CN2177552Y - 数控转塔式钻床 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有多主轴转刀式换刀 装置的数控转塔式钻床。它是在目前类似ZH5125 型钻削中心的基本结构的基础上作改进而成的。而 所说的多主轴转刀式换刀装置，是由转塔头机构、主 传动机构、转塔头轴向位移机构和拨叉联动机构等四 部分组成。本实用新型具有中低速切削力大，换刀速 度快，成本低，售价便宜等特点。特别适宜于中低速 加工中等精度的工件，是国内一般机械加工生产厂 家，实现钻削加工自动化的一种理想设备。

Description

本实用新型属于钻削加工机床，特别是涉及具有钻削、攻丝和铣削等功能的多主轴自动换刀的数控钻床。

目前，已有的普通数控钻床，仅能完成单刀单工序加工，而北京三机床厂，鲁南机床厂等单位，仿制日本发那科（FANUC）公司的钻孔攻丝中心而生产的单主轴式ZH5120型－ZH5125型钻削中心，尽管具有许多特点和先进性，诸如能实现一次装夹多工序加工，钻削速度较高等等。但终究由于其主轴电子定位装置精度要求高，刀架制作工艺复杂等原因，而存在着整机成本高，售价昂贵等问题。

本实用新型的目的在于提供一种具有多主轴转塔头多刀自动转换机构的数控钻床，且使之在基本保证与钻削中心同等加工精度的，同样具备一次装夹完成多工序加工功能的基础上，明显降低成本和售价，以适应国内用户的生产需要，填补国内自行研制的中等精度自动钻削加工机床的空白区。

实现本实用新型的目的采取了以下技术方案。它是在诸如ZH5125钻削中心的基础上作改进。改进后的本实用新型仍由底座、十字滑台、工作台、立柱、具有主轴电机的主轴箱、换刀装置和微机控制系统等部分组成，而其改进部分在于将已有的单主轴转刀式结构的换刀装置，改为多主轴转刀式结构的换刀装置。所说的多主轴转刀结构，主要由转塔头机构、主传动机构、转塔头轴向位移机构和拨叉联动机构等组成。

a）所说的转塔头机构，由步进电机、转塔头体、蜗轮、蜗杆、减速箱、齿轮轴、齿轮、主轴齿轮、与圆柱形齿轮成一体的外侧端面齿盘、主轴和内侧端面齿等盘组成。且步进电机固装在主轴箱体的侧壁上，蜗轮和蜗杆两者通过减速箱安装在主轴箱体内，蜗杆与步进电机输出轴固定联结，蜗轮与齿轮轴的一端为固定联结，设在齿轮轴的另一端的齿轮，与固定设在转塔头体上的且与外侧端面齿盘成一体的圆柱齿轮相啮合。在转塔头体的圆周上至少均布设有3个主轴，在主轴上固定联结有主轴齿轮，且主轴齿轮与主轴箱体内的滑移齿轮相啮合；内侧端面齿盘设在与外侧面端齿盘相对应的主轴箱体的箱壁上。

b）所说的主传动机构，由主轴电机通过齿轮传动链，而传动滑移齿轮。

c）所说的转塔头轴向位移机构，由固定在立柱上部的斜楔，设在主轴箱体上部的支架、铰链芯轴、铰链以及滚轮组成的斜面增力装置，撞杆，杠杆架，芯轴，杠杆，中间轴，支架，碟形压簧等组成。撞杆设在主轴箱体的孔内，且可作轴向移动。杠杆通过芯轴、杠杆架固定在主轴箱体上，杠杆的长臂与撞杆的下端成必定接触，撞杆的上端顶住铰链，而杠杆的短臂则与设在主轴箱体凸台孔内的中间轴成必定接触，中间轴与转塔头体固定联结，且可沿轴向移动；碟形压簧套装在处在主轴箱体的凸台和挡板之间的那段中间轴上。挡板与中间轴为固定联结。

d）所说的拨叉联动机构，由滑移齿轮、调节螺母、触杆、芯轴、杠杆、拨叉、压簧、支座等组成，且调节螺母的上端，与处在转塔头轴向位移机构中的杠杆接触，而其下端则拧在触杆的上端，触杆装设在固定在主轴箱体上的支座孔内，且可作轴向移动；触杆的下端与杠杆成必定接触，而杠杆则通过芯轴装设在主轴箱体上；拨叉的一端与杠杆为动联结。拨叉的另一端配装在滑移齿轮的槽内，在滑移齿轮的上端面与主轴箱体的凸台之间设有复位压簧。

