專利名稱：一種數控式鉆床的制作方法
技術領域：
本發明屬于機械加工技術領域，涉及一種機加工用鉆孔設備，具體的說是一數控式鉆床。
背景技術：
鉆床是一種主要在工件上加工孔的機床，可分為立式鉆床、臺式鉆床、臥式鉆床和 搖臂鉆床。鉆床在結構上主要由主軸、主軸箱、主電動機等組成，所述鉆頭裝配在所述主軸下端，所述主軸豎直設置在主軸箱內。主軸箱安裝在一立柱上，立柱下端有底座，主軸上端設有皮帶輪，主電動機設置在主軸箱后部，輸出軸與主軸平行，主電動機輸出軸端部亦設有皮帶輪，與主軸上端皮帶輪盤由傳動皮帶聯動，構成鉆頭主運動的傳動機構。一般小型臺式鉆床的工作臺面直接在底座上加工形成。而立式鉆床則一般相對臺式鉆床更高，會在底座上方另設專門的工作臺面。搖臂式鉆床主要為大型鉆床，加工范圍大，與普通臺式或立式鉆床相比，其主軸箱在搖臂上不僅可繞立柱旋轉還可以相對移動。早期鉆床的主電機主要由手動開關控制，進給運動則由手動驅動進給傳動機構來完成。隨著伺服驅動技術的面世，數控技術在機床控制上得到了廣泛應用。數控鉆床在傳統轉床基礎上，加入了用于驅動進給傳動機構的伺服步進電機及用于控制伺服電機和各路電氣開關的控制器。在現有數控鉆床中，主軸進給速度和進給量的控制，主要通過控制伺服電機的轉速和轉數(旋轉角)來實現，歸位動作則由伺服電機反轉完成。但進給量是一個相對值，要保證精確的加工深度，需要盡可能提高主軸初始位(零進給位)的定位精度。對此，要提高初始位精度主要有兩個改進方向，其一，改進進給傳動機構，提高進給傳動機構的傳動精度，以縮減傳動系統正向傳動與反向傳動的差異。其二，增加初始位定位機制。由于臺鉆的進給傳動機構多采用齒輪傳動，提高各聯動部件精度，實現相嚙合齒牙之間的間隙無限縮小，難度相對較大。現有數控臺鉆大都選擇后者，即，在靠近主軸下端的位置設置一定位用感應開關，與控制器相連，該定位用感應開關的感應頭正對主軸軸心。其原理是，當有鐵塊靠近感應頭時，鐵塊干擾感應電感的磁場，引起電感內電流變化。所述定位用感應開關至少在主軸開始復位時，開始工作，當主軸套筒下端的凸臺上升到感應開關的感應頭正對的位置，感應開關被觸發，立即傳送信號至控制器，控制器響應并停止伺服電機，復位完成。現有定位用感應開關的設置，主要有兩點不足，一、感應開關設置在主軸箱下方，離鉆頭較近，在工件加工過程中，由鉆頭帶起的鐵屑偶爾從感應開關的感應頭前飛過時，會導致感應開關誤動作。二、由鉆頭帶起的工件碎屑在鉆頭高速旋轉的帶動下呈鞭狀高速旋轉，具有很大的撞擊力。一方面，因為感應開關設置在主軸箱下方，一旦被鐵屑擊中，很容易導致損壞；另一方面，由于現有感應開關一般設置在固定于主軸箱下方支撐板上，考濾到感應開關本身重量很輕，為了減少成本，該支撐板均采用較薄的片材，當感應開關或支撐板被鐵屑擊中后，支撐板容易發生變形，進而導致感應開關位置變化，或偏離主軸，最終失靈，或偏向主軸，與主軸套筒相撞損壞。三、由于感應開關暴露在外，當時間久后，環境中的灰塵在感應頭上積聚過多時，會導致感應開關失靈，因此需要操作人員定期清潔感應開關，給操作人員帶來很大麻煩。此外，現有數控臺式鉆床的進給機構多采用齒輪軸配合齒條的結構，齒輪軸與減速變速器輸出軸通過孔鍵配合結構或法蘭等連接件同軸連接。