CN203437687U - 环模内外钻孔数控机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种环模内外钻孔数控机床，其包括机床座体、分度箱、Y轴伺服电机、卡盘、Z轴升降机构、X轴进退机构、主轴横架、钻头主轴组件和主轴伺服电机，Z轴升降机构通过X轴进退机构设置在机床座体一侧，主轴横架水平设置在Z轴升降机构上，钻头主轴组件设置在该主轴横架的一端，主轴伺服电机设置在该主轴横架上，分度箱设置在机床座体的另一侧，卡盘设置在该分度箱近钻头主轴组件的一侧上，Y轴伺服电机设置在该分度箱的另一侧；本实用新型设计巧妙、合理，操作简易，一次装夹便可完成各种类型环模孔的加工要求，大大提高了加工精度和效率，从而降低了生产成本，有效保证了环模的最终质量，相应的也就提高了颗粒机的生产效率。

Description

环模内外钻孔数控机床

技术领域

本实用新型涉及钻孔数控机床技术领域，具体涉及一种环模内外钻孔数控机床。

背景技术

环模钻孔机是用于饲料颗粒挤出机中主要零件-高铬合金钢环模上小孔加工的关键设备。该环模钻孔机用于加工饲料生产设备中使用的环形材料及模具钻孔的专用设备。制粒机用的环模有一个显著的特点，就是要求环模周孔的布局为每相邻孔的距离为等距，这样在制粒过程中，有助于其旋转体保持高度动平衡，减少环模磨损，而且，磨损比较均匀；这将大大提高制粒效率，延长环模使用寿命。

现有的环模钻孔机，多是采用人工操作，也有采用步进电机控制，由于用于装夹环模部件的卡盘均是采用固定式结构设计，只能从环模一侧加工，当遇到需要钻阶梯孔的环模时，必须将环模从机床卸下，重新装在另外一台机床加工，由此产生二次或三次装夹的一系列问题。比如，装夹误差大，导致对孔不准，调整时间长，因对孔不准，钻孔效率低，而且易断钻等。

随着用人成本的日益提高，环模生产企业的利润空间也在不断萎缩，尤其是金融危机以来，相关行业着力进行产品结构优化，设备改造升级也迫在眉睫，整个饲料行业也转型进入加速期。由于饲料行业仍有较大增长空间，我国饲料年产近1.5亿吨，位居世界第二，全球占比近20％，但人均饲料占有量仅为美国的1/5，工业饲料普及率不及美日的1/2。作为关键的部件的环模生产设备正是产品结构升级所极为需要的。

实用新型内容

针对上述不足，本实用新型的目的在于，提供一种结构设计巧妙、合理，使用方便，且加工精度高，效率快的环模内外钻孔数控机床。

为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案是：一种环模内外钻孔数控机床，其包括机床座体、分度箱、Y轴伺服电机、卡盘、Z轴升降机构、X轴进退机构、主轴横架、钻头主轴组件和主轴伺服电机，所述Z轴升降机构通过所述X轴进退机构设置在所述机床座体一侧，所述主轴横架水平设置在所述Z轴升降机构上，所述钻头主轴组件设置在该主轴横架的一端，所述主轴伺服电机设置在该主轴横架上，并能驱动该钻头主轴组件转动，所述分度箱设置在所述机床座体的另一侧，所述卡盘设置在该分度箱近所述钻头主轴组件的一侧上，所述Y轴伺服电机设置在该分度箱的另一侧，并通过该分度箱内的蜗轮蜗杆组件与所述卡盘相连接。

作为本实用新型的一种改进，所述X轴进退机构包括X轴伺服电机、X轴导轨、X轴丝杆和X轴滑座，该X轴滑座活动设置在所述X轴导轨上，所述X轴伺服电机设置在该X轴导轨一侧，所述X轴丝杆一端与该X轴伺服电机的转轴相连接，另一端与所述X轴滑座上的螺母相适配。

