CN115156588A - 一种由数控车床改造的数控深孔钻床 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种由数控车床改造的数控深孔钻床，属于机械加工与设备改造技术领域。该数控深孔钻床包括旋转接头、过渡转接件、莫氏侧固定刀柄、枪钻、三角支架、固定导套、压板、油箱、高压油泵、泄压油路、调压溢流阀、油路、固定夹具、接油盘、主轴端部密封件和主轴。本发明能满足孔径20‑30mm、孔深0‑400mm的高强度钢、铝合金等零件内孔11级加工，成本非常低，加工效果非常好；本发明的排屑和冷却效果非常好，钻头寿命长。
Description
技术领域
本发明属于机械加工与设备改造技术领域，涉及一种由数控车床改造的数控深孔钻床。
背景技术
在机械制造领域，一般长径比大于5的圆柱孔即可称作深孔。由于深孔加工过程，刀具的加工环境相对封闭，加工空间小，刀杆长径比大等原因，使其成为机械加工领域中的高难度技术。加工范围在孔径20-30mm、孔深0-400mm的高强度钢、铝合金等零件内孔11级加工的专业数控深孔钻床采购成本一般高达200万元以上。没有专业深孔钻床的生产单位，加工高强度钢、铝合金上述规格内孔多采用数控车床和普通钻床加工深孔，因冷却、排屑困难等因素导致产品表面质量无法达到11级精度。
发明内容
为了解决上述问题，本发明利用一台闲置数控车床(原设备成本20万元以内)进行改造(改造成本6万元以内)，改造成一台可以解决高强度钢、铝合金零件在孔径20-30mm、孔深0-400mm加工范围内的深孔加工难题的数控深孔钻床。
本发明的技术方案为：
一种由数控车床改造的数控深孔钻床，包括旋转接头1、过渡转接件2、莫氏侧固定刀柄3、枪钻4、三角支架5、固定导套6、压板7、油箱8、高压油泵9、泄压油路10、调压溢流阀11、油路12、固定夹具13、工件14、接油盘15、主轴端部密封件16、方截面大密封圈17、圆截面密封圈18、主轴19和方截面小密封圈20。
所述旋转接头1为成品件，内部能通过冷却油并承受高油压，其一端固定，另一端可以高速旋转。旋转接头1的固定端设有内螺纹，通过螺纹与油路12连接；旋转接头1的旋转端设有外螺纹，与过渡转接件2一端的内螺纹连接，并通过旋转接头1自带的密封胶圈紧固密封。
所述过渡转接件2为阶梯圆筒状，其中心开有孔，孔一端有内螺纹，与旋转接头1连接；阶梯圆筒的小端外圆上设有外螺纹，与主轴端部密封件16的内孔通过螺纹连接，并通过方截面大密封圈17密封。所述方截面大密封圈17，是一种截面为方形的橡胶密封圈，起密封冷却油作用。
所述主轴端部密封件16为内部有通孔的圆筒，内孔一端有内螺纹，与过渡转接件2连接；外圆与主轴19内孔过盈配合，且外圆上设有两圆环形槽，镶嵌有圆截面密封圈18，进一步加强与主轴19内孔的密封效果。
所述主轴19为原数控车床自身结构，呈长筒状，一端内孔与主轴端部密封件16连接，另一端为莫氏锥度孔。
所述莫氏侧固定刀柄3由成品件改造，切除尾部部分并扩孔使莫氏侧固定刀柄3内腔导通，形成阶梯内孔；莫氏侧固定刀柄3一端外圆呈莫氏锥度，与主轴19的莫氏锥度孔紧密固定，密封效果完全满足冷却油的压力要求；莫氏侧固定刀柄3另一端外圆上开有三处螺纹半通孔。
所述枪钻4为成品件，可满足内孔加工要求；其一端为圆柱柄，圆柱柄中间位置带有固定平面，圆柱柄与莫氏侧固定刀柄3的内孔间隙配合，且圆柱柄端部与莫氏侧固定刀柄3内孔台阶面紧密压紧方截面小密封圈20，实现密封冷却油。三根螺栓分别拧入莫氏侧固定刀柄3的三处螺纹半通孔，从而固定枪钻4上的固定平面。
所述三角支架5为三角形，其顶端设有圆柱孔，两侧底部均设有螺纹孔和销子孔；通过销子将其与数控车床的大托板定位后使用螺栓紧固。
所述固定导套6外形为圆形阶梯状，装入三角支架5顶端圆柱孔内并使用螺栓固定；固定导套6内孔与枪钻4杆部回转直径相同，枪钻4杆部套入固定导套6中，固定导套在枪钻加工过程中起稳固作用。
