CN113351913A

CN113351913A - 一种高速精密细深孔加工机床

Info

Publication number: CN113351913A
Application number: CN202110799889.4A
Authority: CN
Inventors: 蔡汉生; 黄展源; 蔡桂阳; 洪福; 吴晓冬; 吴博; 陈锐明; 郑成杰; 郑毅生; 蔡燕东; 郑殷武
Original assignee: Greatoo Sino German Robots And Intelligent Manufacturing Co ltd; Guangdong Juou Cloud Control Technology Co ltd; Greatoo Intelligent Equipment Inc
Current assignee: Greatoo Sino German Robots And Intelligent Manufacturing Co ltd; Guangdong Juou Cloud Control Technology Co ltd; Greatoo Intelligent Equipment Inc
Priority date: 2021-07-15
Filing date: 2021-07-15
Publication date: 2021-09-07

Abstract

本发明涉及一种高速精密细深孔加工机床，为X轴、A轴、Y轴、B轴和W轴的五轴加工机构；X轴滑行机构的X轴拖板由X轴丝杆传动单元驱动而沿X轴导轨直线滑行；A轴回转机构的A轴转台安装在X轴拖板的上方，A轴转台的输出端通过卡盘夹爪固定工件，使工件沿X轴直线滑行并由A轴转台转动转换加工位置；Y轴滑行机构的Y轴拖板由Y轴丝杆传动单元驱动而沿Y轴导轨直线滑行；B轴回转机构的B轴转台安装在Y轴拖板的上方，W轴枪钻机构通过底座安装在B轴转台上，W轴枪钻机构在底座上沿W轴直线滑行并由B轴转台转动构成W轴枪钻机构的回转加工结构。具有定位灵活、高效钻孔、钻孔精度高的优点。

Description

一种高速精密细深孔加工机床

技术领域

本发明涉及机械加工制造领域，尤其是涉及一种高速精密细深孔加工机床。

背景技术

所谓深孔加工，就是孔长度与孔直径之比大于5的孔。对于长径比大于10的精密深孔的加工装置和设备，有别于传统的孔加工方式，主要依靠特定的钻削技术如枪钻、BTA钻、喷吸钻等，它们代表着先进、高效的孔加工技术，通过一次走刀就可以获得精密的加工效果，加工出来的孔位置准确，直线度、真圆度等尺寸精度高，并且有很高的表面光洁度。

随着机械制造业的迅速发展，使得原本局限于军事工业、航空航天等特定领域的深孔加工技术及装备在我国各行业也得到广泛的运用，如枪钻。枪钻是一种有效的深孔加工刀具，其加工范围很广，从模具钢材、玻璃纤维、特氟龙Teflon等塑料到高强度合金如P20和铬镍铁合金的深孔加工。在公差和表面粗糙度要求较严的深孔加工中，枪钻可保证孔的尺寸精度、位置精度和直线度。要想使枪钻加工深孔时能够达到满意的效果，必须熟练掌握枪钻系统的性能，包括刀具、机床、夹具、附件、工件、控制单元、冷却液和操作程序等。根据工件的结构及工件材料的硬度以及深孔加工机床的工作情况和质量要求，选择适当的切削速度、进给量、刀具几何参数、硬质合金牌号和冷却液参数，才能获得优异的加工性能。

直径3.0mm以下的细微深孔加工，对钻孔设备的刚性和制造精度、冷却液过滤精度、冷却液压力和流量、主轴转速都要求更高。

对此，设计针对这种适用于直径3.0mm以下的细微深孔加工的机床就尤为重要。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种定位灵活准确、高效钻孔、钻孔精度高的高速精密细深孔加工机床。

本发明的目的是这样实现的：包括X轴滑行机构、A轴回转机构、Y轴滑行机构、B轴回转机构和W轴枪钻机构；X轴滑行机构的X轴拖板由X轴丝杆传动单元驱动而沿设置于床身上的X轴导轨直线滑行；A轴回转机构的A轴转台安装在X轴拖板的上方，A轴转台的输出端通过卡盘夹爪固定工件，使工件沿X轴直线滑行并由A轴转台转动转换加工位置；Y轴滑行机构的设置于床身上的Y轴导轨与X轴导轨方向垂直，Y轴滑行机构的Y轴拖板由Y轴丝杆传动单元驱动而沿Y轴导轨直线滑行；B轴回转机构的B轴转台安装在Y轴拖板的上方，W轴枪钻机构通过底座安装在B轴转台上，W轴枪钻机构在底座上沿W轴直线滑行并由B轴转台转动构成W轴枪钻机构的回转加工结构。

