CN109396479A - 一种可精控钻深的变频无级调速摇臂钻床 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可精控钻深的变频无级调速摇臂钻床，包括底座、工作台、内柱、外柱、升降箱、摇臂、拖链、变频电机和主轴箱，主轴箱外部固定设置主轴箱移动手轮、主轴移动手柄、刻度盘、润滑泵、主轴微进给手轮和电源开关盒，主轴箱内设置牙嵌式电磁离合器装置，主轴箱外部还固定设置主轴调速换挡手柄、进给量变换手柄。本发明的新型摇臂钻床能够提高加工精度，特别是Z轴定程精度能够达到≤0.04mm，而且整体装置不仅增加了多种功能，而且美化了外观，使用更加安全卫生，同时也利于维修，机床性能有了大的提升，且制造成本增加较低，配套件中电气部分及离合器、磁栅增加了成本，但扣除减少零件、简化工艺、装配方便等制造成本后，总成本增加较低。

Description

一种可精控钻深的变频无级调速摇臂钻床

技术领域

本发明涉及摇臂钻床技术领域，具体涉及一种可精控钻深的变频无级调速摇臂钻床。

背景技术

摇臂钻床的机床总布局基本相同，都是由底座、内柱、摇臂，主轴箱、升降箱等几大部件组成，但各部件的具体结构区别很大，可以区分为几种不同类型：内柱、摇臂、主轴箱的夹紧方式主要有液压及手动两类：主轴箱内部的分支部件较多，结构也较烦杂，主轴系统分为普通型和加强型两种；主传动及进给传动都是齿轮有级变速，但其操纵机构有液压（中心提拉式或齿条拔叉式）及单手柄两类，液压式方便省力但结构复杂，有一套专用液压系统，成本高、故障多、维修困难；单手柄方式结构简单，但使用不方便，外观也受影响。由蜗杆轴（含保险离合器）和水平轴组成的进给机构最复杂、异形零件最多，但很重要的钻深控制（定程切削功能）精度难以提高，很难达到误差≤0.2mm的行业标准，又因为它是采用“刚性碰停”的方式，钻深到位停止时有很大冲撞力而损伤机件寿命。此外，对切削及冷却液的防护也没有必要的措施。

综观国产摇钻的结构和功能，总体看来还是不错的，满足国内市场外还有相当数量的出口份额（约占普通机床外贸总值的8%），但国产摇钻是上世纪八十年代的设计，随着技术的发展、用户的需求而越来越难与之合拍，尤其国外用户的需求难以适应。

本发明是在已有多项专利技术基础上，质换最新专利综合开发一种能适应当代技术潮流的性价比高的新型摇臂钻床。目标瞄准国内高端用户及国外市场。本发明除保留采用液压夹紧技术外及磁栅测控技术等。本发明所涉及的本公司专利有：ZL200620138957.3、ZL200720131899.6、ZL200820303813.8、ZL201120566423.1和ZL201720964160.4。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种由电磁离合器控制主轴进给运动的可精控钻深的变频无级调速摇臂钻床。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种可精控钻深的变频无级调速摇臂钻床，包括底座、工作台、内柱、外柱、升降箱、摇臂、拖链、变频电机和主轴箱，所述主轴箱外部固定设置主轴箱移动手轮、主轴移动手柄、刻度盘、润滑泵、主轴微进给手轮、电源开关盒和机动进给手柄，所述主轴箱内设置牙嵌式电磁离合器装置，其创新点在于：所述主轴箱外部还固定设置主轴调速换挡手柄和进给量变换手柄；

所述主轴箱内设置调速换挡机构和进给微调变速机构，所述调速换挡机构包括主轴、一级轴、二级轴、三级轴、拔叉轴、拔叉、双联齿轮一、蜗轮蜗杆副，所述变频电机的输出轴插装在一级轴内，所述一级轴与二级轴之间通过设置齿轮进行传动连接，所述二级轴上设置一大一小两个齿轮，所述三级轴上套装设置双联齿轮一，且双联齿轮一与二级轴上的两个齿轮之间的位置关系形成上、中、下三个位置，也就是形成快速档、空挡和慢速档，所述拔叉轴的下端设置齿条，其上端设置拔叉，所述主轴调速换挡手柄与拔叉轴上的齿条啮合传动，控制拔叉轴及拔叉上下移动换位，所述拔叉带动三级轴上套装的双联齿轮一进行上下移动，所述一级轴与主轴固定连接，所述一级轴的外部与蜗轮蜗杆副传动连接，所述蜗轮蜗杆副与主轴移动手柄固定连接，所述一级轴、二级轴、三级轴之间通过齿轮之间的不同传动比形成调速换挡机构；