本实用新型的主轴电机可以用伺服电机，但最好用交流变频电机。

本实用新型考虑到为避免在转塔头旋转过程中，有可能发生的过到位或欠到位现象，最好增设转塔头体定位保护装置。该装置由支架、接近开关和感应块组成。而接近开关装在支架上，支架装在设在中间轴上的挡板上，感应块的块数与主轴的根数相等，且在以中间轴为中心的同一半径的圆线上均匀分布，感应块压装在转塔头体上，且与接近开关相对应。

本实用新型与已有的钻削中心（主要是指ZH5125型）相比，具有中低速切削力大，换刀速度快，制造工艺比较简单，成本低，售价便宜等特点，特别适宜于中低速加工中等精度的工件。本实用新型为国内经济实力较小的一般机械加工生产厂家，实现钻削加工自动化提供了一种国产的新颖设备。但本实用新型仍然存在着定位精度和高速加工性能较差的不足。

以下结合附图和实施例对本实用新型作具体描述。

附图1为本实用新型的整机示意图。

附图2为本实用新型主轴箱与转塔头两部分的侧面的局部剖视图。

附图3为附图2的A－A剖视放大图。

附图4为附图3的B－B剖视旋转图。

附图5为附图3的C－C局部剖视放大图。

参见附图1、2、3、4、5，本实用新型由包括底座（1）、十字滑台（3）、工作台（4）、立柱（5），具有主轴电机（23）的主轴箱（7）、换刀装置（8）、微机控制系统（10）等部分组成，而所说的换刀装置（8）为多主轴转刀式结构，该结构由转塔头机构，主传动机构、转塔头轴向位移机构和拨叉联动机构等四部分组成。

在转塔头机构部分（参见附图2、3、4），步进电机（9）固装在主轴箱体（36）的侧壁上，其输出轴与蜗杆（46）固定联结，蜗杆（46）与蜗轮（41）两者啮合且通过减速箱（42）安装在主轴箱体（36）内，蜗轮（41）与齿轮轴（45）的一端固定联结，设在齿轮轴（45）的另一端的齿轮（43），与固定设在转塔头体（15）上的且与外侧端面齿盘（14）成一体的圆柱齿轮相啮合，在转塔头体（15）的圆周上，间隔60°均布有6个主轴（12），主轴通过滚珠轴承安装在转塔头（15）的孔内，在主轴（12）上固定有主轴齿轮（13），且主轴齿轮（13）与设在主轴箱体（36）内的滑移齿轮（40）相啮合，内侧端面齿盘（19）设在与外侧端面齿盘（14）相对应的主轴箱体（36）的箱壁上，且两者能完全啮合。

在主传动机构部分（参见附图2的点划线部分），由主轴电机－－交流变频电机（23）通过包括电磁离合器M₁、M₂在内的齿轮传动链而传动滑移齿轮（40）。通过电磁离合器M₁和M₂的开合，在不改变主轴电机（23）的转速下，可实现机械式多档变速。

在转塔头轴向位移机构部分（参见附图2），在立柱（5）上部设有斜楔（26）；在主轴箱体（36）的上部设有支架（28），通过铰链芯轴（27），使铰链（24）与支架（28）构成一组可转动的铰链体。在铰链（24）上设有滚轮（25），滚轮（25）在其工作状态下与斜楔（26）贴紧，在铰链（24）与主轴箱体（36）之间设有拉簧，从而构成一组增力装置。撞杆（29）设在主轴箱体（36）顶部的孔内，且可作轴向自由移动。撞杆（29）的上端，顶住铰链（24）其下端则顶在杠杆（32）的长臂的端部。在撞杆（29）的下部套装有压簧（30）。杠杆（32）通过芯轴（21）、杠杆架（22）固定在主轴箱体（36）上。杠杆（32）的短臂端则与设在主轴箱体（36）的内凸台孔内的中间轴（16）接触。中间轴（16）与转塔头体（15）固定联结。中间轴（16）可沿轴向滑移。碟形压簧（49）套装在中间轴（16）上，且处在主轴箱体（36）的内凸台和挡板（54）之间。挡板（54）与中间轴（16）为固定联结。