作为本实用新型的一种改进，所述Z轴升降机构包括Z轴主柱、Z轴伺服电机、Z轴导轨、Z轴丝杆及Z轴滑座，所述Z轴主柱垂直设置在所述X轴滑座上，所述Z轴导轨设置在所述Z轴主柱近所述卡盘的一侧上，所述Z轴滑座活动设置在所述Z轴导轨上，所述Z轴伺服电机垂直设置在所述Z轴主柱的顶部，所述Z轴丝杆一端与该Z轴伺服电机的转轴相连接，另一端与所述Z轴滑座上的螺母相适配。

作为本实用新型的一种改进，所述主轴横架水平设置在所述Z轴滑座上，并与所述X轴进退机构的X轴线走向一致。

作为本实用新型的一种改进，所述钻头主轴组件包括主轴、钻夹头和钻头，该钻头通过所述钻夹头设置在所述主轴下端。

作为本实用新型的一种改进，所述机床座体近所述X轴进退机构的一侧设有用来设置数控系统的安装板。

本实用新型的有益效果为：本实用新型设计巧妙、合理，操作简易，卡盘可带动环模任意转动，能满足钻头所需的各种加工角度需求，一次装夹便可完成各种类型环模孔的加工要求，有效减少环模的装夹次数，提高加工精度和效率，大大缩短环模钻孔的制造周期，降低了环模生产成本，保证了环模的最终质量，相应的也就提高了颗粒机的生产效率。

下面结合附图与实施例，对本实用新型进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图一。

图2是本实用新型的立体结构示意图二。

图3是本实用新型中的数控系统的钻孔参数设置画面。

具体实施方式

参见图1和图2，本实施例提供的一种环模内外钻孔数控机床，其包括机床座体1、分度箱2、Y轴伺服电机3、卡盘4、Z轴升降机构5、X轴进退机构6、主轴横架7、钻头主轴组件8和主轴伺服电机9，所述Z轴升降机构5通过所述X轴进退机构6设置在所述机床座体1一侧，所述主轴横架7水平设置在所述Z轴升降机构5上，所述钻头主轴组件8设置在该主轴横架7的一端，所述主轴伺服电机9设置在该主轴横架7上，并能驱动该钻头主轴组件8转动，所述分度箱2设置在所述机床座体1的另一侧，所述卡盘4设置在该分度箱2近所述钻头主轴组件8的一侧上，所述Y轴伺服电机3设置在该分度箱2的另一侧，并通过该分度箱2内的蜗轮蜗杆组件21与所述卡盘4相连接。

所述X轴进退机构6包括X轴伺服电机61、X轴导轨62、X轴丝杆63和X轴滑座64，该X轴滑座64活动设置在所述X轴导轨62上，所述X轴伺服电机61设置在该X轴导轨62一侧，所述X轴丝杆63一端与该X轴伺服电机61的转轴相连接，另一端与所述X轴滑座64上的螺母相适配。

所述Z轴升降机构5包括Z轴主柱51、Z轴伺服电机52、Z轴导轨53、Z轴丝杆54及Z轴滑座55，所述Z轴主柱51垂直设置在所述X轴滑座64上，所述Z轴导轨53设置在所述Z轴主柱51近所述卡盘4的一侧上，所述Z轴滑座55活动设置在所述Z轴导轨53上，所述Z轴伺服电机52垂直设置在所述Z轴主柱51的顶部，所述Z轴丝杆54一端与该Z轴伺服电机52的转轴相连接，另一端与所述Z轴滑座55上的螺母相适配。

所述主轴横架7水平设置在所述Z轴滑座55上，并与所述X轴进退机构6的X轴线走向一致。

所述钻头主轴组件8包括主轴81、钻夹头82和钻头83，该钻头83通过所述钻夹头82设置在所述主轴81下端。

所述机床座体1近所述X轴进退机构6的一侧设有用来设置数控系统的安装板11。方便安装和操作。

本实用新型设计巧妙、合理，操作简易，卡盘4可带动环模任意转动，能满足钻头所需的各种加工角度需求，一次装夹便可完成各种类型环模孔的加工要求，有效减少环模的装夹次数，提高加工精度和效率，大大缩短环模钻孔的制造周期，降低了环模生产成本，保证了环模的最终质量，相应的也就提高了颗粒机的生产效率。

