專利名稱：數(shù)控轉(zhuǎn)塔式鉆床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于鉆削加工機床，特別是涉及具有鉆削、攻絲和銑削等功能的多主軸自動換刀的數(shù)控鉆床。
目前，已有的普通數(shù)控鉆床，僅能完成單刀單工序加工，而北京三機床廠，魯南機床廠等單位，仿制日本發(fā)那科(FANUC)公司的鉆孔攻絲中心而生產(chǎn)的單主軸式ZH5120型－ZH5125型鉆削中心，盡管具有許多特點和先進性，諸如能實現(xiàn)一次裝夾多工序加工，鉆削速度較高等等。但終究由于其主軸電子定位裝置精度要求高，刀架制作工藝復(fù)雜等原因，而存在著整機成本高，售價昂貴等問題。
本實用新型的目的在于提供一種具有多主軸轉(zhuǎn)塔頭多刀自動轉(zhuǎn)換機構(gòu)的數(shù)控鉆床，且使之在基本保證與鉆削中心同等加工精度的，同樣具備一次裝夾完成多工序加工功能的基礎(chǔ)上，明顯降低成本和售價，以適應(yīng)國內(nèi)用戶的生產(chǎn)需要，填補國內(nèi)自行研制的中等精度自動鉆削加工機床的空白區(qū)。
實現(xiàn)本實用新型的目的采取了以下技術(shù)方案。它是在諸如ZH5125鉆削中心的基礎(chǔ)上作改進。改進后的本實用新型仍由底座、十字滑臺、工作臺、立柱、具有主軸電機的主軸箱、換刀裝置和微機控制系統(tǒng)等部分組成，而其改進部分在于將已有的單主軸轉(zhuǎn)刀式結(jié)構(gòu)的換刀裝置，改為多主軸轉(zhuǎn)刀式結(jié)構(gòu)的換刀裝置。所說的多主軸轉(zhuǎn)刀結(jié)構(gòu)，主要由轉(zhuǎn)塔頭機構(gòu)、主傳動機構(gòu)、轉(zhuǎn)塔頭軸向位移機構(gòu)和撥叉聯(lián)動機構(gòu)等組成。
a)所說的轉(zhuǎn)塔頭機構(gòu)，由步進電機、轉(zhuǎn)塔頭體、蝸輪、蝸桿、減速箱、齒輪軸、齒輪、主軸齒輪、與圓柱形齒輪成一體的外側(cè)端面齒盤、主軸和內(nèi)側(cè)端面齒等盤組成。且步進電機固裝在主軸箱體的側(cè)壁上，蝸輪和蝸桿兩者通過減速箱安裝在主軸箱體內(nèi)，蝸桿與步進電機輸出軸固定聯(lián)結(jié)，蝸輪與齒輪軸的一端為固定聯(lián)結(jié)，設(shè)在齒輪軸的另一端的齒輪，與固定設(shè)在轉(zhuǎn)塔頭體上的且與外側(cè)端面齒盤成一體的圓柱齒輪相嚙合。在轉(zhuǎn)塔頭體的圓周上至少均布設(shè)有3個主軸，在主軸上固定聯(lián)結(jié)有主軸齒輪，且主軸齒輪與主軸箱體內(nèi)的滑移齒輪相嚙合；內(nèi)側(cè)端面齒盤設(shè)在與外側(cè)面端齒盤相對應(yīng)的主軸箱體的箱壁上。
b)所說的主傳動機構(gòu)，由主軸電機通過齒輪傳動鏈，而傳動滑移齒輪。
c)所說的轉(zhuǎn)塔頭軸向位移機構(gòu)，由固定在立柱上部的斜楔，設(shè)在主軸箱體上部的支架、鉸鏈芯軸、鉸鏈以及滾輪組成的斜面增力裝置，撞桿，杠桿架，芯軸，杠桿，中間軸，支架，碟形壓簧等組成。撞桿設(shè)在主軸箱體的孔內(nèi)，且可作軸向移動。杠桿通過芯軸、杠桿架固定在主軸箱體上，杠桿的長臂與撞桿的下端成必定接觸，撞桿的上端頂住鉸鏈，而杠桿的短臂則與設(shè)在主軸箱體凸臺孔內(nèi)的中間軸成必定接觸，中間軸與轉(zhuǎn)塔頭體固定聯(lián)結(jié)，且可沿軸向移動；碟形壓簧套裝在處在主軸箱體的凸臺和擋板之間的那段中間軸上。擋板與中間軸為固定聯(lián)結(jié)。
