CN209754087U - 一种多轴数控深孔钻床 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于深孔钻削加工技术领域,具体涉及一种多轴数控深孔钻床,包括数组钻杆箱、床头箱、尾座、X轴拖板和用于支撑工件的托架,每组所述钻杆箱内装配有2~4个刀具主轴,每两个刀具主轴由同一个电机驱动;每组所述钻杆箱的后部均设有Z轴导向架以驱动刀具顶紧或远离工件;所述导向架均固设X轴滑台拖板上。本实用新型还涉及用上述钻床加工径向孔的方法,一次进给就能钻削完一个孔,不但可以提高加工效率,而且也大大提高了加工精度,带来巨大的经济效益和社会效益。
Description
技术领域
本实用新型属于深孔钻削加工技术领域,具体涉及一种多轴数控深孔钻床及其加工径向孔的方法。
背景技术
造纸机械行业中使用的真空辊体圆周面上,有多达几十万径向孔,其加工方法一般采用传统的普通机床麻花钻方式,该方法加工孔的粗糙度精度低,孔与孔之间的位置精度不高,每一孔的加工,需要多次反复退刀排除铁屑,效率慢;这样的加工方法,孔的入口精度难以保证,加工效率低、工人劳动强度大。
实用新型内容
为了解决上述问题,以及为引导企业生产、进一步挖掘市场,以行业专机为发展方向,进一步提高产品的科技含量和实用性,研发设计了以枪钻方式加工的多轴数控深孔钻床;该机床一次进给钻削完一个孔,不但可以提高加工效率,而且也大大提高了加工精度,带来巨大的经济效益和社会效益。
本实用新型采用的技术方案如下:
一种多轴数控深孔钻床,包括数组钻杆箱(1)、床头箱(2)、尾座(3)、X轴拖板和用于支撑工件(14)的托架(4),每组所述钻杆箱(1)内装配有2~4个刀具主轴(17),每两个刀具主轴(17)由同一个电机驱动;每组所述钻杆箱(1)的后部均设有Z轴导向架(19)以驱动刀具顶紧或远离工件;所述导向架(19)均固设X轴滑台拖板上。
上述多轴数控深孔钻床,还包括排屑装置和冷却过滤系统,所述排屑装置包括设在X轴拖板侧方的螺旋排屑机(15)和尾座(3)后方的链板式排屑机(10),所述冷却过滤系统由冷却模块和过滤模块组成;
所述冷却模块包括冷却油箱(13)和与冷却油箱(13)连通的温控器(12),所述冷却油箱(13)设在钻杆箱(1)的后方;所述过滤模块包括初级过滤箱(8)和鼓式过滤机(11),所述初级过滤箱(8)中设有网式过滤和多级沉淀过滤;
所述初级过滤箱(8)上方设有离心泵(16)以将切削油输送至链板式排屑机(10)所述链板式排屑机(10)通过甩油机连通至鼓式过滤机(11),所述鼓式过滤机(11)连通温控器(12),所述冷却油箱(13)将过滤冷却后的切削油输送至钻杆箱(1)的冷却管道中。
上述多轴数控深孔钻床,所述尾座(3)的最大伸出行程200mm,所述刀具主轴(17)最高转速5000r/min。
上述多轴数控深孔钻床,所述钻杆箱(1)的Z轴进给速度范围5-500mm/min、快移速度4m/min,所述钻杆箱(1)的X轴快移速度为2m/min。
上述多轴数控深孔钻床,所述托架(4)可平移的设在床头箱(2)与尾座(3)之间,所述托架(4)包括底座、齿轮箱(41)、两个丝杠(42)、两个支架(43)和两个分别安装在支架(43)上方的托辊(44),所述两个支架(43)可在底座上滑动,所述齿轮箱(41)通过两个丝杠(42)分别驱动支架(43)在Z向靠近或远离。
上述多轴数控深孔钻床,所述冷却油箱(13)内设有齿轮泵(132)和与齿轮泵(132)配合以控制切削油流量的变频电机(131)。
一种用上述多轴数控深孔钻床加工径向孔的方法,包括以下步骤:
S1)根据工件(14)尺寸将床头箱(2)、尾座(3)和托架(4)分别调到适当位置;
S2)将工件(14)安放在托架(4)上,通过床头箱(2)和尾座(3)夹紧并找正;
S3)设置刀具的坐标零点;
S4)启动液压系统,控制导向架顶紧工件(14)端面;
S5)启动冷却系统;
S6)启动钻杆箱(1)的刀具电机(18),驱动刀具旋转;
S7)启动Z轴刀具进给,钻削工件(14)A类截面上的第A1组孔,完成后退刀;
S8)床头箱(2)带动工件(14)旋转所需角度N,钻削工件(14)A类横截面上第A2组孔,完成后退刀;
S9)重复执行步骤S8),至工件(14)旋转一周后,即完成了钻削工件(14)A类横截面上的所有孔;
S10)工件(14)X轴横移所需距离,钻削工件(14)B类截面上的第B1组孔,完成后退刀;
S11)床头箱(2)带动工件(14)旋转所需角度S,钻削工件(14)B类横截面上第B2组孔,完成后退刀;
S12)重复执行步骤S11),至工件(14)旋转一周后,即完成了钻削工件(14)B类横截面上的所有孔;
S13)加工完成,卸下工件(14)。
本实用新型的有益效果为:
其一,钻杆箱一次钻孔可达四十八个,优化钻孔步骤,极大提高了生产效率;X主轴设有液压自动刹车机构,其用四支液压油缸对称同步抱紧主轴,当工件进行分度时,油缸同步松开,分度到位时,油缸同步抱紧,避免损坏钻头,实现工件高精度自动均匀分度。
其二,具备对切削油流过每支刀具流量大小的监控功能,当任意一支流量低于设定值时,机床自动报警并停止加工,避免在切削油不足时钻头继续加工,进而避免损伤钻头或工件。
附图说明
图1为本实用新型实施例的立体结构示意图;
图2为本实用新型实施例的立体结构示意图(不带防护罩);
图3为本实用新型实施例的俯视结构示意图;
图4为本实用新型实施例的锁紧刹车机构示意图;
图5为本实用新型实施例的托架支撑状态示意图;
图6为本实用新型实施例的螺旋排屑机安装示意图;
图7为本实用新型实施例的初级过滤系统示意图;
图8为本实用新型实施例的冷却系统示意图;
图9为本实用新型实施例的冷却油箱示意图;
图10为本实用新型实施例的钻杆箱示意图;
图11为本实用新型实施例的导向架示意图。
图中:1为钻杆箱、2为床头箱、3为尾座、4为托架、5为防护罩、6为电柜、7为润滑系统、8为初级过滤箱、9为液压系统、10为链板式排屑机、11为鼓式过滤机、12为温控器、13为冷却油箱、14为工件、15为螺旋排屑机、16为离心泵、17为刀具主轴、18为刀具电机、19为导向架、21为X轴主轴、22为液压缸、41为齿轮箱、42为丝杠、43为支架、44为托辊、131变频为电机、132为齿轮泵、133为电磁溢流阀、134为液位报警器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型进一步解释说明。
该机床由工件床体、钻杆床体、床头箱、尾座、钻削拖板、钻杆箱、导向架、进给系统、冷却系统、电气控制系统、液压系统等主要零部件组成。
(1)床体
本实施例的额床体分为工件床体和刀具床体。
钻杆床体部分设有X轴拖板、X轴伺服进给系统、伸缩式导轨防护罩等。工件床体四周有宽深的回油槽,保证冷却液顺利流回油箱,钻杆床体的侧边配置有装有螺旋排屑机15。
上述两个床体采用优质铸铁HT300,X轴移动用导轨经中频淬火处理,并经过精密磨削加工;工作台与导轨滑动面上粘贴聚四氟乙烯导轨软带;因此具有吸振性好、刚性高、精度保持性好等优点。采用伺服电机驱动滚珠丝杠副实现X轴的进给运动。
(2)床头箱2