所述进给微调变速机构包括四级轴、五级轴、六级轴、七级轴、双联齿轮二、蜗杆、凸轮、杠杆、拔块，所述五级轴设置两套双联齿轮二，所述七级轴上设置一套双联齿轮二，所述五级轴和六级轴上设置传动齿轮，所述四级轴、五级轴、六级轴、七级轴之间通过各齿轮啮合传动连接，且通过变换三套双联齿轮二的不同位置，使七级轴获得8级进给量，所述四级轴与三级轴啮合传动连接，所述七级轴下端与蜗杆固定连接，所述蜗杆的下端与主轴微进给手轮固定连接，所述主轴微进给手轮内设置离合器，所述杠杆的数量为三个，且每个分别对应一套双联齿轮二，且每个杠杆的一端设置拔块，其另一端与同一个凸轮活动连接，所述拔块与每个双联齿轮二活动连接，所述杠杆与进给量变换手柄固定连接。

进一步的，所述一级轴下端通过设置齿轮与润滑泵传动连接。

进一步的，所述七级轴设置保险结合子，并将扭矩传给蜗杆，再经进给微调变速机构带动主轴进给。

进一步的，所述主轴下端设置可配用大直径轴承并使主轴锥孔缩进的主轴套。

进一步的，所述主轴箱正面设置数字化控制操作界面。

进一步的，所述三级轴上部四个均匀分布的磁钢，所述磁钢与主轴同步旋转，且磁钢磁信号经霍尔元件检测传至数字化控制操作界面。

进一步的，所述主轴箱内左下方还设置磁栅机构，所述磁栅机构包括油池，所述油池内设置螺套及隔油管，两者均设置密封圈防漏，所述隔油管高出油池油面，所述隔油管的顶部设置磁尺接管，所述磁尺接管夹装磁尺，所述磁尺穿过油池随主轴系统同步移动，且磁尺外部活动套装尼龙套，所述尼龙套上设置读数头，所述尼龙套通过固定支架设置在主轴箱的内壁上。

采用上述结构后，本发明有益效果为：

本发明的新型摇臂钻床能够提高加工精度，特别是Z轴定程精度能够达到≤0.04mm，而且整体装置不仅增加了多种功能，而且美化了外观，使用更加安全卫生，同时也利于维修，机床性能有了大的提升；本发明的制造成本增加较低，配套件中电气部分及离合器、磁栅增加了成本，但扣除减少零件、简化工艺、装配方便等制造成本后，总成本只增加了约4～5%，待量产时会，成本还将下降，而用户的使用成本也会因功能优化、操作简便、功效提高、维修方便等而下降，因此本发明具备很好的性价比。