由于現實中安裝精度，加工精度有限，齒輪軸與減速變速器輸出軸同軸度精確度不足，這使得在運行過程中，由兩者不百分百同軸，連接部件或連接件之間會發生微小變形，一方面，容易導致連接部位或連接件容易損耗。另一方面，會產生一定的噪音。為了適應不同材質的工件的加工，一般鉆床都配置有主軸調速功能，最常見做法是將主軸皮帶輪及主電機皮帶輪均換為由直徑不同的多個皮帶輪組成的皮帶輪盤。選擇不同的皮帶輪，來改變主電機輸入軸與主軸之間的傳動比，實現主軸轉速的調整。對于傳統的手工進給的轉床來說，操作人員可以根據加工情況，控制進給速度。而對于自動控制進給的數控鉆床來說，其進給速度則一般由控制器通過采樣主軸轉速來控制。現有技術中，在下罩 殼上設置一測速感應開關，其感應頭對應在所述主軸皮帶輪盤下方，所述皮帶輪盤下方設有旋轉時經過測速感應開關感應區的感應塊，所述皮帶輪盤每轉一圈，所述感應塊從測速感應開關上方經過一次，所述測速感應開關被觸發一次。其缺點是一方面，所述下罩殼為不承重件，主要起美觀和防塵等作用。為了減少成本，下罩殼一般采用很薄的鐵片制成，在受到碰撞時，容易發生變形。而感應開關為精密器件，其感應距離一般設置在1-2_左右，現有技術中將測速感應開關設置在薄鐵片制成的下罩殼上，當下罩殼受碰撞發生變形，或者感應開關與感應塊碰撞破損，或感應開關偏離感應塊失靈。另一方面，設置于下罩殼的測速用感應開關下端從下罩殼伸出暴露在外面。在機床搬運或使用過程，感應開關容易受到碰撞而損壞。

發明內容
本發明的目的是為了解決現有數控臺鉆存在的上述問題，提出了一種可以有效防止鉆屑及其它雜物干擾或損壞感應開關，以達到減少誤定位，獲得更好的定位精度的效果，并且可以提高進給齒輪與減速變速器輸出軸之間的同軸度的數控鉆床。為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是一種數控式鉆床，包括立柱、主軸、主電機，所述立柱下端固定在一底座上,上部設主軸箱，所述主軸箱上設方設有鉆床上罩殼和下罩殼，所述主電機設置在所述主軸箱后方，所述主電機輸出軸與所述主軸平行，上端伸入所述上罩殼內，其上設有主動皮帶輪盤，一從動皮帶輪盤安裝在一花鍵套上，所述花鍵套通過軸承豎直設置在所述主軸箱前部上方；一側面設有齒條的主軸套筒豎直且可滑動地設置在所述主軸箱前部所述花鍵套正下方；所述主軸通過軸承裝配在所述主軸套筒內，其上端與所述花鍵套內孔通過花鍵配合，下端從主軸箱下方伸出，可裝配鉆夾頭，所述主動皮帶輪盤與從動皮帶輪盤通過皮帶聯動。所述主軸箱一側設電控箱，內設控制器，另一側設電機箱，內設步進電機和與所述步進電機連接的減速變速器。其特征在于，所述減速變速器包括一蝸輪蝸桿機構，一進給軸一端裝配在所述減速變速器的蝸輪軸孔內，另一端伸入所述主軸箱，其上對應所述主軸套筒側面齒條的部位設有與所述具條配合的進給齒輪；一用于檢測所述主軸軸向位置的與所述控制器相連的定位用感應開關設置在所述主軸箱側壁上,其上感應頭對應所述主軸套筒側面開設的一段豎向定位槽。