d)所說的撥叉聯(lián)動機構(gòu)，由滑移齒輪、調(diào)節(jié)螺母、觸桿、芯軸、杠桿、撥叉、壓簧、支座等組成，且調(diào)節(jié)螺母的上端，與處在轉(zhuǎn)塔頭軸向位移機構(gòu)中的杠桿接觸，而其下端則擰在觸桿的上端，觸桿裝設(shè)在固定在主軸箱體上的支座孔內(nèi)，且可作軸向移動；觸桿的下端與杠桿成必定接觸，而杠桿則通過芯軸裝設(shè)在主軸箱體上；撥叉的一端與杠桿為動聯(lián)結(jié)。撥叉的另一端配裝在滑移齒輪的槽內(nèi)，在滑移齒輪的上端面與主軸箱體的凸臺之間設(shè)有復(fù)位壓簧。
本實用新型的主軸電機可以用伺服電機，但最好用交流變頻電機。
本實用新型考慮到為避免在轉(zhuǎn)塔頭旋轉(zhuǎn)過程中，有可能發(fā)生的過到位或欠到位現(xiàn)象，最好增設(shè)轉(zhuǎn)塔頭體定位保護裝置。該裝置由支架、接近開關(guān)和感應(yīng)塊組成。而接近開關(guān)裝在支架上，支架裝在設(shè)在中間軸上的擋板上，感應(yīng)塊的塊數(shù)與主軸的根數(shù)相等，且在以中間軸為中心的同一半徑的圓線上均勻分布，感應(yīng)塊壓裝在轉(zhuǎn)塔頭體上，且與接近開關(guān)相對應(yīng)。
本實用新型與已有的鉆削中心(主要是指ZH5125型)相比，具有中低速切削力大，換刀速度快，制造工藝比較簡單，成本低，售價便宜等特點，特別適宜于中低速加工中等精度的工件。本實用新型為國內(nèi)經(jīng)濟實力較小的一般機械加工生產(chǎn)廠家，實現(xiàn)鉆削加工自動化提供了一種國產(chǎn)的新穎設(shè)備。但本實用新型仍然存在著定位精度和高速加工性能較差的不足。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作具體描述。
附


圖1為本實用新型的整機示意圖。
附圖2為本實用新型主軸箱與轉(zhuǎn)塔頭兩部分的側(cè)面的局部剖視圖。
附圖3為附圖2的A－A剖視放大圖。
附圖4為附圖3的B－B剖視旋轉(zhuǎn)圖。
附圖5為附圖3的C－C局部剖視放大圖。
參見附
圖1、2、3、4、5，本實用新型由包括底座(1)、十字滑臺(3)、工作臺(4)、立柱(5)，具有主軸電機(23)的主軸箱(7)、換刀裝置(8)、微機控制系統(tǒng)(10)等部分組成，而所說的換刀裝置(8)為多主軸轉(zhuǎn)刀式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)由轉(zhuǎn)塔頭機構(gòu)，主傳動機構(gòu)、轉(zhuǎn)塔頭軸向位移機構(gòu)和撥叉聯(lián)動機構(gòu)等四部分組成。
在轉(zhuǎn)塔頭機構(gòu)部分(參見附圖2、3、4)，步進電機(9)固裝在主軸箱體(36)的側(cè)壁上，其輸出軸與蝸桿(46)固定聯(lián)結(jié)，蝸桿(46)與蝸輪(41)兩者嚙合且通過減速箱(42)安裝在主軸箱體(36)內(nèi)，蝸輪(41)與齒輪軸(45)的一端固定聯(lián)結(jié)，設(shè)在齒輪軸(45)的另一端的齒輪(43)，與固定設(shè)在轉(zhuǎn)塔頭體(15)上的且與外側(cè)端面齒盤(14)成一體的圓柱齒輪相嚙合，在轉(zhuǎn)塔頭體(15)的圓周上，間隔60°均布有6個主軸(12)，主軸通過滾珠軸承安裝在轉(zhuǎn)塔頭(15)的孔內(nèi)，在主軸(12)上固定有主軸齒輪(13)，且主軸齒輪(13)與設(shè)在主軸箱體(36)內(nèi)的滑移齒輪(40)相嚙合，內(nèi)側(cè)端面齒盤(19)設(shè)在與外側(cè)端面齒盤(14)相對應(yīng)的主軸箱體(36)的箱壁上，且兩者能完全嚙合。