工作时，参见图3，为数控系统的钻孔参数设置画面，加工时，数控系统根据设定的钻孔参数，自动处理并将控制移动信息通过交流伺服驱动器控制相应的交流伺服电机，即X轴伺服电机61、Y轴伺服电机3和Z轴伺服电机52。以分别实现环模钻孔时的孔分度、孔深浅及排距（也叫孔间距）移动等动作。钻孔主轴伺服电机9采用小功率伺服主轴电机，由数控系统通过其模拟接口的模拟电压控制主轴驱动器，进而控制主轴伺服电机9的转速调整、正转及停止等动作。

数控系统根据设定的每排孔数，自动计算相邻孔间的间隔度数，保证相邻孔距控制误差不大于0.001度。每当钻完一排时，移动钻头到下一排，当一周孔加工完毕后，自动错开孔距的一半，开始执行差半个孔的加工。这种自动实现奇数排和偶数排之间的错位加工，能避免手工调整错位度数带来的误差，保证孔分布均匀。根据环模工艺要求，一般相邻任意3个孔为等边三角形分布，并以此设定排间距。其他钻孔数据的设定，要根据环模材料、钻头材质、环模厚度等确定钻削速度。所有的钻孔参数设定完毕后，无需编程，并可启动钻孔加工。

在加工过程中，主轴力矩检测装置可以实时监测主轴伺服电机9的工作状况。力矩监测装置根据监测值可以提供三个信号给数控系统，它们分别为工作信号、空载信号及过载信号。当数控系统监测到工作信号时，表明环模钻孔正常，否则，不予执行钻削动作；若检测到过载信号，则表明钻头磨损或排屑不顺；为了防止误判，可以选择首次出现时，钻头立即退回到安全平面，排屑完毕再次接近上次钻孔面，继续钻削，若连续出现过载信号，表明钻头的确磨损；否则，表明钻头正常（只是排屑不畅），继续加工。为了防止异常断钻现象，空载信号在监测周期内，若一直出现，则停止钻削，减少空运行时间，有效地降低能耗。

为进一步提高设备的智能化程度，实现一人操作多台设备的灵活性，数控系统可加装信号灯，根据运行状态的不同，点亮各种颜色的灯，以提示操作者当前所处的加工状态，如正常钻孔状态（绿色）、钻孔完毕（红色）或钻头异常（黄色）等。为保证孔分度的高精度，数控系统进行分度盘控制时，始终沿一个方向进行分度，可以消除分度盘反向间隙。

为实现傻瓜式操作，数控系统可以加设有回零操作功能，按【回零】操作键，可分别选择分度盘Y轴回零及排定位X轴回零。为防止操作人员误操作，导致漏钻孔或重复钻孔，数控系统可以提供手动按键操作功能，可分别实现前进一个孔列及后退一个孔列的操作，这样方便调整，使得补钻孔、修孔变得容易，不需要操作工人计算和思考，降低了操作人员的文化程度要求。由于深孔钻加工中冷却是必不可少的，每次钻孔启动前，控制系统会自动开冷却、转动主轴，钻孔完成或异常报警出现时，又能自动关冷却、停主轴，这样有效地避免了操作人员因误操作引起断钻、伤人等意外发生。

为了方便生产管理，可以在数控系统中对钻孔总数的清零操作增加密码保护功能，要输入正确密码才能执行清零。这样方便管理者对同一个加工操作者的工作量进行评估和管理。

经生产试验得出，本实用新型相对传统环模钻孔机具有以下优点。

1、将钻孔机采用一次装夹的结构，免去环模加工时二次装卸、调整变得简单。

2、采用交流伺服电机控制，速度更快，精度更高，更环保节能。

3、控制系统为三轴控制，根据环模钻孔的特点设计的软件控制，不须人工参与，实现全自动，而且是零编程（无需编程）傻瓜式操作，一人可操作5台以上；本实施例中，控制系统优选采用人机对话界面，只需输入孔数据和工作参数即可，如孔深、安全高度、钻孔进给速度、主轴转速、每周孔数、排数、排距等；并且钻孔进给和空程进退速度独立设置，即保证钻削的工艺要求，又提高排屑和定位的效率。其它实施例中，控制系统可以采用其它控制方式或采用人工控制方式。

