CN2180371Y

CN2180371Y - 数控深孔高速钻床

Info

Publication number: CN2180371Y
Application number: CN 93210478
Authority: CN
Inventors: 岳杰; 徐升
Original assignee: NO 6 DESIGN INST MINISTRY OF MACHINE-BUILDING AND ELECTRONICS INDUSTRY
Current assignee: NO 6 DESIGN INST MINISTRY OF MACHINE-BUILDING AND ELECTRONICS INDUSTRY
Priority date: 1993-04-19
Filing date: 1993-04-19
Publication date: 1994-10-26
Anticipated expiration: 2003-04-19

Abstract

数控深孔高速钻床，系加工深孔的专用设备，该机采用了变频调速和可编程序控制器(PC)实现各种控制动作，并配有简单的平衡系统及高压供油系统。该机床选用深孔钻刀具，其钻削方式为内冷却外排屑，主轴最高转速可达4500转/分，最大钻孔深度 1200mm，该机床结构简单，便于操作，可广泛用于电视机、洗衣机、冰箱等注塑模具的深孔加工。

Description

本实用新型涉及一种深孔加工的钻床，特别是用于注塑模具加工深孔的数控深孔高速钻床。

目前加工深孔的方法有两种：一是采用摇臂钻床加工，钻孔时，将模具放在钻床头架下方的地坑内，用特制加长的麻花钻钻孔，第二种方法是采用卧式镗床加工深孔，所用的刀具也为特制的加长麻花钻。这两种方法，系纯机械手动式，根本谈不上任何控制系统，加工孔时，还需翻转工件从两边进行钻孔，影响钻孔的质量。现有加工方法由于采用的是麻花钻加工深孔，所以排屑和冷却较困难，只能分段钻进，以便铁屑的排出和加入冷却润滑液，显然这种方法效率很低，加工精度10－12级，一般加工一个1000mm深的φ14孔，需要2－3小时，而且两头钻出的孔，有时因为精度不佳，而导致整个模具的报废。

现有技术中类似的深孔加工机床系采用NC伺服系统控制，可实现两轴或三轴同时联动，其刀架平衡系统采用电子液压平衡法。这种加工机床，控制系统结构复杂、价格高，同时安装维护也较麻烦。对于只需简单控制动作的钻床来说，这种控制系统使机床的性能／价格比指数较低。

本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足之处，而提供一种改进的，适合于专用钻孔加工动作的简单数控深孔高速钻床，这种钻床控制加工动作是根据深孔加工工序而设定的。该机床采用深孔枪钻刀具，其钻削方式为内冷却外排屑，因而能很好地解决排屑及冷却问题，其所有动作全部采用变频调速、可编程序控制器控制，比现有钻床可提高工效4－6倍，精度可提高到8级，同时机床性能／价格比与采用NC伺服系统控制的类似钻床相比将大大提高。

本实用新型是这样实现的：数控深孔高速钻床共分四个主要传动部分：（1）刀架传动机构包括：主轴箱、导轨、主轴电机、进给电机、丝杠、平衡箱、排屑箱、刀支架、枪钻；（2）刀架升降机构包括：立柱、升降丝杠、刀架升降电机；（3）工作台运动机构包括：工作台、工作台丝杠、工作台丝杠电机；（4）尾架升降机构包括：尾座立柱、尾座电机、穿透油管。刀架传动机构的动作是使主轴箱上的枪钻沿y方向进给，刀架升降机构是使刀架传动机构沿Z方向升降，工作台运行机构是使工件沿X方向移动，尾架升降机构是使穿透油管与刀架系统同步升降。上述四个部分是安装在立柱底座和工作台底座上。

本实用新型的刀具采用高压油作为冷却液及排屑的动力，为了解决高压油管与刀具的密封连接问题，设计了高压密封管接头，它由螺母，射流管、壳体、扩散管、密封圈、轴承、端盖、低压密封体等组成。这种接头能较好地防止高压油的泄漏，其回转零件采用耐磨高强度新材料，很适合于高速运转。高压冷却油（压力为14MPa）是由射流管进入扩散管，根据射流原理，在扩散管内扩散仓将形成局部真空区，所以冷却油只会有少量泄漏到仓外，而大部分冷却油将通过扩散管进入刀柄中间孔，泄漏油经低压密封体，起到防漏作用。在端盖上还有密封圈，所以该管接头，能很好的起到高压密封作用。