所述固定夹具13通过螺栓固定在数控车床的大托板上，其上表面开有多处不同规格的半圆槽，用于固定不同规格的圆棒毛料。
所述压板7为长方体，共两块；其下表面开有半圆槽，槽内垫入铜皮后通过螺栓将工件14固定在固定夹具13中。所述工件14为待加工内孔的零件。
所述接油盘15为四方槽型，用来承接切屑和冷却油，底面位置开有出油口，出油口内底面高于油箱8，出油口前端有过滤网，用于过滤切屑。
所述油箱8用于冷却、沉淀、存储冷却油，其内部被隔成三个区域；冷却油从接油盘15粗滤后流入油箱8，依次流过三个区域时进一步沉淀了切屑；油箱8内部通有回型盘放的铜管，可以接冷却空气、水冷机等加强冷却油的冷却效果。
所述高压油泵9为成品件，可以提供满足需要的冷却油压力，其通过螺栓固定在油箱8上；高压油泵9出油口与油路12通过螺纹连接，并通过高压油泵9自带的密封圈进行密封，高压油泵9将油箱8内的冷却油输送进入油路12，进一步输送至整个加工系统。
所述调压溢流阀11为成品件，用于调节卸载压力；其通过螺纹和自带密封圈与高压油泵9和泄压油路10连接，泄压油路10同时与油箱8连接。当枪钻4加工过程中因排屑不畅等堵塞而导致系统内部冷却油压力过高并超过调压溢流阀11卸载压力时，调压溢流阀11工作，系统内冷却油通过调压溢流阀11卸载至泄压油路10并回流至油箱8，保证系统安全。
依次由高压油泵9、油路12、旋转接头1、过渡转接件2、方截面大密封圈17、轴端部密封件16、圆截面密封圈18、主轴19、莫氏侧固定刀柄3、方截面小密封圈圈20、枪钻4组成了一个能承受一定工作压力的系统。
依次由高压油泵9、调压溢流阀11、泄压油路10、油箱8形成了一个泄压保护系统。
所述旋转接头1、过渡转接件2、方截面大密封圈17、轴端部密封件16、圆截面密封圈18、主轴19、莫氏侧固定刀柄3、方截面小密封圈圈20、枪钻4的回转中心，以及三角支架5内孔中心线、固定导套6内孔中心线、工件14中心线、固定夹具13半圆槽中心线均处于同一轴线上。
原数控车床拆去中托板、小托板、刀架、卡盘。
作为一种优选方式，还可以改变加工工件的种类及其固定方式，采用压板等固定方式固定非回转类零件，进而进行箱体类零件的深孔加工。
本发明的有益效果：
(1)相比于能满足孔径20-30mm、孔深0-400mm的高强度钢、铝合金等零件内孔11级加工的专业数控深孔钻床，本发明的成本非常低，加工效果非常好。
(2)相比于使用数控车床和普通钻床加工深孔，本发明的排屑和冷却效果非常好，加工效果好，钻头寿命长。
附图说明
图1为数控深孔钻床的正面图。
图2为数控深孔钻床的背面图。
图3为冷却系统示意图。
图中：1旋转接头；2过渡转接件；3莫氏侧固定刀柄；4枪钻；5三角支架；6固定导套；7压板；8油箱；9高压油泵；10泄压油路；11调压溢流阀；12油路；13固定夹具；14工件；15接油盘；16主轴端部密封件；17方截面大密封圈；18圆截面密封圈；19主轴；20方截面小密封圈。
具体实施方式
以下结合实施例和附图进一步解释本发明的具体实施方式，但不用于限定本发明。
如图1所示，本发明提供了一种由数控车床改造的数控深孔钻床，包括旋转接头1、过渡转接件2、莫氏侧固定刀柄3、枪钻4、三角支架5、固定导套6、压板7、油箱8、高压油泵9、泄压油路10、调压溢流阀11、油路12、固定夹具13、工件14、接油盘15、主轴端部密封件16、方截面大密封圈17、圆截面密封圈18、主轴19和方截面小密封圈20。
结合图1、3，旋转接头1为成品件，内部能通过冷却油并承受高油压，其一端固定，另一端可以高速旋转。旋转接头1的固定端设有内螺纹，通过螺纹与油路12连接；旋转接头1的旋转端设有外螺纹，与过渡转接件2一端的内螺纹连接，并通过旋转接头1自带的密封胶圈紧固密封。
