CN200954556Y - 五坐标数控喷油孔钻床 - Google Patents

Abstract

五坐标数控喷油孔钻床，包括床身、旋转联动箱、X、B、Z三坐标轴滑台、钻削头、旋转臂。钻削头由安装在同一个托架上的15根平行的同步小主轴构成，钻削头装在X、B、Z三坐标轴滑台中的X轴小滑板上，小滑板在Z轴中滑板上滑动，Z轴中滑板在B轴大滑板上滑动，大滑板在床身的横梁上滑动。旋转联动箱装在与床身转动连接的旋转臂上构成工作台，主轴可沿X、B、Z三个直线坐标轴运动，工作台可在C、Y二个旋转轴坐标控制下运动。工作台设有五个工位，可一次夹持五个工件同时平行加工，每个工位上方有三个钻削小主轴，设定沿坐标移动，依次将相应刀具送到加工位置，分别打中心孔、钻孔和扩孔。优点是定位准确、加工精度高、结构简单、成本低、高效率可专用于加工柴油机喷油器针阀零件上的喷油孔组。

Description

五坐标数控喷油孔钻床

(一)技术领域

本实用新型属加工设备，特别是涉及适用于成批量加工小孔径的五坐标数控喷油孔钻床。

(二)背景技术

近年来随着我国柴油机广泛应用得到迅速发展，作为柴油机重要件喷油嘴针阀体零件的喷油孔加工水平有了较大提高，针阀顶部的小球面上不同空间位置的4个(或5个)喷油孔加工精度要求很高，其喷油孔系微型孔，钻削这些微孔一般要经过打定位中心孔、钻孔及扩孔等工序，工艺复杂，其中一个环节不到位都会影响产品的质量。喷油嘴的针阀顶部喷油孔加工精度直接关系到柴油机的整机质量。目前数控钻床的现代工业中得到广泛应用，由于数控钻床结构比普通钻床相对复杂、成本高，国内同类产品加工普遍使用的数控钻床为单钻头或几个钻头一次可完成一个工件钻削，工作效率低下。当前国外制造的数控钻孔机只有四个工位，可一次加工四个零件，其加工效率不够理想，对于大批量加工生产还有欠缺，而国外某公司将Y坐标轴安装在旋转大臂架上，可使工作台移动，工件随之移动，这样工件头部球中心离开大臂的旋转轴线，从而钻孔偏离设定的位置。需要设计一种结构相对简单、成本低、高效率的数控喷油孔钻床。