床头箱2采用Siemens伺服电机驱动经精密伺服减速机降速驱动X轴主轴21旋转,并可控制旋转分度。床头箱2配有锁紧刹车机构,液压控制,锁紧力大,既能保证钻孔时工件14不发生转动又能保证分度转动时准确松开。锁紧刹车机构由四个液压缸22抱紧X轴主轴21
X轴主轴21轴承采用进口精密轴承,由于其转速较低,采用高级润滑脂润滑。X轴主轴外锥锥度采用7°7′30″形式。
根据工件外形大小变化,床头箱2可整体横移来靠近或远离工件的端部,满足不同工件外圆尺寸的要求。配置重型四爪卡盘撑紧工件14的内孔,卡盘外径φ1000mm。
(3)尾座3
支承工件14旋转,尾座3上装有可旋转的轴,可四爪卡盘,用于支撑工件14的内孔。尾座3手动锁紧;根据工件14长短,沿X轴轴向机动。尾座3的轴可伸出,方便顶紧工件14,最大伸出行程200mm,外锥锥度7°7′30″。
(4)钻杆箱1
结合图10,钻杆的刀具主轴17最高转速5000r/min,刀具电机18选用北京超同步交流伺服主轴电机,刀具主轴17转速实现无级调速以适应不同材质、规格要求的工件。本实施例中配备有48套刀具主轴17,每2个刀具主轴17由一个刀具电机18驱动旋转,每个刀具电机18配备有一个驱动器,刀具主轴17间距142.848±0.03mm,48组刀具主轴17采用双伺服同步驱动进给结构,无级变速;刀具主轴17轴承选用高精度进口轴承。
钻杆箱1箱体为优质铸铁HT300,钻杆箱1采用分体结构,每四个刀具主轴17装在同一箱体上。每个箱体之间均留有间隙,该分体结构易于降低了刀具主轴17温升的变形,易于散热。
钻杆箱1底座托板为整体结构,双伺服同步驱动轴向移动。刀具电机18与刀具主轴17之间采用圆弧形同步齿形带传动。主轴轴承采用专用润滑油连续自动润滑,润滑油对主轴箱体和刀具主轴17均有降温冷却作用。
(5)托架4
用于底部支撑和侧顶工件14,采用多组托辊44组成,结合图5托辊44支撑的直径可调,只需将支架43整体横移靠近或远离工件14,满足不同工件14外圆尺寸的要求。支架43的整体横移通过手动调整齿轮箱41从而为由丝杠42带动完成。
(6)冷却过滤系统
冷却油箱13中配有产生高压油的日本(天津)岛津齿轮泵132,该齿轮泵132通过变频电机131控制,可以通过对变频器频率的调整实现冷却流量无级任意调整,每组流量的变化范围为20-100L/MIN。通过流量的调整,可以改变所需切削油的压力。变频的调整按钮安装在该机床数控系统操作台附近,操作方便。
初级过滤箱8内采用网式过滤、多隔层油箱沉淀过滤组合方式,配置全自动排屑甩油机,节能环保。在导向架19排屑口侧下方安装有螺旋排屑机15,可编程控制启停,自动排屑,将铁屑和切削油在初级过滤箱8内沉淀后,用离心泵16输送至导入床体侧面的链板式排屑机10内,通过排屑机对铁屑的提升作用,初步做到屑液分离;
鼓式过滤机11为最终高精度过滤装置,通过高密度的无纺布对切削油进行精过滤,全封闭过滤,自动走纸,过滤可靠。鼓式过滤机11上装有过滤堵塞报警开关自动检测过滤纸堵塞情况。
冷却油箱13内装有液位报警器134,检测液位高低限位。冷却油箱13容积约10000L,刮板式排屑机容积约2000L。冷却油箱13控制的最大流量12×100L/min(12 套泵组),最大工作压力10MPa。切削油采用强制冷却,数字温控,可准确控制油温,以延长刀具使用寿命、保持机床加工精度。该制冷方式占地面积小,可随时调整制冷温度。
(7)进给系统
进给系统包括Z轴方向的钻杆箱1进给、X轴(拖板)方向的伺服进给装置。
机床Z轴进给系统为双伺服同步进给系统,驱动滚珠丝杠带动钻杆箱实现无级调速进给,进给速度范围5-500mm/min,快移速度4m/min。