结合图3，过渡转接件2为阶梯圆筒状，其中心开有孔，孔一端有内螺纹，与旋转接头1连接；阶梯圆筒的小端外圆上设有外螺纹，与主轴端部密封件16的内孔通过螺纹连接，并通过方截面大密封圈17密封。
结合图3，主轴端部密封件16为内部有通孔的圆筒，内孔一端有内螺纹，与过渡转接件2连接；外圆与主轴19内孔过盈配合，且外圆上设有两圆环形槽，镶嵌有圆截面密封圈18，进一步加强与主轴19内孔的密封效果。所述主轴19为原数控车床自身结构，呈长筒状，一端内孔与主轴端部密封件16连接，另一端为莫氏锥度孔。
结合图3，所述莫氏侧固定刀柄3由成品件改造，切除尾部部分并扩孔使莫氏侧固定刀柄3内腔导通，形成阶梯内孔；莫氏侧固定刀柄3一端外圆呈莫氏锥度，与主轴19的莫氏锥度孔紧密固定，密封效果完全满足冷却油的压力要求；莫氏侧固定刀柄3另一端外圆上开有三处螺纹半通孔。
结合图3，所述枪钻4一端为圆柱柄，圆柱柄中间位置带有固定平面，圆柱柄与莫氏侧固定刀柄3的内孔间隙配合，且圆柱柄端部与莫氏侧固定刀柄3内孔台阶面紧密压紧方截面小密封圈20，实现密封冷却油。三根螺栓分别拧入莫氏侧固定刀柄3的三处螺纹半通孔，从而固定枪钻4上的固定平面。
结合图1-2，三角支架5为三角形，其顶端设有圆柱孔，两侧底部均设有螺纹孔和销子孔；通过销子将其与数控车床的大托板定位后使用螺栓紧固。
结合图1-2，固定导套6外形为圆形阶梯状，装入三角支架5顶端圆柱孔内并使用螺栓固定；固定导套6内孔与枪钻4杆部回转直径相同，枪钻4杆部套入固定导套6中，在枪钻加工过程中起稳固作用。
结合图1-2，所述固定夹具13通过螺栓固定在数控车床的大托板上，其上表面开有多处不同规格的半圆槽，用于固定不同规格的圆棒毛料。
结合图1-2，所述压板7为长方体，共两块；其下表面开有半圆槽，槽内垫入铜皮后通过螺栓将工件14固定在固定夹具13中。
结合图1-2，所述接油盘15为四方槽型，用来承接切屑和冷却油，底面位置开有出油口，出油口内底面高于油箱8，出油口前端有过滤网，用于过滤切屑。
结合图2-3，油箱8用于冷却、沉淀、存储冷却油，其内部被隔成三个区域；冷却油从接油盘15粗滤后流入油箱8，依次流过三个区域时进一步沉淀了切屑；油箱8内部通有回型盘放的铜管，可以接冷却空气、水冷机等加强冷却油的冷却效果。
结合图1-3，所述高压油泵9为成品件，可以提供满足需要的冷却油压力，其通过螺栓固定在油箱8上；高压油泵9出油口与油路12通过螺纹连接，并通过高压油泵9自带的密封圈进行密封，高压油泵9将油箱8内的冷却油输送进入油路12，进一步输送至整个加工系统。
所述调压溢流阀11为成品件，用于调节卸载压力；其通过螺纹和自带密封圈与高压油泵9和泄压油路10连接，泄压油路10同时与油箱8连接。
原数控车床拆去中托板、小托板、刀架、卡盘。
上述数控深孔钻床的具体实施步骤如下：
1)松开压板7，将待加工的工件14装入固定夹具13合适的半圆槽内。
2)在压板7内垫入适当铜皮后通过螺栓固定在固定夹具13上，压紧工件14。
3)使用数控车床自身功能，调节大托板前后运动，调整工件14中心线与枪钻4中心线重合。
4)调整调压溢流阀11工作压力。
5)启动高压油泵9和数控车床主轴19回转，设置转速和大托板移动速度，进行切削。切屑会随着高压冷却油从加工区域冲出，达到冷却和排屑效果。
6)切削完成后移动大托板，将钻头从工件14内退出。
7)如冷却油温度升高较大，通过冷气或水冷机进行冷却。
综上所述，以上仅为发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种由数控车床改造的数控深孔钻床，其特征在于，该数控深孔钻床包括旋转接头(1)、过渡转接件(2)、莫氏侧固定刀柄(3)、枪钻(4)、三角支架(5)、固定导套(6)、压板(7)、油箱(8)、高压油泵(9)、泄压油路(10)、调压溢流阀(11)、油路(12)、固定夹具(13)、工件(14)、接油盘(15)、主轴端部密封件(16)、方截面大密封圈(17)、圆截面密封圈(18)、主轴(19)和方截面小密封圈(20)；