(三)发明内容

本实用新型要解决的技术问题，是提供一种适用于大批量流水生产，定位准确、加工精度高、结构简单、成本低、高效率的五坐标数控喷油孔钻床。

采用的技术方案是：

五坐标数控喷油孔钻床，包括床身、旋转联动箱、X、B、Z三坐标轴滑台、钻削头、旋转臂及全封闭防护罩。所述的床身，包括底座、左立柱、右立柱、横梁。左立柱和右立柱以其底端分别固定连接在底座的左侧和右侧，横梁两端分别固定连接在左立柱和右立柱顶端，左立柱和右立柱上分别设有旋转臂轴承座，并固定在左立柱和右立柱上。所述的旋转联动箱，是内装多个按C坐标轴旋转小工作台又能按Y坐标轴旋转的一个大工作台，包括箱体、套筒、旋转小工作台、同步传动齿轮、同步传动中间齿轮、压紧套、锁紧环、消除间隙弹簧及C坐标轴伺服电机。多个旋转小工作台从箱体上面装入箱体内，即将每个旋转小工作台装入套筒，并以上下两端轴承支撑在套筒内，再把套筒固定连接在箱体内。同步传动齿轮装在旋转小工作台下部，用压紧套和锁紧环定位、紧固在旋转小工作台上。同步传动中间齿轮转动连接在箱体底板的轴板上，箱体底板固定连接在箱体底端，同步传动中间齿轮与同步传动齿轮相互啮合，同步传动齿轮由上下两片齿轮组成，消除间隙弹簧镶在上片齿轮和下片齿轮之间，消除间隙弹簧使上片齿轮和下片齿轮的轮齿沿圆周错位，这样构成了同步传动中间齿轮与同步传动齿轮无间隙同步传动齿轮组，多个旋转小工作台通过同步传动齿轮组连接成能同步旋转的整体。C坐标轴伺服电机的输出轴连接联轴器，联轴器连接多个旋转小工作台其中一个小工作台，C坐标轴伺服电机带动同步传动齿轮组实现无间隙同步传动多个旋转小工作台，构成多工位的旋转联动箱。旋转联动箱以箱体两侧分别固定连接在旋转臂的左右旋转侧壁上，通过左旋转轴和右旋转轴安装在床身的左立柱和右立柱所设旋转臂轴承座上。旋转轴通过联轴器与减速机输出轴连接，减速机输入轴连接Y坐标轴伺服电机，Y坐标轴伺服电机带动旋转联动箱及C坐标轴伺服电机摆动。所述的X、B、Z三坐标轴滑台，包括B坐标轴伺服电机、B轴滚珠丝杠、B轴大滑板、Z坐标轴伺服电机、Z轴滚珠丝杠、Z轴中滑板、X坐标轴伺服电机、X轴滚珠丝杠、X轴小滑板。B坐标轴伺服电机、Z坐标轴伺服电机、X坐标轴伺服电机输出轴分别通过联轴器与B轴滚珠丝杠、Z轴滚珠丝杠、X轴滚珠丝杠连接，B轴大滑板与B轴丝母固定连接，通过B轴丝母装在机身横梁上的导轨上，Z轴中滑板与Z轴丝母固定连接，通过Z轴丝母装在B轴大滑板的导轨上，X轴小滑板与X轴丝母固定连接，通过X轴丝母装在Z轴中滑板的导轨上，构成X、B、Z三坐标轴滑台。所述的钻削头，由多根小主轴构成，其主轴包括主电机、电机弧齿带轮、主轴弧齿带轮、主轴杆、弹簧夹头、托架体、刀具、拉紧杆、弧齿带。主轴杆下部内装弹簧夹头，上部内装拉紧杆，拉紧杆下端与弹簧夹头连接，刀具装入弹簧夹头，旋紧拉紧杆将刀具固定在弹簧夹头上，主轴杆以上下轴承支撑在托架体安装孔中，用主轴杆上螺母紧固在托架体上，托架体固定连接在X轴小滑板底部托板上。主轴弧齿带轮装在主轴杆上端，主电机固定在X轴小滑板上，电机弧齿带轮装在主电机输出轴上，电机弧齿带轮与主轴弧齿带轮通过弧齿带连接，所述钻削头由安装在同一个托架体上的多根平行的同步小主轴构成。上述采用数控系统控制钻床的主轴可沿X、B、Z三个直线坐标运动，工作台可在C、Y二旋转轴坐标控制下运动，构成了五坐标数控喷油孔钻床。