本实用新型考虑到主轴箱系统重量较大，行程较长，刀架又处于悬臂状态，当主轴移动时，刀架重心也处于变动之中，造成了刀具“低头”现象，为解决这一问题，在刀架下方配备有平衡箱，平衡箱由链轮、箱体、平衡杆固定座、平衡杆、平衡重块、连接卡、链轮固定座、绳索等组成。平衡箱中的连接卡与主轴箱底座平面连接，平衡重块套在平衡杆上，可在平衡杆上滑动。当主轴箱运动时，通过绳索拉动平衡重块沿平衡杆同步移动，两者移运距离相等，可使整个刀架系统重心保持不变。

本实用新型采用的控制箱壳体中设有PC控制系统和用于控制主轴及进给速度的两个变频器，变频器是新型的，体积很小，使得安装、调试大为方便。工作时，先由PC设定好X、Z值，并设置主轴及进给电机速度，然后启动机床，这时工作台移动设定X值，刀架上升（或）下降Z值，找正加工孔位置。主轴开始旋转，并做好进给、润滑等准备，接着主轴箱开始进给，刀具接近工件时改为工进，同时穿透油管顶紧工件表面，刀具钻削工件开始，冷却油由高压密封管接头进入刀具中间孔，以冷却刀具及排出铁屑，排出的铁屑进入排屑箱。钻穿工件完毕后，主轴箱开始后退，冷却油泵停止工作，主轴箱退至初始位置，加工完毕。按此法再加工下一个孔，以此实现整个工序的程序控制。

数控深孔高速钻床与现有技术相比，具有结构简单，操作灵便，其价格只是现有类似机床的1／2左右，性能指标接近同类的采用NC伺服系统的机床。本实用新型采用的刀具系采用高强度高韧性的特殊钢制成的深孔枪钻刀具，其钻削方式为内冷却外排屑，能很好地解决排屑及冷却问题，切削速度可达 4500r／min以上，最大钻孔深度可达到1200mm，加工孔精度也提高到8级。

本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图给出，图1是数控深孔高速钻床的结构图。

数控深孔高速钻床由刀架升降电机1、立柱2、升降丝杠3、刀架系统（包括：主轴箱5、主轴电机4、高压密封管接头6、进给电机7、导轨9、平衡箱10、刀支架13、枪钻12、丝杠22、排屑箱14）、立柱底座11、工作台15、工作台底座16、穿透油管17、尾座立柱18、尾座电机19、工作台丝杠20、工作台丝杠电机21及控制箱8组成。

工作台15通过工作台丝杠20及工作台丝杠电机21安装在工作台底座16的导轨面上，可沿X方向移动。工作台底座16、立柱底座11与立柱2、尾座立柱18通过螺栓连接为一体。刀架系统通过升降丝杠3安装在立柱2导轨上，通过刀架升降电机1驱动，可沿导轨在Z方向升降。同时穿透油管17，通过尾座电机19与刀架系统做同步升降，以保证穿透油管与枪钻12在同一轴线上。主轴箱5通过丝杆22，安装在导轨9上，由进给电机驱动可作Y方向运动。刀支架13共有两个，直接安装在导轨9上，刀支架13与主轴箱5以及排屑箱14之间通过弹性连接，以保证主轴5移动时，保持适当的距离。穿透油管带有伸缩油缸，可移动顶紧工件表面，以接受穿透油。

工作时，先通过控制箱8内PC设定好X、Z值，工件放在工作台15上，并装夹安装好，PC同时设定主轴转速及给进速度，然后启动钻床，这时工作台15移动设定X值，刀架系统上升（或下降）Z值，找正加孔的位置，主轴开始旋转并做好进给、润滑等准备。接着主轴箱5开始快进，在枪钻12上的刀具接近工件时改为工进。同时穿透油管17顶紧工件表面，刀具钻削开始，冷却油从高压密封管接头6进入刀具中间孔，以冷却刀具及排出铁屑，排出的铁屑经刀具凹糟回到排屑箱14，然后收集到专用的废屑箱，钻穿工件后，主轴箱5开始后退，冷却油泵停止工作，主轴箱5退至初始位置，加工完毕，如此方法再加工下一个孔。