所述主軸套筒外圓周面到所述定位感應開關的感應頭的最小距離小于所述定位感應開關的感應距離，所述定位槽底面到所述定位感應開關的感應頭的距離大于所述定位感應開關的感應距離。在所述主軸上行復位過程中，當所述定位槽隨主軸上行至其下端棱臺正對定位用感應開關的感應頭時，所述控制器停止步進電機完成復位。一測速用感應開關設置在所述主軸箱頂壁上，其上感應頭對應所述從動輪盤下方，所述從動輪盤下表面設有感應塊，所述感應塊的旋轉路徑經過測速用感應開關正上方。所述從動輪盤下表面到所述測速用感應開關的感應頭的距離大于所述測速用感應開關的感應距離，所述感應塊到所述測速用感應開關的感應頭的最小距離小于所述測速用感應開 關的感應距離。所述感應塊每一次從測速用感應開關上方經過，測速用感應開關被觸發一次。本發明的優點在于I、所述進給齒輪裝配或加工在進給軸上，進給軸直接裝配在所述減速變速器的蝸輪軸孔內，省略了減速變速器輸出軸的使用，與現有技術中通過孔鍵等配合結構或法蘭等連接件連接齒輪軸與減速變速器輸出軸的結構相比，可以避免在安裝與加工精度不足時齒輪軸與減速變速器輸出軸同軸度低，進而導致連接部位或連接件損耗高，運行噪音大等問題，可以有效保證進給齒輪與減速變速器的蝸輪同軸，具有設備運行平穩，損耗低和運行噪首小等優點。2、本發明將用于檢測主軸軸向位置的感應開關設置在主軸箱側壁上，一方面，可以有效保護感應開關、避免因距離鉆頭近而受到鉆屑的影響而產生誤動作、同時有效避免受鉆屑撞擊損壞，還可以有效避免環境中的灰塵粘附于感應開關感應頭表面影響感應開關靈敏度，避免不必要的損耗。另一方面，在主軸套筒上設與所述感應開關對應的專門用于定位的豎向定位槽。所述專門的定位槽可以根據感應開關特點設計最適當的形狀或結構，為更進一步提高定位精度提供了有利條件。第三方面，主軸箱為承重件，一般由鑄鐵鑄造而成，一般不會因搬運、使用等過程中碰撞而發生變形，定位用感應開關設置在主軸箱側上，穩定性極好。第四方面，定位用感應開關設置在主軸箱側上，省去了現有技術中的支撐板部件，不僅節省了成本，還簡化了裝配程序。3、本發明將用于檢測主軸轉速的感應開關設于在主軸箱頂壁上，一方面，具有極好的移定性，可有效避免下罩殼容易因碰撞而發生變形對感應開關帶來的影響；另一方面，設置于所述主軸箱頂壁的感應開關下端伸入所述主軸箱，可有效得到主軸箱的保護，不容易受:到撞擊等損壞。在本發明所述的鉆床中，所述進給齒輪可以是通過平鍵裝配在進給軸上的帶軸孔齒輪，也可以是在進給軸上直接加工而成的與進給軸一體成型的齒輪軸齒輪。所述感應塊可以為一個，也可以為沿周向均勻布置的兩個或多個。增加感應塊的數量可以增加采樣頻率，提高測速的精度。所述從動皮帶輪盤與所述花鍵套可以一體成型，也可以采用分體設計，所述從動皮帶輪盤中心設有與所述花鍵套外徑配合的軸孔。本發明優選后者，一體成型的結構缺點在于，安裝花鍵套與主軸箱之間的軸承時，不方便各軸承施力。分體設計可以先后裝配花鍵套和從動皮帶輪盤，能有效解決這種問題，比較便于安裝。為了更進一步方便安裝和鎖緊，作為上述分體設計一種改進，所述花鍵套外周面為錐面，所述從動皮帶輪盤的軸孔為與所述錐面相配合的錐孔。作為本發明的一種改進，所述皮帶輪盤可以由多級帶輪構成，所主動皮帶輪盤的多級帶輪直徑尺寸由上至下逐級縮小，所從動皮帶輪盤的多級帶輪直徑尺寸由上至下逐級增大。作為本發明的進一步改進，所述皮帶輪盤外輪廓呈塔形，內部設有塔形半閉空腔。如此設計的皮帶輪盤有利于節省材料。