本发明，W轴枪钻机构包括主轴座、电主轴和导向臂；底座的截面大致呈凹字形，底座的前后两侧凸部上表面安装有供主轴座滑行的W轴导轨，底座的中间凹部设置有W轴主轴座驱动机构，电主轴通过W轴主轴座驱动机构驱动而随同主轴座沿W轴导轨直线滑行；电主轴的前端连接枪钻，导向臂大致呈L形，包括连成一体的悬臂和滑行臂，在悬臂的下端设置供枪钻穿过及收集碎屑的排屑室，在悬臂的前端设置供枪钻钻进时与工件的表面接触的导套，导套的内径略大于枪钻的直径而形成间隙配合，枪钻钻头的细小通孔连通电主轴的轴芯孔由高压管提供高压液体，高压液体将钻孔切销的碎屑推进入枪钻的V型排屑直槽向后流入排屑室；滑行臂的下侧通过滑行臂直线导轨滑动安装在主轴座上，安装在主轴座上的气缸通过气缸推杆与设置于滑行臂的下侧顶接而构成气缸对导向臂的推动连接。

本发明，W轴主轴座驱动机构包括电机及由丝杆尾座和丝杆头座支撑的W轴丝杆，电机的输出端通过联轴器与丝杆的头部锁紧连接。

本发明，排屑室向下设置导屑槽，底座对应导屑槽的部位设置有接屑槽。

本发明，床身采用一体式铸造结构，刚性好；采用X轴、A轴、Y轴、B轴和W轴共五轴加工，加工灵活；导向臂和主轴座均采用一体式结构，刚性好、装配精度高；导向臂内部安装气缸，钻孔时能提供稳定的推力，并且将导套的端面靠紧工件的表面，起到密封作用，迫使高压油只能从枪钻的排屑室导屑槽排出，确保钻孔切削的顺利进行；钻孔动作采用伺服电机驱动，可设置多级钻孔速度，钻孔速度平稳，配合电主轴的高转速性能而有效地控制切削的均匀度，提高枪钻的寿命和钻孔效率。具有刚性好、定位灵活准确、高效钻孔、钻孔精度高的优点。更适用于环形和圆盘形零件的圆周放射方向的3.0mm以下的细微深孔加工。

下面实施例结合附图说明对本发明作进一步的说明。

附图说明

图1是本发明的一个实施例的立体结构示意图；

图2是图1实施例的俯视结构示意图；

图3是图1实施例的W轴枪钻机构的结构示意图。

图中，1、X轴拖板；2、X轴丝杆传动单元；3、床身；4、X轴导轨；5、A轴转台；6、卡盘夹爪；7、工件；8、Y轴导轨；9、Y轴拖板；10、Y轴丝杆传动单元；11、B轴转台；12、底座；13、W轴枪钻机构；14、主轴座；15、电主轴；16、导向臂；17、W轴导轨；18、枪钻；19、悬臂；20、滑行臂；21、排屑室；22、导套；23、轴芯孔；24、高压管；25、滑行臂直线导轨；26、气缸；27、气缸推杆；28、电机；29、丝杆尾座；30、丝杆头座；31、W轴丝杆；32、联轴器；33、导屑槽；34、接屑槽。

具体实施方式

参照图1至图3，本实施例是一种高速精密细深孔加工机床，包括X轴滑行机构、A轴回转机构、Y轴滑行机构、B轴回转机构和W轴枪钻机构13；X轴滑行机构的X轴拖板1由X轴丝杆传动单元2驱动而沿设置于床身3上的X轴导轨4直线滑行；A轴回转机构的A轴转台5安装在X轴拖板的上方，A轴转台的输出端通过卡盘夹爪6固定工件7，使工件沿X轴直线滑行并由A轴转台转动转换加工位置；Y轴滑行机构的设置于床身上的Y轴导轨8与X轴导轨方向垂直，Y轴滑行机构的Y轴拖板9由Y轴丝杆传动单元10驱动而沿Y轴导轨直线滑行；B轴回转机构的B轴转台11安装在Y轴拖板的上方，W轴枪钻机构通过底座12安装在B轴转台上，W轴枪钻机构在底座上沿W轴直线滑行并由B轴转台转动构成W轴枪钻机构的回转加工结构；W轴枪钻机构包括主轴座14、电主轴15和导向臂16；底座的截面大致呈凹字形，底座的前后两侧凸部上表面安装有供主轴座滑行的W轴导轨17，底座的中间凹部设置有W轴主轴座驱动机构，电主轴通过W轴主轴座驱动机构驱动而随同主轴座沿W轴导轨直线滑行；电主轴的前端连接枪钻18，导向臂大致呈L形，包括连成一体的悬臂19和滑行臂20，在悬臂的下端设置供枪钻穿过及收集碎屑的排屑室21，在悬臂的前端设置供枪钻钻进时与工件的表面接触的导套22，导套的内径略大于枪钻的直径而形成间隙配合，枪钻钻头的细小通孔连通电主轴的轴芯孔23由高压管24提供高压液体，高压液体将钻孔切销的碎屑推进入枪钻的V型排屑直槽向后流入排屑室；滑行臂的下侧通过滑行臂直线导轨25滑动安装在主轴座上，安装在主轴座上的气缸26通过气缸推杆27与设置于滑行臂的下侧顶接而构成气缸对导向臂的推动连接；W轴主轴座驱动机构包括电机28及由丝杆尾座29和丝杆头座30支撑的W轴丝杆31，电机的输出端通过联轴器32与丝杆的头部锁紧连接；排屑室向下设置导屑槽33，底座对应导屑槽的部位设置有接屑槽34。