所述旋转接头(1)内部能通过冷却油并承受高油压，其一端固定，另一端能够高速旋转；旋转接头(1)的固定端与油路(12)连接；旋转接头(1)的旋转端设有外螺纹；
所述过渡转接件(2)为阶梯圆筒状，其中心开有孔，孔一端有内螺纹，与旋转接头(1)的旋转端连接，并通过旋转接头(1)自带的密封胶圈紧固密封；阶梯圆筒的小端外圆上设有外螺纹，与主轴端部密封件(16)的内孔通过螺纹连接，并通过方截面大密封圈(17)密封；
所述主轴端部密封件(16)为内部有通孔的圆筒，内孔与过渡转接件(2)连接；外圆与主轴(19)内孔过盈配合，且外圆上设有两圆环形槽，镶嵌有圆截面密封圈(18)，进一步加强与主轴(19)内孔的密封效果；
所述主轴(19)为原数控车床自身结构，呈长筒状，其一端内孔与主轴端部密封件(16)连接，另一端为莫氏锥度孔；
所述莫氏侧固定刀柄(3)的内腔导通，形成阶梯内孔；莫氏侧固定刀柄(3)一端外圆呈莫氏锥度，与主轴(19)的莫氏锥度孔紧密固定；莫氏侧固定刀柄(3)另一端外圆上开有三处螺纹半通孔；
所述枪钻(4)一端为圆柱柄，圆柱柄中间位置带有固定平面，圆柱柄与莫氏侧固定刀柄(3)的内孔间隙配合，且圆柱柄端部与莫氏侧固定刀柄(3)内孔台阶面紧密压紧方截面小密封圈(20)，实现密封冷却油；三根螺栓分别拧入莫氏侧固定刀柄(3)的三处螺纹半通孔，从而固定枪钻(4)上的固定平面；
所述三角支架(5)为三角形，其顶端设有圆柱孔，两侧底部均设有螺纹孔和销子孔；通过销子将其与数控车床的大托板定位后使用螺栓紧固；
所述固定导套(6)外形为圆形阶梯状，安装在三角支架(5)顶端圆柱孔内；固定导套(6)内孔与枪钻(4)杆部回转直径相同，枪钻(4)杆部套入固定导套(6)中；
所述固定夹具(13)固定在数控车床的大托板上，其上表面开有多处不同规格的半圆槽，用于固定不同规格的圆棒毛料；
所述压板(7)为长方体，共两块；其下表面开有半圆槽，槽内垫入铜皮后将工件(14)固定在固定夹具(13)中；
所述接油盘(15)为四方槽型，用来承接切屑和冷却油，底面位置开有出油口，出油口内底面高于油箱(8)，出油口前端有过滤网，用于过滤切屑；
所述油箱(8)用于冷却、沉淀、存储冷却油，其内部被隔成三个区域；冷却油从接油盘(15)粗滤后流入油箱(8)，依次流过三个区域时进一步沉淀了切屑；
所述高压油泵(9)固定在油箱(8)上；高压油泵(9)出油口与油路(12)连接，并通过高压油泵(9)自带的密封圈进行密封；高压油泵(9)将油箱(8)内的冷却油输送进入油路(12)，进一步输送至整个加工系统；
所述调压溢流阀(11)用于调节卸载压力；其与高压油泵(9)和泄压油路(10)连接，泄压油路(10)同时与油箱(8)连接；当枪钻(4)加工过程中系统内部冷却油压力过高并超过调压溢流阀(11)卸载压力时，调压溢流阀(11)工作，系统内冷却油通过调压溢流阀(11)卸载至泄压油路(10)并回流至油箱(8)，保证系统安全。
2.根据权利要求1所述的一种由数控车床改造的数控深孔钻床，其特征在于，所述旋转接头(1)、过渡转接件(2)、方截面大密封圈(17)、轴端部密封件(16)、圆截面密封圈(18)、主轴(19)、莫氏侧固定刀柄(3)、方截面小密封圈圈(20)、枪钻(4)的回转中心，以及三角支架(5)内孔中心线、固定导套(6)内孔中心线、工件(14)中心线、固定夹具(13)半圆槽中心线均处于同一轴线上。
3.根据权利要求1或2所述的一种由数控车床改造的数控深孔钻床，其特征在于，所述油箱(8)内部通有回型盘放的铜管，能接冷却空气或水冷机以加强冷却油的冷却效果。
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2022
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