d）在拨叉联动机构部分（参见附图2），调节螺母（31）的上端顶住杠杆（32），而其下端则拧在触杆（34）的上端，拧动调节螺母（31）可作间隙调整。触杆（34）装设在固定在主轴箱体（36）上的支座（33）的孔内，且可作轴向自由滑动。触杆（34）的下端顶在杠杆（38）的一端部。杠杆（38）通过芯轴（37）装设在主轴箱体（36）上，拨叉（52）的一端与杠杆（38）为动联结，拨叉（52）的另一端则配装在滑移齿轮（40）的槽内，在滑移齿轮（40）的上端面与主轴箱体（36）的凸台之搭子之间，设有复位压簧（39）。

在转塔头定位保护装置部分（参见附图2、3、5），接近开关（18）装在支架（20）上，支架（20）装在设在中间轴（16）上的挡板（54）上，感应块（17）的块数为6块，与主轴（12）的根数相等。且在以中间轴为中心的同一半径的圆线上相间60°均布，感应块（17）压装在转塔头体（15）上，且与接近开关（18）相对应。感应块（17）与接近开关（18）之间的工作间隙为≤5mm。

本实用新型的工作过程是（参见附图1、2、3、4），当微机控制系统（10）下指令令Z轴步进电机（6）作退刀转动，主轴箱（7）向上移动，铰链（24）在斜楔（26）的作用下迫使撞杆（29）压下，推动杠杆（32），使中间轴（16）沿轴向外移，从而使内侧端面齿盘（19）与外侧端面齿盘（14）脱开。与此同时，杠杆（32）推动调节螺母（31）、触杆（34）和杠杆（38），通过拨叉（52）而使滑移齿轮（40）与主轴齿轮（13）啮合脱开。至此转塔头体（15）便处在可自由转动状态。

当微机控制系统（10）几乎在同时（或稍后）下指令，令步进电机（9）转动，而通过蜗杆（46）、蜗轮（41）和齿轮（43），传动设在转塔头体（15）的且与外侧端面齿盘（14）成一体的圆柱齿轮，使转塔体（15）转过60°而完成换刀动作。若有欠到位或过到位的状态发生，则定位保护装置便可通过接近开关（18），给微机控制系统发回信号而得以纠正。

当换刀动作正确无误地完成后，微机控制系统（10）下指令作工作复位动作，随着主轴箱（7）下降，铰链（24）、滚轮（25）与斜楔（26）脱开，在压簧（39）、（49）、（30）等作用下，中间轴（16）向内滑移，外侧端面齿盘（14）和内侧端面齿盘（19）啮合，滑移齿轮（40）与主轴齿轮（13）啮合。主轴箱（7）继续下移作工作进给，新主轴（12）开始工作。

本实用新型的实施例同如上描述，其有关参数为：交流变频电机系采用嘉兴电机厂生产的YVP112M型，其功率为4KW。变频器（51）系采用日本三菱公司的产品，功率容量为5.5KW，变频范围为10HZ～120HZ，其相应的主轴工作转速为50r.p.m～2000r.p.m，在实际应用中以＞40HZ为最佳。有6根主轴6把刀，主轴直径为45mm，其最佳钻孔直径为，铸铁件＜40mm，钢制件＜30mm。

本实用新型的主轴电机（23），转塔头步进电机（9）、Y轴步进电机（11）、Z轴步进电机（6）、X轴步进电机（2），均可改用伺服电机。但其售价将会非常昂贵。例如，主轴单元采用了伺服电机，其造价就比采用步进电机要高出10倍。

Claims (3)

