工件内壁圆周方向上不同位置盲孔的加工。只需要人工启动开关就可以完成钻孔，不需要过多的人工参与，不仅减轻了工人的劳动负担，而且加工精度也较高。
为了提高定位精度，本发明大直径筒形零件内壁钻孔机床还包括角度编码器62，角度编码器62的主轴与设备底座1相固连，且与回转台1的竖直回转轴线同轴，角度编码器62的壳体与回转台1相固连。本实施例中中心轴61固定在设备底座1上，且其轴线与回转台21的回转轴线相重合，角度编码器62的主轴与中心轴61之间同轴固连，角度编码器62的壳体与回转台21相固连。这样可以通过角度编码器62检测定位，大大提高了定位精度。本实施例中所采用的角度编码器62为海德汉ROD880型。
本发明大直径筒形零件内壁钻孔机床的回转驱动装置可以为现有技术中能实现回转台21旋转并将在停机时将其锁定的多种常规驱动装置，如齿轮传动，伺服电机通过联轴器直接带动等，但本实施例中的回转驱动装置包括第一伺服电机221、第一齿轮222、齿圈223，齿圈223固定在设备底座1上，且与回转台21的竖直回转轴线同轴，第一伺服电机221固定在回转台21上，第一齿轮222固定在第一伺服电机221的主轴上，第一齿轮222与齿圈223相啮合。虽然第一伺服电机221和第一齿轮222和齿圈的组合已经能够驱动回转台21，但本实施例中的回转驱动装置还包括第二伺服电机224、第二齿轮(图中未示出)，第二伺服电机224固定在回转台21上，第二齿轮固定在第二伺服电机224的主轴上，第二齿轮也与齿圈223相啮合。这样第一齿轮222和第二齿轮可以同时与齿圈223相啮合，能够消除普通齿轮传动时所存在的齿间间隙，不仅使系统更加稳定还能提高传动精度。
本发明中的底座单元可以只为一个普通底座，只需将普通底座通过竖直直线导向部安装在架体31上，并与提升驱动装置的提升移动部件相固连即可，但本实施例中底座单元包括固定底座411和可直线移动安装在固定底座411上的滑动底座412，以及驱动滑动底座412沿固定底座411往复直线移动的底座驱动装置，进给滑动部42滑动安装在滑动底座412上且移动方向与滑动底座412的移动方向相同，固定底座411通过竖直直线导向部安装在架体31上，并与提升驱动装置的提升移动部件(即提升丝杠螺母322)相固连。本发明中的滑动底座412沿固定底座411的可直线移动安装可以通过直线导柱副、滑枕等常用直线移动副，本实施例中滑动底座412沿固定底座411的可直线移动安装是通过设置在两者之间的V形直线导轨副来实现的，V形直线导轨副不仅承载能力更大，也能在调整的过程中自动找正，不仅提高了机床的加工范围，也提高了水平进给时机床的刚性。
本发明中的进给驱动装置可以为现有技术中能够实现直线驱动的多种驱动方式，如液压缸驱动，气缸驱动等，但考虑到成本和日常维护，本实施例中的进给驱动装置包括进给丝杠431和旋拧在进给丝杠431上的进给丝杠螺母432，以及驱动丝杠转动的进给驱动电机433，进给丝杠431可转动的安装在滑动底座412上，进给滑动部42与进给丝杠螺母432相固连。
本发明中的底座驱动装置可以为现有技术中能够实现直线驱动的多种驱动方式，如液压缸驱动，气缸驱动等，但考虑到成本和日常维护，底座驱动装置包括底座驱动丝杠4131和旋拧在底座驱动丝杠4131上的底座驱动丝杠螺母4132，以及驱动底座驱动丝杠4131旋转的底座驱动电机4133，底座驱动丝杠4131可转动的安装在固定底座411上，滑动底座412与底座驱动丝杠螺母4132相固连。
本发明中的提升驱动装置可以为现有技术中能够实现直线驱动的多种驱动方式，如液压缸驱动，气缸驱动等，但考虑到成本和日常维护，提升驱动装置包括提升丝杠321和旋拧在提升丝杠321上的提升丝杠螺母322，以及驱动提升丝杠321转动的提升驱动电机323，提升丝杠321可转动的安装在架体31上，固定底座411与提升丝杠螺母322相固连。
本发明中的设备底座1可以通过地脚螺栓直接固定在地面上，但为了更好的实现回转台21的找平找正，本实施例中的设备底座1通过调整垫铁7固定在地面上。调整垫铁7既可以用于支撑减少与地面的接触面积又可以调平找正，设备底座1不需要设置地脚螺栓与地面固定，节省了安装费用，缩短了安装周期。
考虑到本发明中的回转台21体积较大，且重量较沉，本实施例中的回转台21通过回转支承8安装在设备底座1上。可以同时承受较大的轴向、径向负荷和倾覆力矩。
本发明中的切削执行机构可以单轴钻机，但考虑到加工效率，本实施例中的切削执行机构为多轴钻孔器53，切削驱动装置包括切削电机51和传动系统，本发明中传动系统可以为现有技术中的多种传动形式，如联轴器传动，带传动、齿轮传动等，但本实例中的切削电机51通过同步带传动装置52带动多轴钻孔器53的输入轴旋转，可以一次进给同时钻出多个孔，加工效率高。