在主傳動機構(gòu)部分(參見附圖2的點劃線部分)，由主軸電機－－交流變頻電機(23)通過包括電磁離合器M1、M2在內(nèi)的齒輪傳動鏈而傳動滑移齒輪(40)。通過電磁離合器M1和M2的開合，在不改變主軸電機(23)的轉(zhuǎn)速下，可實現(xiàn)機械式多檔變速。
在轉(zhuǎn)塔頭軸向位移機構(gòu)部分(參見附圖2)，在立柱(5)上部設(shè)有斜楔(26)；在主軸箱體(36)的上部設(shè)有支架(28)，通過鉸鏈芯軸(27)，使鉸鏈(24)與支架(28)構(gòu)成一組可轉(zhuǎn)動的鉸鏈體。在鉸鏈(24)上設(shè)有滾輪(25)，滾輪(25)在其工作狀態(tài)下與斜楔(26)貼緊，在鉸鏈(24)與主軸箱體(36)之間設(shè)有拉簧，從而構(gòu)成一組增力裝置。撞桿(29)設(shè)在主軸箱體(36)頂部的孔內(nèi)，且可作軸向自由移動。撞桿(29)的上端，頂住鉸鏈(24)其下端則頂在杠桿(32)的長臂的端部。在撞桿(29)的下部套裝有壓簧(30)。杠桿(32)通過芯軸(21)、杠桿架(22)固定在主軸箱體(36)上。杠桿(32)的短臂端則與設(shè)在主軸箱體(36)的內(nèi)凸臺孔內(nèi)的中間軸(16)接觸。中間軸(16)與轉(zhuǎn)塔頭體(15)固定聯(lián)結(jié)。中間軸(16)可沿軸向滑移。碟形壓簧(49)套裝在中間軸(16)上，且處在主軸箱體(36)的內(nèi)凸臺和擋板(54)之間。擋板(54)與中間軸(16)為固定聯(lián)結(jié)。
d)在撥叉聯(lián)動機構(gòu)部分(參見附圖2)，調(diào)節(jié)螺母(31)的上端頂住杠桿(32)，而其下端則擰在觸桿(34)的上端，擰動調(diào)節(jié)螺母(31)可作間隙調(diào)整。觸桿(34)裝設(shè)在固定在主軸箱體(36)上的支座(33)的孔內(nèi)，且可作軸向自由滑動。觸桿(34)的下端頂在杠桿(38)的一端部。杠桿(38)通過芯軸(37)裝設(shè)在主軸箱體(36)上，撥叉(52)的一端與杠桿(38)為動聯(lián)結(jié)，撥叉(52)的另一端則配裝在滑移齒輪(40)的槽內(nèi)，在滑移齒輪(40)的上端面與主軸箱體(36)的凸臺之搭子之間，設(shè)有復(fù)位壓簧(39)。
在轉(zhuǎn)塔頭定位保護裝置部分(參見附圖2、3、5)，接近開關(guān)(18)裝在支架(20)上，支架(20)裝在設(shè)在中間軸(16)上的擋板(54)上，感應(yīng)塊(17)的塊數(shù)為6塊，與主軸(12)的根數(shù)相等。且在以中間軸為中心的同一半徑的圓線上相間60°均布，感應(yīng)塊(17)壓裝在轉(zhuǎn)塔頭體(15)上，且與接近開關(guān)(18)相對應(yīng)。感應(yīng)塊(17)與接近開關(guān)(18)之間的工作間隙為≤5mm。
本實用新型的工作過程是(參見附
圖1、2、3、4)，當(dāng)微機控制系統(tǒng)(10)下指令令Z軸步進電機(6)作退刀轉(zhuǎn)動，主軸箱(7)向上移動，鉸鏈(24)在斜楔(26)的作用下迫使撞桿(29)壓下，推動杠桿(32)，使中間軸(16)沿軸向外移，從而使內(nèi)側(cè)端面齒盤(19)與外側(cè)端面齒盤(14)脫開。與此同時，杠桿(32)推動調(diào)節(jié)螺母(31)、觸桿(34)和杠桿(38)，通過撥叉(52)而使滑移齒輪(40)與主軸齒輪(13)嚙合脫開。至此轉(zhuǎn)塔頭體(15)便處在可自由轉(zhuǎn)動狀態(tài)。