1、一种数控转塔式钻床，由底座(1)、十字滑台(3)、工作台(4)、立柱(5)、具有主轴电机(23)的主轴箱(7)、换刀装置(8)和微机控制系统(10)等部分组成，其特征在于，所说的换刀装置(8)为多主轴转刀式结构，而该多主轴转刀式结构又由转塔头机构，主传动机构，转塔头轴向位移机构，拨叉联动机构组成：

a)所说的转塔头机构，由步进电机(9)、转塔头体(15)、蜗轮(41)、蜗杆(46)、减速箱(42)、齿轮轴(45)、齿轮(43)、主轴齿轮(13)、与圆柱形齿轮成一体的外侧端面齿盘(14)、主轴(12)、内侧端面齿盘(19)等组成，且步进电机(9)固装在主轴箱体(36)的侧壁上，蜗轮(41)和蜗杆(46)两者通过减速箱(42)安装在主轴箱体(36)内，蜗杆(46)与步进电机(9)输出轴固定联结，蜗轮(41)与齿轮轴(45)的一端为固定联结，设在齿轮轴(45)另一端的齿轮(43)，与固定设在转塔头体(15)上的且与外侧端面齿盘(14)成一体的圆柱齿轮相啮合，在转塔头体(15)的圆周上，至少均布有3个主轴(12)，在主轴(12)上固定联结有主轴齿轮(13)，且主轴齿轮(13)与设在主轴箱体(36)内的滑移齿轮(40)相啮合，内侧端面齿盘(19)设在与外侧端面齿盘(14)相对应的主轴箱体(36)的箱壁上；

b)所说的主传动机构，由主轴电机(23)，通过齿轮传动链，而传动滑移齿轮(40)；

c)所说的转塔头轴向位移机构，由固定在立柱(5)上部的斜楔(26)，设在主轴箱体(36)上部的支架(28)、铰链芯轴(27)、铰链(24)以及滚轮(25)组成的斜面增力装置，撞杆(29)，杠杆架(22)，芯轴(21)，杠杆(32)，中间轴(16)，支架(20)，碟形压簧(49)和挡板(54)等组成，且撞杆(29)设在主轴箱体(36)的孔内，撞杆(29)可作轴向移动，杠杆(32)通过芯轴(21)、杠杆架(22)固定在主轴箱体(36)上，杠杆(32)的长臂与撞杆(29)的下端接触，撞杆(29)的上端顶住铰链(24)，而杠杆(32)的短臂端则与设在主轴箱体(36)凸台孔内的中间轴(16)接触，中间轴(16)与转塔头体(15)固定联结，中间轴(16)可沿轴向滑动，碟形压簧(49)套装在中间轴(16)上，且处在主轴箱体(36)的凸台和挡板(54)之间，挡板(54)与中间轴(16)为固定联结；

d)所说的拨叉联动机构，由滑移齿轮(40)、调节螺母(31)、支架(33)，触杆(34)、芯轴(37)、杠杆(38)、拨叉(52)、压簧(39)等组成，且调节螺母(31)的上端与杠杆(32)接触，而其下端则拧在触杆(34)的上端，触杆(34)装设在固定在主轴箱体(36)上的支座(33)的孔内，触杆(34)的下端与杠杆(38)接触，杠杆(38)通过芯轴(37)装设在主轴箱体(36)上，拨叉(52)的一端与杠杆(38)为动联结，拨叉(52)的另一端配装在滑移齿轮(40)的槽内，在滑移齿轮(40)的上端面与主轴箱体(36)的凸台之间设有复位压簧(39)。

2、根据权利要求1所述的数控转塔式钻床，其特征在于，所说的设在主轴箱（7）部分的主轴电机（23），为交流变频电机。

3、根据权利要求1和2所述的数控转塔式钻床，其特征在于，还设有转塔头体（15）定位保护装置，该定位保护装置由支架（20）、接近开关（18）和感应块（17）组成，而接近开关（18）装在支架（20）上，支架（20）装在设在中间轴（16）上的挡板（54）上，感应块（17）的块数与主轴（12）的根数相等，且在以中间轴（16）为中心的同一半径的圆线上均匀分布，感应块（17）压装在转塔头体（15）上，且与接近开关（18）相对应。

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