本实施例中的架体31采用龙门框架311结构，机床整体刚性好。
综上所述，本发明只需要人工启动开关就可以完成钻孔，不需要过多的人工参与，不仅减轻了工人的劳动负担，而且也提高了加工精度，可以有效解决现有技术中采用人工手电钻或磁力钻等设备进行加工时效率低下、精度差、工人劳动强度大的问题。所以，本发明有效克服了现有技术中的一些实际问题从而有很高的利用价值和使用意义。
上述实施方式仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。本发明还有许多方面可以在不违背总体思想的前提下进行改进，对于熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，可对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种大直径筒形零件内壁钻孔机床，其特征在于，包括：
设备底座，所述底座的下部固定设置在地面上；
水平回转部，所述水平回转部包括可转动安装在所述设备底座上的回转台和驱动所述回转台绕竖直回转轴线旋转的回转驱动装置；
竖直提升部，所述竖直提升部包括固定设置在所述回转台上的架体和安装在所述架体上的提升驱动装置；
水平进给部，所述水平进给部包括底座单元和设置在所述底座单元上部的进给滑动部及进给驱动装置，所述进给滑动部可直线移动的安装在所述底座单元上，且其一端悬臂状伸出在所述底座单元的外侧；所述底座单元通过竖直直线导向部安装在所述架体上，并与所述提升驱动装置的提升移动部件相固连；所述进给驱动装置驱动所述进给滑动部在所述底座单元上水平直线移动；
主切削装置，所述主切削装置包括切削驱动装置和切削执行机构，所述切削执行机构的切削主轴固设在所述进给滑动部的悬臂伸出端外侧。
2.根据权利要求1所述的大直径筒形零件内壁钻孔机床，其特征在于，所述大直径筒形零件内壁钻孔机床还包括角度编码器，所述角度编码器的主轴与所述设备底座相固连，且与所述回转台的竖直回转轴线同轴，所述角度编码器的壳体与所述回转台相固连。
3.根据权利要求1所述的大直径筒形零件内壁钻孔机床，其特征在于，所述回转驱动装置包括第一伺服电机、第一齿轮、齿圈，所述齿圈固定在所述设备底座上，且与所述回转台的竖直回转轴线同轴，所述第一伺服电机固定在所述回转台上，所述第一齿轮固定在所述第一伺服电机的主轴上，所述第一齿轮与所述齿圈相啮合。
4.根据权利要求3所述的大直径筒形零件内壁钻孔机床，其特征在于，所述回转驱动装置还包括第二伺服电机、第二齿轮，所述第二伺服电机固定在所述回转台上，所述第二齿轮固定在所述第二伺服电机的主轴上，所述第二齿轮也与所述齿圈相啮合。
5.根据权利要求1所述的大直径筒形零件内壁钻孔机床，其特征在于，所述底座单元包括固定底座和可直线移动安装在所述固定底座上的滑动底座，以及驱动所述滑动底座沿所述固定底座往复直线移动的底座驱动装置，所述进给滑动部滑动安装在所述滑动底座上且移动方向与所述滑动底座的移动方向相同，所述固定底座通过竖直直线导向部安装在所述架体上，并与所述提升驱动装置的提升移动部件相固连。
6.根据权利要求5所述的大直径筒形零件内壁钻孔机床，其特征在于，还包括以下特征中的一项或多项：
1)所述进给驱动装置包括进给丝杠和旋拧在所述进给丝杠上的进给丝杠螺母，以及驱动所述丝杠转动的进给驱动电机，所述进给丝杠可转动的安装在所述滑动底座上，所述进给滑动部与所述进给丝杠螺母相固连。
2)所述底座驱动装置包括底座驱动丝杠和旋拧在所述底座驱动丝杠上的底座驱动丝杠螺母，以及驱动所述底座驱动丝杠旋转的底座驱动电机，所述底座驱动丝杠可转动的安装在所述固定底座上，所述滑动底座与所述底座驱动丝杠螺母相固连。
3)所述提升驱动装置包括提升丝杠和旋拧在所述提升丝杠上的提升丝杠螺母，以及驱动所述提升丝杠转动的提升驱动电机，所述提升丝杠可转动的安装在所述架体上，所述固定底座与所述提升丝杠螺母相固连。
7.根据权利要求1所述的大直径筒形零件内壁钻孔机床，其特征在于，所述设备底座通过调整垫铁固定在所述地面上。
8.根据权利要求1所述的大直径筒形零件内壁钻孔机床，其特征在于，所述回转台通过回转支承安装在所述底座上。
9.根据权利要求1所述的大直径筒形零件内壁钻孔机床，其特征在于，所述切削执行机构为多轴钻孔器。
10.根据权利要求1所述的大直径筒形零件内壁钻孔机床，其特征在于，所述架体为龙门框架。
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