當(dāng)微機控制系統(tǒng)(10)幾乎在同時(或稍后)下指令，令步進電機(9)轉(zhuǎn)動，而通過蝸桿(46)、蝸輪(41)和齒輪(43)，傳動設(shè)在轉(zhuǎn)塔頭體(15)的且與外側(cè)端面齒盤(14)成一體的圓柱齒輪，使轉(zhuǎn)塔體(15)轉(zhuǎn)過60°而完成換刀動作。若有欠到位或過到位的狀態(tài)發(fā)生，則定位保護裝置便可通過接近開關(guān)(18)，給微機控制系統(tǒng)發(fā)回信號而得以糾正。
當(dāng)換刀動作正確無誤地完成后，微機控制系統(tǒng)(10)下指令作工作復(fù)位動作，隨著主軸箱(7)下降，鉸鏈(24)、滾輪(25)與斜楔(26)脫開，在壓簧(39)、(49)、(30)等作用下，中間軸(16)向內(nèi)滑移，外側(cè)端面齒盤(14)和內(nèi)側(cè)端面齒盤(19)嚙合，滑移齒輪(40)與主軸齒輪(13)嚙合。主軸箱(7)繼續(xù)下移作工作進給，新主軸(12)開始工作。
本實用新型的實施例同如上描述，其有關(guān)參數(shù)為交流變頻電機系采用嘉興電機廠生產(chǎn)的YVP112M型，其功率為4KW。變頻器(51)系采用日本三菱公司的產(chǎn)品，功率容量為5.5KW，變頻范圍為10HZ～120HZ，其相應(yīng)的主軸工作轉(zhuǎn)速為50r.p.m～2000r.p.m，在實際應(yīng)用中以＞40HZ為最佳。有6根主軸6把刀，主軸直徑為45mm，其最佳鉆孔直徑為，鑄鐵件＜40mm，鋼制件＜30mm。
本實用新型的主軸電機(23)，轉(zhuǎn)塔頭步進電機(9)、Y軸步進電機(11)、Z軸步進電機(6)、X軸步進電機(2)，均可改用伺服電機。但其售價將會非常昂貴。例如，主軸單元采用了伺服電機，其造價就比采用步進電機要高出10倍。
權(quán)利要求1.一種數(shù)控轉(zhuǎn)塔式鉆床，由底座(1)、十字滑臺(3)、工作臺(4)、立柱(5)、具有主軸電機(23)的主軸箱(7)、換刀裝置(8)和微機控制系統(tǒng)(10)等部分組成，其特征在于，所說的換刀裝置(8)為多主軸轉(zhuǎn)刀式結(jié)構(gòu)，而該多主軸轉(zhuǎn)刀式結(jié)構(gòu)又由轉(zhuǎn)塔頭機構(gòu)，主傳動機構(gòu)，轉(zhuǎn)塔頭軸向位移機構(gòu)，撥叉聯(lián)動機構(gòu)組成a)所說的轉(zhuǎn)塔頭機構(gòu)，由步進電機(9)、轉(zhuǎn)塔頭體(15)、蝸輪(41)、蝸桿(46)、減速箱(42)、齒輪軸(45)、齒輪(43)、主軸齒輪(13)、與圓柱形齒輪成一體的外側(cè)端面齒盤(14)、主軸(12)、內(nèi)側(cè)端面齒盤(19)等組成，且步進電機(9)固裝在主軸箱體(36)的側(cè)壁上，蝸輪(41)和蝸桿(46)兩者通過減速箱(42)安裝在主軸箱體(36)內(nèi)，蝸桿(46)與步進電機(9)輸出軸固定聯(lián)結(jié)，蝸輪(41)與齒輪軸(45)的一端為固定聯(lián)結(jié)，設(shè)在齒輪軸(45)另一端的齒輪(43)，與固定設(shè)在轉(zhuǎn)塔頭體(15)上的且與外側(cè)端面齒盤(14)成一體的圓柱齒輪相嚙合，在轉(zhuǎn)塔頭體(15)的圓周上，至少均布有3個主軸(12)，在主軸(12)上固定聯(lián)結(jié)有主軸齒輪(13)，且主軸齒輪(13)與設(shè)在主軸箱體(36)內(nèi)的滑移齒輪(40)相嚙合，內(nèi)側(cè)端面齒盤(19)設(shè)在與外側(cè)端面齒盤(14)相對應(yīng)的主軸箱體(36)的箱壁上；b)所說的主傳動機構(gòu)，由主軸電機(23)，通過齒輪傳動鏈，而傳動滑移齒輪(40)；c)所說的轉(zhuǎn)塔頭軸向位移機構(gòu)，由固定在立柱(5)上部的斜楔(26)，設(shè)在主軸箱體(36)上部的支架(28)、鉸鏈芯軸(27)、鉸鏈(24)以及滾輪(25)組成的斜面增力裝置，撞