4、安装钻头的主轴由直流电机升级为主轴伺服电机9，且可以加装力矩检测和钻头保护机制；主轴上加装力矩检测装置，钻头磨损或钻头粘屑时，其检测值大于设定值，控制系统可控制钻头立即退出到安全高度，排屑后，再次钻削，连续出现过载时，将停止钻孔。磨削或更换钻头后，按运行键继续加工。增加防护装置，避免冷却液的飞溅，便于冷却液的收集。

5、钻孔控制方式摒弃原先每钻一圈孔再进排的方式（这样一个环模有多少排，其分度机构要旋转多少圈，分度机构磨损快，精度牺牲也加速），本实施例中，优选采用先进排、后分度的方式，无论大小环模只需旋转两周就可以将全部孔加工完成。

6、卡盘4可带动环模任意转动，能满足钻头所需的各种加工角度需求，所以可以保证在钻孔过程中一次加工完成，提高整个工艺的效率。

7、机床座体1近X轴进退机构6的一侧设有用来设置数控系统的安装板，有利于运输，而且机床座体1的稳定性高，有效保证机床工作平稳性。

8、本实用新型的环模内外钻孔数控机床将大大缩短环模钻孔的制造周期，降低了环模生产成本，保证了环模的最终质量，提高了颗粒机的生产效率。初步统计，使用该环模内外钻孔数控机床，在生产过程中能节省90%劳动力成本，提高5倍以上的生产效率，大大地缩短了生产厂家的供货周期。真正做到了超越传统结构、提升加工工艺。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制，采用与其相同或相似的其它结构的机床，均在本实用新型保护范围内。

Claims (6)

1.一种环模内外钻孔数控机床，其特征在于：其包括机床座体、分度箱、Y轴伺服电机、卡盘、Z轴升降机构、X轴进退机构、主轴横架、钻头主轴组件和主轴伺服电机，所述Z轴升降机构通过所述X轴进退机构设置在所述机床座体一侧，所述主轴横架水平设置在所述Z轴升降机构上，所述钻头主轴组件设置在该主轴横架的一端，所述主轴伺服电机设置在该主轴横架上，并能驱动该钻头主轴组件转动，所述分度箱设置在所述机床座体的另一侧，所述卡盘设置在该分度箱近所述钻头主轴组件的一侧上，所述Y轴伺服电机设置在该分度箱的另一侧，并通过该分度箱内的蜗轮蜗杆组件与所述卡盘相连接。

2.根据权利要求1所述的环模内外钻孔数控机床，其特征在于，所述X轴进退机构包括X轴伺服电机、X轴导轨、X轴丝杆和X轴滑座，该X轴滑座活动设置在所述X轴导轨上，所述X轴伺服电机设置在该X轴导轨一侧，所述X轴丝杆一端与该X轴伺服电机的转轴相连接，另一端与所述X轴滑座上的螺母相适配。

3.根据权利要求2所述的环模内外钻孔数控机床，其特征在于，所述Z轴升降机构包括Z轴主柱、Z轴伺服电机、Z轴导轨、Z轴丝杆及Z轴滑座，所述Z轴主柱垂直设置在所述X轴滑座上，所述Z轴导轨设置在所述Z轴主柱近所述卡盘的一侧上，所述Z轴滑座活动设置在所述Z轴导轨上，所述Z轴伺服电机垂直设置在所述Z轴主柱的顶部，所述Z轴丝杆一端与该Z轴伺服电机的转轴相连接，另一端与所述Z轴滑座上的螺母相适配。

4.根据权利要求3所述的环模内外钻孔数控机床，其特征在于，所述主轴横架水平设置在所述Z轴滑座上，并与所述X轴进退机构的X轴线走向一致。

5.根据权利要求1所述的环模内外钻孔数控机床，其特征在于，所述钻头主轴组件包括主轴、钻夹头和钻头，该钻头通过所述钻夹头设置在所述主轴下端。

6.根据权利要求1所述的环模内外钻孔数控机床，其特征在于，所述机床座体近所述X轴进退机构的一侧设有用来设置数控系统的安装板。

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