附图说明

图1为本发明的整体外形图；

图2为本发明中主轴箱外形图；

图3为本发明中调速换挡机构装配图；

图4为本发明中进给微调变速机构装配图；

图5为本发明中主传动及进给传动布置图；

图6为本发明中凸轮展开图；

图7为本发明中数字化控制操作界面示意图；

图8为本发明中磁栅机构装配图。

附图标记说明：

1底座、2工作台、3内柱、4外柱、5升降箱、6摇臂、7拖链、8变频电机、9主轴箱、10主轴箱移动手轮、11主轴移动手柄、12刻度盘、13润滑泵、14主轴微进给手轮、15电源开关盒、16机动进给手柄、17主轴调速换挡手柄、18进给量变换手柄、19调速换挡机构、191主轴、192一级轴、193二级轴、194三级轴、195拔叉轴、196拔叉、197双联齿轮一、198蜗轮蜗杆副、20进给微调变速机构、201四级轴、202五级轴、203六级轴、204七级轴、205双联齿轮二、206蜗杆、207凸轮、208杠杆、209拔块、21离合器、22保险结合子、23主轴多用途手柄、24主轴套、25数字化控制操作界面、26磁钢、27磁栅机构、271油池、272螺套、273隔油管、274磁尺接管、275磁尺、276尼龙套、277读数头、278固定支架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参看图1-2，一种可精控钻深的变频无级调速摇臂钻床，包括底座1、工作台2、内柱3、外柱4、升降箱5、摇臂6、拖链7、变频电机8和主轴箱9，主轴箱9外部固定设置主轴箱移动手轮10、主轴移动手柄11、刻度盘12、润滑泵13、主轴微进给手轮14、电源开关盒15和机动进给手柄16，主轴箱9内设置牙嵌式电磁离合器装置，主轴箱9外部还固定设置主轴调速换挡手柄17和进给量变换手柄18；

本实施例中的机动进给手柄16和牙嵌式电磁离合器装置为主要元件，对摇钻水平轴部件进行的重大改造，这是摇钻史上首创，已获得专利ZL201720964160.7，还有在审批中的专利号为2017106567122的专利名称为“一种摇臂钻床进给机构”，其具体内容本文不再复述。

参看图3-4，主轴箱9内设置调速换挡机构19和进给微调变速机构20，调速换挡19机构包括主轴191、一级轴192、二级轴193、三级轴194、拔叉轴195、拔叉196、双联齿轮一197、蜗轮蜗杆副198，变频电机8的输出轴插装在一级轴192内，一级轴192与二级轴193之间通过设置齿轮进行传动连接，二级轴193上设置一大一小两个齿轮，三级轴194上套装设置双联齿轮一197，且双联齿轮一197与二级轴193上的两个齿轮之间的位置关系形成上、中、下三个位置，也就是形成快速档、空挡和慢速档，拔叉轴195的下端设置齿条，其上端设置拔叉196，主轴调速换挡手柄16与拔叉轴195上的齿条啮合传动，控制拔叉轴195及拔叉196上下移动换位，拔叉196带动三级轴194上套装的双联齿轮一197进行上下移动，一级轴192与主轴191固定连接，一级轴191的外部与蜗轮蜗杆副198传动连接，蜗轮蜗杆副198与主轴移动手柄11固定连接，一级轴192、二级轴193、三级轴194之间通过齿轮之间的不同传动比形成调速换挡机构；双联齿轮一197是由一大一小两个齿轮组合而成，一体成型。

本实施例中，变频电机8输出轴插装于带有齿轮的一级轴192孔内，经二级轴193传动至三级轴194，三级轴194上的套装双联齿轮一197有上、中、下三个位置，由主轴箱正面的主轴调速换挡手柄17拔动拔叉轴195及拔叉196移动换位，图示是低速挡（38～275 r/min），上移至高速挡（275～2000 r/min），中间位置是“空档”，以便轻松手转主轴。具体的：

1、当拔叉196保持图3中的位置时，二级轴193上的小齿轮与三级轴194上的双联齿轮一197中的大齿轮相啮合，为低速档（38～275 r/min）；

2、当拔叉196上移一个档位时，三级轴194上的双联齿轮一197均不与二级轴193上的大小齿轮接触，为“空挡”；

3、当拔叉196再上移时，三级轴194上的双联齿轮一197中的小齿轮与二级轴上的大齿轮相啮合，为高速档（275～2000 r/min）。

参看图4-6，进给微调变速机构20包括四级轴201、五级轴202、六级轴203、七级轴204、双联齿轮二205、蜗杆206、凸轮207、杠杆208、拔块209，五级轴201设置两套双联齿轮二205，七级轴204上设置一套双联齿轮二205，五级轴202和六级轴203上设置传动齿轮，四级轴201、五级轴202、六级轴203、七级轴204之间通过各齿轮啮合传动连接，且通过变换三套双联齿轮二205的不同位置，使七级轴204获得8级进给量，四级轴201与三级轴194啮合传动连接，七级轴204下端与蜗杆206固定连接，蜗杆206的下端与主轴微进给手轮14固定连接，主轴微进给手轮14内设置离合器21，杠杆208的数量为三个，且每个分别对应一套双联齿轮二205，且每个杠杆208的一端设置拔块209，其另一端与同一个凸轮207活动连接，拔块209与每个双联齿轮二205活动连接，杠杆208与进给量变换手柄18固定连接。本实施例中，主轴191转数经减速后通过四级轴201、五级轴202、六级轴203传至七级轴204，在五级轴202上有两套双联齿轮二205，七级轴上也有一套双联齿轮二205，变换三套双联齿轮二205的不同位置则使七级轴获得8种转速形成0.06～1.00mm/r的8级进给量。进给量变速是转动进给量变换手柄18经一对45°斜齿轮传动至凸轮207，凸轮207圆周上三条曲线，分别控制三个杠杆208及拔块209来操纵三套双联齿轮二205的不同啮合位置变换进给量，从而实现主轴微进给。