本发明的高速精密细深孔加工是这样的：参照图1，首先，将工件7安装在卡盘夹爪6上校准，然后，根据工件所需细深孔加工的分布和尺寸编制钻孔加工程序，接着，将程序输入操作系统运行。运行钻孔加工程序时，首先，系统控制X轴、Y轴和A轴联动，将导套孔口定位到目标孔的钻孔起始点，同时B轴摆到目标孔的钻孔角度；然后，系统控制电主轴15启动至程序目标转速，中心出液高压油开启；接着，系统控制枪钻18做W轴钻孔运动，导套22先贴至工件的表面，然后枪钻在导套的引导下进入工件的表面，接着，在钻孔的引导下直线加工到孔深；钻孔完成后，W轴将退至安全位置；至此，一个钻孔循环结束。然后，系统控制X轴、Y轴和A轴联动将导套孔口定位到下一个孔的钻孔起始点，同时B轴摆到目标孔的钻孔角度，重复下一个钻孔循环，钻孔程序运行结束后，中心出液高压油停止，电主轴停止，W轴停止，X轴、Y轴、B轴和A轴回到安全位置。

本发明，在钻孔钻进和退出过程中，气缸一直向前顶出，高压深孔钻油在枪钻内孔冲出，切销的碎屑被高压油挤出并通过枪钻导套引导至排屑室，由导屑槽33引出，接屑槽34回收。

Claims

1.一种高速精密细深孔加工机床，其特征在于：包括X轴滑行机构、A轴回转机构、Y轴滑行机构、B轴回转机构和W轴枪钻机构（13）；X轴滑行机构的X轴拖板（1）由X轴丝杆传动单元（2）驱动而沿设置于床身（3）上的X轴导轨（4）直线滑行；A轴回转机构的A轴转台（5）安装在X轴拖板的上方，A轴转台的输出端通过卡盘夹爪（6）固定工件（7），使工件沿X轴直线滑行并由A轴转台转动转换加工位置；Y轴滑行机构的设置于床身上的Y轴导轨（8）与X轴导轨方向垂直，Y轴滑行机构的Y轴拖板（9）由Y轴丝杆传动单元（10）驱动而沿Y轴导轨直线滑行；B轴回转机构的B轴转台（11）安装在Y轴拖板的上方，所述W轴枪钻机构通过底座（12）安装在B轴转台上，W轴枪钻机构在底座上沿W轴直线滑行并由B轴转台转动构成W轴枪钻机构的回转加工结构。

2.根据权利要求1所述高速精密细深孔加工机床，其特征在于：所述W轴枪钻机构包括主轴座（14）、电主轴（15）和导向臂（16）；所述底座的截面大致呈凹字形，底座的前后两侧凸部上表面安装有供主轴座滑行的W轴导轨（17），底座的中间凹部设置有W轴主轴座驱动机构，电主轴通过W轴主轴座驱动机构驱动而随同主轴座沿W轴导轨直线滑行；所述电主轴的前端连接枪钻（18），所述导向臂大致呈L形，包括连成一体的悬臂（19）和滑行臂（20），在所述悬臂的下端设置供枪钻穿过及收集碎屑的排屑室（21），在所述悬臂的前端设置供枪钻钻进时与工件表面接触的导套（22），导套的内径略大于枪钻的直径而形成间隙配合，枪钻钻头的细小通孔连通电主轴的轴芯孔（23）由高压管（24）提供高压液体，高压液体将钻孔切销的碎屑推进入枪钻的V型排屑直槽向后流入排屑室；所述滑行臂的下侧通过滑行臂直线导轨（25）滑动安装在主轴座上，安装在主轴座上的气缸（26）通过气缸推杆（27）与设置于滑行臂的下侧顶接而构成气缸对导向臂的推动连接。

3.根据权利要求2所述高速精密细深孔加工机床，其特征在于：所述W轴主轴座驱动机构包括电机（28）及由丝杆尾座（29）和丝杆头座（30）支撑的W轴丝杆（31），电机的输出端通过联轴器（32）与丝杆的头部锁紧连接。

4.根据权利要求2或3所述高速精密细深孔加工机床，其特征在于：所述排屑室向下设置导屑槽（33），所述底座对应导屑槽的部位设置有接屑槽（34）。