图2是高压密封管接头。

高压密封管接头由螺母23、扩散管24、壳体25、轴承26、低压密封体27、端盖28、螺母29、密封圈30、射流管31组成。壳体25右端有左旋管螺纹，用来与输油管相连，扩散管24左端也有左旋管螺纹用来和主轴相连。射流管31与壳体25为紧配合，端盖28、壳体25、射流管31、螺母23为静止件，螺母29、扩散管24为旋转件，通过轴承26与静止件壳体25装配在一起。冷却油由射流管31进入扩散管24，然后进入主轴孔中。冷却油经过扩散仓时，在仓内形成局部真空区，且射流管31与扩散管24之间，扩散管24与壳体25之间分别形成三条阻尼环（h₁、h₂、h₃尺寸处）可有效地阻止冷却油泄漏，通过低压密封体 27也可以起到密封作用。所以该管接头可有效地起到密封防漏作用。高压管接头尺寸主要参数最好在下列数值范围中采用。

d₁＝5mm

d₂＝7.5～12mm

L₁＝5～8mm

LK＝45～60mm

Ld＝30mm

Q₁＝8°～15°

Q₂＝5°～8°

Lc＝30～35mm

h₁＝0.3～1.2mm

h₂＝0.3～1.2mm

h₃＝0.3～1.2mm

图3是平衡箱结构图。

平衡箱由链轮32、箱体33、平衡杆固定座34、平衡杆35、平衡重块36、连接卡37、链轮固定座38、绳索39组成。连接卡37与钻床的主辆箱底座平面连接，当主轴箱运动时，通过绳索拉动平衡重块36沿平衡杆35同步移动，二者移动距离相等，可使整个刀架系统重心基本保持不变。

图4是控制箱。

控制由可编程序控制器（PC）40、主轴变频器41，进给变频器42、壳体43组成。可编程序控制器（PC）40放在壳体43上，其内部装置两个变频器41和42，组成一个完成整个的控制箱。可编程序控制器（PC）型号FR－40，输入继电器点数40点，输出继电器点数16点，即可满足控制要求，并略有储备。主轴变频器采用市场现贷，型号为FVR₀₂₂G_75－4的变频器，进给频器采用型号为FVR₀₀₈G_75－4的变频器，变频器与PC可以通过接线端子连接，控制箱与钻床本体之间通过I／O端子连接。数据程序通过PC输入变频器，经过处理事后I／O端子输入到各执行电机，实现数据深孔高速钻床各种动作控制。

Claims

1、数控深孔高速钻床，特别适用于注塑模具深孔加工，该钻床有工作台(15)、工作台丝杠(20)、工作台丝杠电机(21)、工作台底座(16)、立柱(2)、立柱底座(11)、升降丝杠(3)、刀架升降电机(1)、尾座立柱(18)、尾座电机(19)、穿透油管(17)、刀架系统(主轴箱(5)、主轴电机(4)、进给电机(7)、导轨(9)、枪钻(12)、刀支架(13)、排屑箱(14)、丝杠(22)。其特征在于数控深孔高速钻床所有动作全部采用变频调速和可编程序控制器(PC)进行控制，组成控制箱(8)。刀架系统的平衡，采用了平衡箱(10)，高压油管与刀具的密封连接采用高压密封管接头(6)。

2、根据权利要求1所述的数控深孔高速钻床，其特征在于控制箱由可编程序控制器（PC）（40）、主轴变频器（41）、进给变频器（42）和控制箱壳体（43）组成。

3、根据权利要求1所述的数控深孔高速钻床，其特征在于平衡箱由链轮（32）、箱体（33）、平衡杆固定座（34）、平衡杆（35）、平衡重块（36）、连接卡（37）、链轮固定座（38）、绳索（39）、组成。

4、根据权利要求1所述的数控深孔高速钻床，适用于流体管路中，特别是高流速中的旋转接头，其特征在于：高压密封管接头由螺母（23）、射流管（31）、壳体（25）、扩散管（24）、低压密封体（27）、轴承（26）、端盖（28）、螺母（29）、密封圈（30）组成。

5、根据权利要求1或4所述的数控深孔钻床，其特征在于高压密封管接头的参数由下列数据组成。

d₁＝5mm d₂＝7.5～12mm

L₁＝5～8mm LK＝45～60mm

Ld＝30mm Q₁＝8°～15°

Q₂＝5°～8° Lc＝30～35mm

h₁＝0.3～1.2mm h₂＝0.3～1.2mm

h₃＝0.3～1.2mm