X轴采用伺服电机驱动伺服减速机,带动滚珠丝杠驱动拖板实现沿工件轴向的横向移动,无级调速,快移速度2m/min。
(8)导向架19
导向架19均安装X轴拖板上,对刀具主轴17进行导向和封油、控制钻孔的直线度误差。在液压系统控制下自动顶紧工件,防止切削油渗漏,并将切屑排送至螺旋排屑机15中。
本实施例中,导向架19共设置有12组;导向架的间距142.848±0.03mm,每组导向架19的中心与对应刀具主轴17的中心必须同轴。
导向架19底座为整体结构,由直线滚动导轨导向,四支液压油缸分别同时驱动刀具主轴17以顶紧工件14,可单独调整每支油缸的工作压力。每支导向套在顶紧工件时,在轴向有2-5mm的浮动量。
(9)液压系统
液压系统包括有液压油箱、压力补偿变量泵、各种阀类零件、液压油缸等。
(10)电气控制系统
电柜6配置空调。采用西门子828D数控系统,具有中英文显示功能。带有硬盘存储器。
刀具主轴17转速倍率按钮调整最大范围120%,进给倍率按钮最大调整范围120%。
Z轴进给系统交流伺服电机1FK7103(Z轴):2000r/min 36Nm 2套
X轴进给系统交流伺服电机1FK7103(X轴):2000r/min 36Nm 1套
A轴(工件分度)电机型号1FK7103:2000r/min 36Nm 1套
刀具电机18选用24×5.5KW(伺服主轴电机)
(11)4"TFT彩色液晶显示屏:
数据输入/输出方式:MDI手动数据输入,RS-232C串行通讯接口
控制轴数:X、Z, X、Z均为半闭环编码器控制。
具有故障诊断与记录功能、螺距误差补偿功能、间隙补偿功能;
具有标准固定循环功能、主轴定向功能、具备加工模拟显示功能;
具备刀具长度补偿、刀具磨损补偿功能;
具备可编程零点控制功能、零件程序管理功能;
远程诊断功能、能接受CAD图形通过编程软件生成加工程序。
(12)加工记数功能
对刀具加工循环进行系统外监控自动记数,对于刀具寿命的管理通过记忆加工孔的数量实现的,待加工孔数至设定值时,系统报警,提醒对刀具进行修磨。当人工进行更换刀具时,对更换刀具的相对应的记数器进行手动清零。加工到指定工件数量时,系统具有暂停功能。
一种用上述多轴数控深孔钻床加工径向孔的方法,包括以下步骤:
S1)根据工件14尺寸将床头箱2、尾座3和托架4分别调到适当位置;
S2)将工件14安放在托架4上,通过床头箱2和尾座3夹紧并找正;
S3)设置刀具的坐标零点;
S4)启动液压系统,控制导向架顶紧工件14端面;
S5)启动冷却系统;
S6)启动钻杆箱1的刀具电机18,驱动刀具旋转;
S7)启动Z轴刀具进给,钻削工件14A类截面上的第A1组孔,完成后退刀;
S8)床头箱2带动工件14旋转所需角度N,钻削工件14A类横截面上第A2组孔,完成后退刀;
S9)重复执行步骤S8),至工件14旋转一周后,即完成了钻削工件14A类横截面上的所有孔;
S10)工件14X轴横移所需距离,钻削工件14B类截面上的第B1组孔,完成后退刀;
S11)床头箱2带动工件14旋转所需角度S,钻削工件14B类横截面上第B2组孔,完成后退刀;
S12)重复执行步骤S11),至工件14旋转一周后,即完成了钻削工件14B类横截面上的所有孔;
S13)加工完成,卸下工件14。
Claims (6)
1.一种多轴数控深孔钻床,其特征在于:包括数组钻杆箱(1)、床头箱(2)、尾座(3)、X轴拖板和用于支撑工件(14)的托架(4),每组所述钻杆箱(1)内装配有2~4个刀具主轴(17),每两个刀具主轴(17)由同一个电机驱动;每组所述钻杆箱(1)的后部均设有Z轴导向架(19)以驱动刀具顶紧或远离工件;所述导向架(19)均固设X轴滑台拖板上。