圖I為本發明的數控式鉆床側視整體結構示意圖；圖2為本發明的數控式鉆床前視整體結構示意圖；圖3為圖I中A-A向截面圖；圖4為圖2中B-B向截面圖。
具體實施例方式下面結合一個具體實施例對本發明的設備做進一步說明。參照圖I,該圖展示的是一種小型的數控式臺鉆,包括底座19,底座19上方大部分面積為工作臺面18。底座靠近后邊的位置固定一豎直的立柱16，所述立柱16中部設有用于支撐主軸箱的凸臺27，所述立柱16的上部從主軸箱26后部穿過。所述主軸箱26前部豎直設置主軸套筒8和主軸9，所述主軸套筒8可滑動設置，后側加工有齒條13，所述主軸9位于主軸套筒8內，兩者間設上下兩個軸承。所述主軸9下端裝配有鉆夾頭(未示出)。所述主軸箱26前部上方設有花鍵套裝配孔，所述花鍵套2下端通過軸承裝置在花鍵套裝配孔內。花鍵套2上端裝配具有多級帶輪的塔形從動皮帶輪盤I。所述主軸上端伸入所述花鍵套2的內孔，與之通過花鍵滑動配合。 所述主軸箱26后側固定有主電機安裝座14，安裝座上固定主電機15，所述主電機15輸出軸7豎直朝上，上端裝配具有多級帶輪的倒立塔形主動皮帶輪盤5。所述主動皮帶輪盤與主電機輸出軸通過平鍵6固定。所述主軸箱26上方設臺鉆上罩殼3、下罩殼，所述上罩將由主動皮帶輪盤5、皮帶
4、從動皮帶輪盤2組成的主傳動機構罩于內部。參照圖2、3、4，所述主軸箱左側設電控箱20，右側設電機箱24。所述電控箱20內部設置控制器，前面設操控面板21。所述電機箱24內設步進電機和與所述步進電機連接的減速變速器25，所述減速變速器包括一組蝸輪蝸桿機構，進給軸12右端裝配在所述減速變速器25的蝸輪軸孔內，左端由主軸箱26前部下部所述主軸套筒8后方伸入，所述進給軸12與主軸箱26之間通過兩個軸承裝配。所述減速變速器輸出軸12正對所述主軸套筒后側齒條13的部位加工有與所述齒條嚙合的齒輪11。所述主軸箱26右側板對應所述主軸套筒8上部的位置固定設置一定位用感應開關23，所述主軸套筒8右側上端加工有用于定位凹槽22，所述主軸套筒復位狀態下，所述凹槽22下端棱臺正對所述定位用感應開關23的感應頭。一測速用感應開關10固定在所述主軸箱26頂壁上，上端感應頭對應所述從動皮帶輪盤I下面邊緣，所述從動皮帶輪盤I下面設兩個感應塊17。所述感應塊17在圓周上均勻分布，所述感應塊17到測速用感應開關10的感應頭的垂直距離小于感應開關的感應距離。應該理解到的是，上述實施例僅是對本發明做出的進一步說明，而非對本發明保護范圍的限定，基于本發明設計構思的各種其它具體可行方案，均應落入本發明保護范圍 內。
權利要求