桿(29)，杠桿架(22)，芯軸(21)，杠桿(32)，中間軸(16)，支架(20)，碟形壓簧(49)和擋板(54)等組成，且撞桿(29)設(shè)在主軸箱體(36)的孔內(nèi)，撞桿(29)可作軸向移動，杠桿(32)通過芯軸(21)、杠桿架(22)固定在主軸箱體(36)上，杠桿(32)的長臂與撞桿(29)的下端接觸，撞桿(29)的上端頂住鉸鏈(24)，而杠桿(32)的短臂端則與設(shè)在主軸箱體(36)凸臺孔內(nèi)的中間軸(16)接觸，中間軸(16)與轉(zhuǎn)塔頭體(15)固定聯(lián)結(jié)，中間軸(16)可沿軸向滑動，碟形壓簧(49)套裝在中間軸(16)上，且處在主軸箱體(36)的凸臺和擋板(54)之間，擋板(54)與中間軸(16)為固定聯(lián)結(jié)；d)所說的撥叉聯(lián)動機構(gòu)，由滑移齒輪(40)、調(diào)節(jié)螺母(31)、支架(33)，觸桿(34)、芯軸(37)、杠桿(38)、撥叉(52)、壓簧(39)等組成，且調(diào)節(jié)螺母(31)的上端與杠桿(32)接觸，而其下端則擰在觸桿(34)的上端，觸桿(34)裝設(shè)在固定在主軸箱體(36)上的支座(33)的孔內(nèi)，觸桿(34)的下端與杠桿(38)接觸，杠桿(38)通過芯軸(37)裝設(shè)在主軸箱體(36)上，撥叉(52)的一端與杠桿(38)為動聯(lián)結(jié)，撥叉(52)的另一端配裝在滑移齒輪(40)的槽內(nèi)，在滑移齒輪(40)的上端面與主軸箱體(36)的凸臺之間設(shè)有復(fù)位壓簧(39)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)控轉(zhuǎn)塔式鉆床，其特征在于，所說的設(shè)在主軸箱(7)部分的主軸電機(23)，為交流變頻電機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的數(shù)控轉(zhuǎn)塔式鉆床，其特征在于，還設(shè)有轉(zhuǎn)塔頭體(15)定位保護裝置，該定位保護裝置由支架(20)、接近開關(guān)(18)和感應(yīng)塊(17)組成，而接近開關(guān)(18)裝在支架(20)上，支架(20)裝在設(shè)在中間軸(16)上的擋板(54)上，感應(yīng)塊(17)的塊數(shù)與主軸(12)的根數(shù)相等，且在以中間軸(16)為中心的同一半徑的圓線上均勻分布，感應(yīng)塊(17)壓裝在轉(zhuǎn)塔頭體(15)上，且與接近開關(guān)(18)相對應(yīng)。
專利摘要本實用新型公開了一種具有多主軸轉(zhuǎn)刀式換刀裝置的數(shù)控轉(zhuǎn)塔式鉆床。它是在目前類似ZH5125型鉆削中心的基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上作改進而成的。而所說的多主軸轉(zhuǎn)刀式換刀裝置，是由轉(zhuǎn)塔頭機構(gòu)、主傳動機構(gòu)、轉(zhuǎn)塔頭軸向位移機構(gòu)和撥叉聯(lián)動機構(gòu)等四部分組成。本實用新型具有中低速切削力大，換刀速度快，成本低，售價便宜等特點。特別適宜于中低速加工中等精度的工件，是國內(nèi)一般機械加工生產(chǎn)廠家，實現(xiàn)鉆削加工自動化的一種理想設(shè)備。
文檔編號B23B39/00GK2177552SQ93237870
公開日1994年9月21日 申請日期1993年10月30日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月30日
發(fā)明者張明祖, 尤國強 申請人:常州機床總廠