本实施例中，一级轴192下端通过设置齿轮与润滑泵13传动连接。电机转速425～3100 r/min（频率为14.17～103.3Hz）时，一级轴下端一对齿轮减速至276～2010 r/min传动润滑泵13，这种润滑泵13为新型摆线转子泵，无论正、反转都能从一个油口定向供油，特别适用于钻床。

本实施例中，七级轴204设置保险结合子22，并将扭矩传给蜗杆206，再经进给微调变速机构20带动主轴191进给。具体的，七级轴204的运动经扭矩保护用的保险结合子22（钢球-弹簧式）再传给蜗杆206，再经微调变速机构20带动主轴191进给，当推上主轴微量进给手轮14使离合器21啮合，转动主轴微量进给手轮14即可实现微量进给，不用微量进给时拉下主轴微量进给手轮14则使蜗杆206不会带转主轴微量进给手轮14。

本实施例中，为了方便操作，可以在电源开关盒上设置主轴多用途手柄23，该主轴多用途手柄23有前、中、后、上四个位置，经拔板分别触动开关盒几个微动开关，操纵主电机实现主轴的正转、反转、停止和制动。

本实施例中，主轴191下端设置可配用大直径轴承并使主轴锥孔缩进的主轴套24。主轴套24下端直径加大可配用大直径轴承并使主轴锥孔缩进主轴套内，从而形成“加强型主轴”。

参看图7，主轴箱9正面设置数字化控制操作界面25。本实施例中，该操作界面上均备注了各按键的功能及使用方法，数显的内容有文字解说，这套装置替代了传统的圆型按钮及信号灯，美化外观。除了主传动的变频调速的操纵和显示特有技术外，主轴钻深（Z轴精控）的设置和显示、公英制的随时转换、钻孔或攻丝功能的转换、夹紧动作的任意选择都是其它摇钻不具有的功能。此外，钻削过程中时常会因切屑缠绕刀具及工件引发事故或停车清理影响工效，本发明摇钻在出现这种情况时，不用停车，只需扳动一次或几次机动进给手柄16（图2）就顺利解决，并不影响Z轴精控的效果。

本实施例中，三级轴194上部四个均匀分布的磁钢26，磁钢26与主轴同步旋转，且磁钢磁信号经霍尔元件检测传至数字化控制操作界面25。方便获悉主轴转速，便于加工和控制。

参看图8，主轴箱9内左下方还设置磁栅机构27，磁栅机构27包括油池271，油池271内设置螺套272及隔油管273，两者均设置密封圈防漏，隔油管293高出油池271油面，隔油管273的顶部设置磁尺接管274，磁尺接管274夹装磁尺275，磁尺275穿过油池随主轴系统同步移动，且磁尺外部活动套装尼龙套276，尼龙套276上设置读数头277，尼龙套276通过固定支架278设置在主轴箱9的内壁上，主轴箱9上开设方便观察读数的窗口。本实施例中的磁栅机构27能够在不改变原来主轴箱大小和不需要重新设计箱体及摇臂大件的情况下，安装在主轴箱内，不影响整体的外观。

本发明的工作原理：首先通过升降箱5将摇臂6升降至合适位置，也就是确定主轴191的加工位置，然后通过调速换挡机构19确定所要加工的档位和加工深度，然后对物料进行加工，加工完成后，如果对物料的加工需要更加精确，可以通过进给微调变速机构20再次对物料进行加工，即可达到所需加工的精确度。