上述的全封闭防护罩将整机罩住，稳定加工环境。

上述的机身下部设有灌注冷却液的冷却液箱。

本实用新型的优点，是工件定位准确，加工精度高适用大批量流水生产，本机结构简单，制造成本低，加工效率高。

(四)附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为旋转联动箱结构示意图。

图4为图3的A-A剖视图。

图5为图3的B-B剖视图。

图6为上下两片同步传动齿轮间镶装消除间隙弹簧示意图。

图7为X、B、Z三坐标轴滑台结构示意图。

图8为图7的A-A剖视图。

图9为钻削头结构示意图。

图10为图9的M向视图。

图11为图10的K向视图。

(五)具体实施方式

五坐标数控喷油孔钻床，包括床身1、旋转联动箱2、X、B、Z三坐标轴滑台3、钻削头4、旋转臂5及全封闭防护罩6。所述的床身1，包括底座7、左立柱12、右立柱8、横梁10。左立柱12和右立柱8以其底端分别固定连接在底座7的左侧和右侧，横梁10两端分别固定连接在左立柱12和右立柱8顶端，左立柱12和右立柱8分别设有旋转臂轴承座11、9，并固定在左立柱12和右立柱8上，床身1下腔内设有冷却液箱15。所述的旋转联动箱2，是内装多个按C坐标轴旋转小工作台又能按Y坐标轴旋转的一个大工作台(详见图3、4、5、6)，大工作台包括箱体16、套筒17、旋转小工作台19、同步传动齿轮20、21、同步传动中间齿轮26、压紧套22、锁紧环23、消除间隙弹簧24及C坐标轴伺服电机25。五个旋转小工作台19从箱体16上面装入箱体内，即将每个旋转小工作台19装入套筒17，并以上下两端轴承18支撑在套筒17内，再把套筒17用螺栓固定连接在箱体16内。同步传动齿轮装在旋转小工作台19下部，用压紧套22和锁紧环23定位、紧固在旋转小工作台19上。同步传动中间齿轮26转动连接在箱体底板27的轴板28上，箱体底板27固定连接在箱体16底端，同步传动中间齿轮26与同步传动齿轮相互啮合，同步传动齿轮由上下两片齿轮20、21组成，消除间隙弹簧24镶在上片齿轮20和下片齿轮21之间，消除间隙弹簧24使上片齿轮20和下片齿轮21的轮齿沿圆周错位，这样构成了同步传动中间齿轮26与同步传动齿轮无间隙同步传动齿轮组，五个旋转小工作台通过同步传动齿轮组连接成能同步旋转的一整体。C坐标轴伺服电机25的输出轴连接联轴器，联轴器连接五个旋转小工作台的中间小工作台，C坐标轴伺服电机25带动同步传动齿轮组实现无间隙同步传动五个旋转小工作台，构成五工位的旋转联动箱2(工作台)。旋转联动箱2以箱体16两侧分别用螺栓固定在旋转臂5的左右旋转侧壁上，通过左旋转轴13和右旋转轴14安装在床身1的左立柱12和右立柱8所设旋转臂轴承座11、9上。右旋转轴14通过联轴器连接德国产的NEUGART-PLS115型行星齿轮减速机(减速比1∶20)输出轴，其输入轴连接Y坐标轴伺服电机29，Y坐标轴伺服电机29带动旋转联动箱2及C坐标轴伺服电机25摆动。工作时，Y坐标轴的摆动角设在75度至105度。所述的X、B、Z三坐标轴滑台3，包括B坐标轴伺服电机30、B轴滚珠丝杠31、B轴大滑板33、Z坐标轴伺服电机34、Z轴滚珠丝杠35、Z轴中滑板37、X坐标轴伺服电机38、X轴滚珠丝杠39、X轴小滑板41。图7、图8所示，B坐标轴伺服电机30、Z坐标轴伺服电机34、X坐标轴伺服电机38输出轴分别通过联轴器(日本三木公司)与B轴滚珠丝杠31、Z轴滚珠丝杠35、X轴滚珠丝杠39连接，B轴大滑板33与B轴丝母32用螺栓固定连接，通过B轴丝母装在机身1横梁10上的导轨上，Z轴中滑板37与Z轴丝母36用螺栓固定连接，通过Z轴丝母装在B轴大滑板33的导轨上，X轴小滑板41与X轴丝母40用螺栓固定，通过X轴丝母装在Z轴中滑板37的导轨上。所述三个坐标方向的导轨全部为予负荷直线滚动导轨，构成了X、B、Z三坐标轴滑台。所述的钻削头4由安装在同一个托架上的15根平行的同步小主轴构成，主轴系包括主电机42、电机弧齿带轮43、主轴弧齿带轮44、主轴杆45、弹簧夹头46、托架体47、刀具48、拉紧杆49、弧齿带50、51。图9、图10、图11所示，主轴杆15下部内装弹簧夹头46，上部内装拉紧杆49，拉紧杆49下端与弹簧夹头46连接，刀具48装入弹簧夹头46，旋紧拉紧杆49将刀具48固定在弹簧夹头46上，主轴杆45以上下轴承支撑在托架体47安装孔中，用主轴杆45上螺母紧固在托架体47上，托架体47用螺栓固定在X轴小滑板41底部托板上。主轴弧齿带轮44装在主轴杆45上端，主电机42选用韩国LHD2F60高速电机，固定在X轴小滑板41上，电机弧齿带轮43装在主电机42输出轴上，电机弧齿带轮43与主轴弧齿带轮44通过弧齿带50、51连接(见图11所示)。15根主轴按三根一组分成五组，五组主轴与旋转联动箱2的五个小工作台19相对应，每组主轴由一台高速主电机42通过同步弧齿带50、51驱动，五台主电机的转速可用一台变频器无级调速，每组主轴的主轴杆分别装夹不同的刀具，完成打中心孔、钻孔和扩孔的工序。所述的全封闭防护罩6将整机罩住，目的稳定加工环境。采用FANUC-Oi-Mate-Mc数控系统控制钻床的主轴可沿X、B、Z三个直线坐标运动，旋转联动箱(工作台)可在C、Y二旋转轴坐标控制下运动，构成了五坐标数控喷油孔钻床。