2.根据权利要求1所述的多轴数控深孔钻床,其特征在于:还包括排屑装置和冷却过滤系统,所述排屑装置包括设在X轴拖板侧方的螺旋排屑机(15)和尾座(3)后方的链板式排屑机(10),所述冷却过滤系统由冷却模块和过滤模块组成;
所述冷却模块包括冷却油箱(13)和与冷却油箱(13)连通的温控器(12),所述冷却油箱(13)设在钻杆箱(1)的后方;所述过滤模块包括初级过滤箱(8)和鼓式过滤机(11),所述初级过滤箱(8)中设有网式过滤和多级沉淀过滤;
所述初级过滤箱(8)上方设有离心泵(16)以将切削油输送至链板式排屑机(10)所述链板式排屑机(10)通过甩油机连通至鼓式过滤机(11),所述鼓式过滤机(11)连通温控器(12),所述冷却油箱(13)将过滤冷却后的切削油输送至钻杆箱(1)的冷却管道中。
3.根据权利要求1所述的多轴数控深孔钻床,其特征在于:所述尾座(3)的最大伸出行程200mm,所述刀具主轴(17)最高转速5000r/min。
4.根据权利要求1所述的多轴数控深孔钻床,其特征在于:所述钻杆箱(1)的Z轴进给速度范围5-500mm/min、快移速度4m/min,所述钻杆箱(1)的X轴快移速度为2m/min。
5.根据权利要求1所述的多轴数控深孔钻床,其特征在于:所述托架(4)可平移的设在床头箱(2)与尾座(3)之间,所述托架(4)包括底座、齿轮箱(41)、两个丝杠(42)、两个支架(43)和两个分别安装在支架(43)上方的托辊(44),所述两个支架(43)可在底座上滑动,所述齿轮箱(41)通过两个丝杠(42)分别驱动支架(43)在Z向靠近或远离。
6.根据权利要求2所述的多轴数控深孔钻床,其特征在于:所述冷却油箱(13)内设有齿轮泵(132)和与齿轮泵(132)配合以控制切削油流量的变频电机(131)。
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CN201920501690.7U CN209754087U (zh) | 2019-04-15 | 2019-04-15 | 一种多轴数控深孔钻床 |
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CN201920501690.7U CN209754087U (zh) | 2019-04-15 | 2019-04-15 | 一种多轴数控深孔钻床 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109940199A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-06-28 | 德州德隆(集团)机床有限责任公司 | 一种多轴数控深孔钻床及其加工径向孔的方法 |
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2019
- 2019-04-15 CN CN201920501690.7U patent/CN209754087U/zh active Active
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CN109940199A (zh) * | 2019-04-15 | 2019-06-28 | 德州德隆(集团)机床有限责任公司 | 一种多轴数控深孔钻床及其加工径向孔的方法 |
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