以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种可精控钻深的变频无级调速摇臂钻床，包括底座、工作台、内柱、外柱、升降箱、摇臂、拖链、变频电机和主轴箱，所述主轴箱外部固定设置主轴箱移动手轮、主轴移动手柄、刻度盘、润滑泵、主轴微进给手轮、电源开关盒和机动进给手柄，所述主轴箱内设置牙嵌式电磁离合器装置，其特征在于：所述主轴箱外部还固定设置主轴调速换挡手柄和进给量变换手柄；

所述主轴箱内设置调速换挡机构和进给微调变速机构，所述调速换挡机构包括主轴、一级轴、二级轴、三级轴、拔叉轴、拔叉、双联齿轮一、蜗轮蜗杆副，所述变频电机的输出轴插装在一级轴内，所述一级轴与二级轴之间通过设置齿轮进行传动连接，所述二级轴上设置一大一小两个齿轮，所述三级轴上套装设置双联齿轮一，且双联齿轮一与二级轴上的两个齿轮之间的位置关系形成上、中、下三个位置，也就是形成快速档、空挡和慢速档，所述拔叉轴的下端设置齿条，其上端设置拔叉，所述主轴调速换挡手柄与拔叉轴上的齿条啮合传动，控制拔叉轴及拔叉上下移动换位，所述拔叉带动三级轴上套装的双联齿轮一进行上下移动，所述一级轴与主轴固定连接，所述一级轴的外部与蜗轮蜗杆副传动连接，所述蜗轮蜗杆副与主轴移动手柄固定连接，所述一级轴、二级轴、三级轴之间通过齿轮之间的不同传动比形成调速换挡机构；

所述进给微调变速机构包括四级轴、五级轴、六级轴、七级轴、双联齿轮二、蜗杆、凸轮、杠杆、拔块，所述五级轴设置两套双联齿轮二，所述七级轴上设置一套双联齿轮二，所述五级轴和六级轴上设置传动齿轮，所述四级轴、五级轴、六级轴、七级轴之间通过各齿轮啮合传动连接，且通过变换三套双联齿轮二的不同位置，使七级轴获得8级进给量，所述四级轴与三级轴啮合传动连接，所述七级轴下端与蜗杆固定连接，所述蜗杆的下端与主轴微进给手轮固定连接，所述主轴微进给手轮内设置离合器，所述杠杆的数量为三个，且每个分别对应一套双联齿轮二，且每个杠杆的一端设置拔块，其另一端与同一个凸轮活动连接，所述拔块与每个双联齿轮二活动连接，所述杠杆与进给量变换手柄固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种可精控钻深的变频无级调速摇臂钻床，其特征在于：所述一级轴下端通过设置齿轮与润滑泵传动连接。

3.根据权利要求1所述的一种可精控钻深的变频无级调速摇臂钻床，其特征在于：所述七级轴设置保险结合子，并将扭矩传给蜗杆，再经进给微调变速机构带动主轴进给。

4.根据权利要求1所述的一种可精控钻深的变频无级调速摇臂钻床，其特征在于：所述主轴下端设置可配用大直径轴承并使主轴锥孔缩进的主轴套。

5.根据权利要求1所述的一种可精控钻深的变频无级调速摇臂钻床，其特征在于：所述主轴箱正面设置数字化控制操作界面。

6.根据权利要求1或5所述的一种可精控钻深的变频无级调速摇臂钻床，其特征在于：所述三级轴上部四个均匀分布的磁钢，所述磁钢与主轴同步旋转，且磁钢磁信号经霍尔元件检测传至数字化控制操作界面。

7.根据权利要求1所述的一种可精控钻深的变频无级调速摇臂钻床，其特征在于：所述主轴箱内左下方还设置磁栅机构，所述磁栅机构包括油池，所述油池内设置螺套及隔油管，两者均设置密封圈防漏，所述隔油管高出油池油面，所述隔油管的顶部设置磁尺接管，所述磁尺接管夹装磁尺，所述磁尺穿过油池随主轴系统同步移动，且磁尺外部活动套装尼龙套，所述尼龙套上设置读数头，所述尼龙套通过固定支架设置在主轴箱的内壁上。