1.ー種數控式鉆床，包括立柱、主軸、主電機，所述立柱下端固定在一底座上，上部設主軸箱，所述主軸箱上方設有鉆床上罩殼和下罩殼，所述主電機設置在所述主軸箱后方，所述主電機輸出軸與所述主軸平行，上端伸入所述上罩殼內，其上設有主動皮帶輪盤，一從動皮帶輪盤安裝在一花鍵套上，所述花鍵套通過軸承豎直設置在所述主軸箱前部上方；ー側面設有齒條的主軸套筒豎直且可滑動地設置在所述主軸箱前部所述花鍵套正下方；所述主軸通過軸承裝配在所述主軸套筒內，其上端與所述花鍵套內孔通過花鍵配合，下端從主軸箱下方伸出，可裝配鉆夾頭；所述主動皮帶輪盤與從動皮帶輪盤通過皮帶聯動；所述主軸箱ー側設電控箱，內設控制器，另ー側設電機箱，內設步進電機和與所述步進電機連接的減速變速器； 其特征在于，所述減速變速器包括一蝸輪蝸桿機構，一進給軸一端裝配在所述減速變速器的蝸輪軸孔內，另一端伸入所述主軸箱，其上對應所述主軸套筒側面齒條的部位設有與所述具條配合的進給齒輪；一用于檢測所述主軸軸向位置的與所述控制器相連的定位用感應開關設置在所述主軸箱側壁上，其上感應頭對應所述主軸套筒側面開設的一段豎向定位槽，當所述定位槽隨主軸上行至其下端棱臺正對所述定位用感應開關感應頭時，所述控制器停止步進電機完成復位；一測速用感應開關設置在所述主軸箱頂壁上，其上感應頭對應所述從動輪盤下方，所述從動輪盤下表面設有感應塊，所述感應塊的旋轉路徑經過測速用感應開關正上方，所述感應塊每一次從測速用感應開關上方經過，測速用感應開關被觸發一次。
2.根據權利要求I所述的數控式鉆床，其特征在于，所述進給齒輪是在所述進給軸上直接加工而成的與進給軸一體成型的齒輪軸齒輪。
3.根據權利要求I所述的數控式鉆床，其特征在于，所述從動皮帶輪盤與所述花鍵套分體設計，所述從動皮帶輪盤中心設有與所述花鍵套外徑配合的軸孔。
4.根據權利要求3所述的數控式鉆床，其特征在于，所述花鍵套外周面為錐面，所述從動皮帶輪盤的軸孔為與所述錐面相配合的錐孔。
5.根據權利要求I所述的數控式鉆床，其特征在于，所述皮帶輪盤由多級帶輪構成，所主動皮帶輪盤的多級帶輪直徑尺寸由上至下逐級縮小，所從動皮帶輪盤的多級帶輪直徑尺寸由上至下逐級増大。
6.根據權利要求5所述的數控式鉆床，其特征在于，所述皮帶輪盤外輪廓呈塔形，內部設有塔形半閉空腔。
7.根據權利要求I所述的數控式鉆床，其特征在于，所述感應塊為沿周向均勻布置的兩個或多個。
全文摘要
本發明屬于加工機械技術領域，公開了一種數控式鉆床，包括主軸、主軸箱、主電機等，所述主軸箱通過立柱設置于一底座上，所述主軸設置在所述主軸箱前部，外套裝有主軸套筒。一用于檢測所述主軸軸向位置的與所述控制器相連的定位用感應開關設置在所述主軸箱內，其上感應頭對應所述主軸套筒側面開設的一段豎向定位槽，當所述定位槽隨主軸上行至其下端棱臺正對定位用感應開關感應頭時，所述控制器停止步進電機完成復位。本發明將用于檢測主軸軸向位置的感應開關設置在主軸箱內部，可以有效保護感應開關、避免因距離鉆頭近而受到鉆屑的影響而產生誤動作或損壞、同時有效避免環境中的灰塵粘附于感應開關感應頭表面影響感應開關靈敏度，避免不必要的損耗。
文檔編號B23B47/04GK102632267SQ201210102370
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月9日 優先權日2012年4月9日
發明者卜仲超, 李太升 申請人:杭州雙龍機械有限公司