本机工作原理：

钻床一共有五个工位，可一次夹持五个工件同时平行加工。每个工位上方有三个钻削小主轴，分别装夹打定位中心孔、钻孔、扩孔的孔加工刀具；工作时安装15根小主轴的X轴小滑板可沿X坐标移动，依次将相应的刀具送到加工位置，跟随着Z轴中滑板的送进将孔加工出来。(原本水平向操作者方向运动的坐标轴称为Y向；但由于钻床采用的FANUC-Oi-Mate-Mc数控系统，如要控制五个坐标轴，其中一个直线坐标轴必须设为LINK轴，因此本机将加工一般件不用原Y轴，设为LINK轴即B轴，将旋转臂旋转轴改为Y轴)

Claims (5)

1、五坐标数控喷油孔钻床，包括床身(1)、旋转联动箱(2)、X、B、Z三坐标轴滑台(3)、钻削头(4)、旋转臂(5)及全封闭防护罩(6)，其特征在于所述的床身(1)，包括底座(7)、左立柱(12)、右立柱(8)、横梁(10)，左立柱(12)和右立柱(8)以其底端分别固定连接在底座(7)的左侧和右侧，横梁(10)两端分别固定连接在左立柱(12)和右立柱(8)顶端，左立柱(12)和右立柱(8)分别设有旋转臂轴承座(11)、(9)，并固定在左立柱(12)和右立柱(8)上，所述的旋转联动箱(2)，是内装多个按C坐标轴旋转小工作台又能按Y坐标轴旋转的一个大工作台，包括箱体(16)、套筒(17)、旋转小工作台(19)、同步传动齿轮(20)、(21)、同步传动中间齿轮(26)、压紧套(22)、锁紧环(23)、消除间隙弹簧(24)及C坐标轴伺服电机(25)，多个旋转小工作台(19)从箱体(16)上面装入箱体内，即将每个旋转小工作台(19)装入套筒(17)，并以上下两端轴承(18)支撑在套筒(17)内，再把套筒(17)固定连接在箱体(16)内，同步传动齿轮(20)、(21)装在旋转小工作台(19)下部，用压紧套(22)和锁紧环(23)定位、紧固在旋转小工作台(19)上，同步传动中间齿轮(26)转动连接在箱体底板(27)的轴板(28)上，箱体底板(27)固定连接在箱体(16)底端，同步传动中间齿轮(26)与同步传动齿轮相互啮合，同步传动齿轮由上下两片齿轮(20)、(21)组成，消除间隙弹簧(24)镶在上片齿轮(20)和下片齿轮(21)之间，消除间隙弹簧(24)使上片齿轮(20)和下片齿轮(21)的轮齿沿圆周错位，这样构成了同步传动中间齿轮(26)与同步传动齿轮无间隙同步传动齿轮组，多个旋转小工作台通过同步传动齿轮组连接成能同步旋转的一整体，C坐标轴伺服电机(25)的输出轴连接联轴器，联轴器连接多个旋转小工作台的其中一个小工作台，C坐标轴伺服电机(25)带动同步传动齿轮组实现无间隙同步传动多个旋转小工作台，构成多工位的旋转联动箱(2)，旋转联动箱(2)以箱体(16)两侧分别固定连接在旋转臂(5)的左右旋转侧壁上，通过左旋转轴(13)和右旋转轴(14)安装在床身(1)的左立柱(12)和右立柱(8)所设旋转臂轴承座(11)、(9)上，旋转轴通过联轴器与减速机输出轴连接，减速机输入轴连接Y坐标轴伺服电机(29)，Y坐标轴伺服电机(29)带动旋转联动箱(2)及C坐标轴伺服电机(25)摆动；所述的X、B、Z三坐标轴滑台，包括B坐标轴伺服电机(30)、B轴滚珠丝杠(31)、B轴大滑板(33)、Z坐标轴伺服电机(34)、Z轴滚珠丝杠(35)、Z轴中滑板(37)、X坐标轴伺服电机(38)、X轴滚珠丝杠(39)、X轴小滑板(41)，B坐标轴伺服电机(30)、X坐标轴伺服电机(34)、Z坐标轴伺服电机(38)输出轴分别通过联轴器与B轴滚珠丝杠(31)、Z轴滚珠丝杠(35)、X轴滚珠丝杠(39)连接，B轴大滑板(33)与B轴丝母(32)固定连接，通过B轴丝母(32)装在机身(1)横梁(10)上的导轨上，Z轴中滑板(37)与Z轴丝母(36)固定连接，通过Z轴丝母(36)装在B轴大滑板(33)的导轨上，X轴小滑板(41)与X轴丝母(40)固定，通过X轴丝母(40)装在Z轴中滑板(37)的导轨上，构成了X、B、Z三坐标轴滑台；所述的钻削头(4)，包括主电机(42)、电机弧齿带轮(43)、主轴弧齿带轮(44)、主轴杆(45)、弹簧夹头(46)、托架体(47)、刀具(48)、拉紧杆(49)、弧齿带(50)、(51)，主轴杆(45)下部内装弹簧夹头(46)，上部内装拉紧杆(49)，拉紧杆(49)下端与弹簧夹头(46)连接，刀具(48)装入弹簧夹头(46)，旋紧拉紧杆(49)将刀具(48)固定在弹簧夹头(46)上，主轴杆(45)以上下轴承支撑在托架体(47)安装孔中，用主轴杆(45)上螺母紧固在托架体(47)上，托架体(47)固定连接在X轴小滑板(41)底部托板上，电机弧齿带轮(43)装在主电机(42)输出轴上，电机弧齿带轮(43)与主轴弧齿带轮(44)通过弧齿带(50)、(51)连接；所述钻削头由安装在同一个托架体上的多根平行的同步小主轴构成。

2、根据权利要求1所述的五坐标数控喷油孔钻床，其特征在于所述的全封闭防护罩(6)将整机罩住。

3、根据权利要求1所述的五坐标数控喷油孔钻床，其特征在于所述的床身(1)下部设有灌注冷却液的冷却液箱(15)。

4、根据权利要求1所述的五坐标数控喷油孔钻床，其特征在于所述的旋转联动箱(2)内装五个联动的旋转小工作台(19)。

5、根据权利要求1所述的五坐标数控喷油孔钻床，其特征在于所述的钻削头(4)由安装在同一个托架体(47)上的十五根平行的同步小主轴构成，十五根主轴按三根一组分成五组，每组由一台主电机(42)通过同步弧齿带(50)、(51)驱动，五组的五台主电机的转速可用一台变频器无级调速。

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