专利名称：多轴u钻群主轴箱及u钻群高速数控钻床的制作方法
技术领域：
本发明是涉及一种多轴钻钻孔加工高效机床，特别涉及一种多轴U钻群主轴箱及 U钻群高速数控钻床。
背景技术：
在传统的孔系机械加工中，麻花钻、群钻因其结构简单、成本低廉，可在摇臂钻、立 钻、多主轴组合钻床、甚至手电钻中大量应用。但随着现代机械加工向高速、高效、复合加工 方面的飞速发展，复合材料及高硬度、高强度等不易加工材料的钻孔因有了 U钻的发明得 到了根本性改变。麻花钻是通过其相对固定轴线的旋转切削以钻削工件的圆孔的工具。与 麻花钻相比，U钻的优点是1.加工效率至少是麻花钻的2-3倍；2. U钻可直接在工件上加 工，无需中心钻打引导孔；3.刀体前端装有可更换的刀片，降低了使用的成本。由于麻花钻 的转速不是很高，主要是依靠旋转切削的工作原理，对其冷却要求也不高，所以麻花钻的钻 柄通常细长，而且有较多部分可以位于主轴箱外侧。目前存在以多个麻花钻组成的钻群主 轴箱，这种多轴麻花钻主轴箱适合对加工位置精度要求不是很高的多孔面板上，与单钻相 比其加工效率显著提高，从而节省很多工作量。然而，对于加工位置精度要求较高的钻孔来 说，还是需要采用U钻加工。"U钻"由于采用不重磨螺钉固定式刀片，在加工零件时刀杆 不会缩短，因此，它的长度同"高速钢麻花钻"相比要短得多(它不需要留刃磨余量)，根据 压杆的稳定性原理，仅长度减短使其临界压力Pcr约为麻花钻的1.5倍以上，因此"U钻" 的刚性要比“高速钢麻花钻“好得多，正是由于这一点，"U钻“所加工的孔的表面质量和钻 孔的位置精度都要比“高速钢麻花钻“好得多，也正是由于它的高刚性设计，用"U钻“钻 孔时不需要用"中心钻"定位，节约了加工时间，提高了加工效率，降低了生产成本。然而， U钻的钻柄(主轴)长度同“高速钢麻花钻“相比要短得多，在高速加工中还必须考虑冷却 问题，这使得U钻的支撑部分和冷却部分直径较大，很难实现多个U转轴近距离并列的U钻 群。专利号为20092(^98240. 9的实用新型专利“麻花钻与U钻复合钻孔主轴箱”，将麻花钻 和U钻符合在一起组成钻群，适用于对不同位置精度要求的不同的加工，一定程度上提高 了加工效率。目前的现有技术中，还不存在同时将多个U钻近距离组合在一起形成的U钻 群，对于必须采用U钻加工的多孔工件，就只能逐一加工，这样的加工方式仍然不能满足高 效率高质量的工作要求。
发明内容
为克服现有技术存在的不足，本发明提供一种多轴U钻群主轴箱及U钻群高速数 控钻床。技术方案一种多轴U钻群主轴箱，该主轴箱包括箱体，在箱体后侧设有固定在钻 床上的支架，电机横卧固定在该支架上，电机的输出轴插入箱体内侧作为主传动轴，其中所 述箱体内分别竖向设置有至少三层支撑壁，最外两侧支撑壁为独立的支撑板或者为箱体的 侧壁，三个以上的U钻主轴分别通过对应的滚子轴承横向安装在各支撑壁的轴孔内，同时在每个U钻主轴的轴孔两侧壁分别安装有一个推力轴承，即在U钻主轴上分别设有凸缘和 螺纹段，在螺纹段上匹配安装有旋紧螺母，在该旋紧螺母与一侧推力轴承之间、凸缘的台阶 面与另一侧推力轴承之间分别套装有压紧套；在最靠近钻头一侧的支撑壁或者箱体侧壁的 外侧端面上还设有冷却机构，该冷却机构包括外壳和密封垫圈，其进水口向内侧设有水路 管道，该水路管道与U钻内冷却管道连通；还包括与U钻主轴传动的辅轴，电机输出轴上安 装有主驱动齿轮，该主驱动齿轮与邻近的U钻主轴或辅轴上的齿轮匹配啮合并传动连接， 各主轴和辅轴依次通过对应的层齿轮匹配啮合传动连接。在最靠近钻头一侧的支撑壁轴孔中安装的滚子轴承的内圈为锥形，在U转主轴上 设有与该锥形内圈匹配的锥形凸缘，该锥形凸缘与锥形内圈之间通过压紧机构紧密压合在一起。所述压紧机构包括锁紧螺母，顶压短轴，垫环，顶套，其中锁紧螺母安装在U钻主 轴的螺纹段上，左侧均布的顶推短轴安装在压紧螺母的让位孔中，顶套套装在推力轴承和 主轴之间，垫环位于左侧顶推短轴和顶套之间，右侧均布的顶推短轴安装在压紧套的让位 孔中。所述冷却机构采用至少两层密封结构，冷却机构的外壳由两段组合而成，靠内侧 的外壳通过螺栓固定在支撑壁的外侧面上，并且该外壳的内径与主轴之间套装有次道密封 圈；靠外侧的外壳与靠内外壳匹配对接并通过螺栓固定在一起，该靠外的外壳内径与主轴 之间也套装有首道密封圈，在两道密封垫圈之间设有甩水口。电机输出轴0轴与第二十辅轴在第V齿轮层啮合传动，第二十辅轴与第十九辅轴 在第IV齿轮层啮合传动，第十九辅轴在第III齿轮层与第十主轴啮合传动，同时第十九辅轴 在第II齿轮层与第十二主轴啮合传动，第十主轴在第III齿轮层与第二十二辅轴啮合传动， 第二十二辅轴在第II齿轮层与第八主轴啮合传动，第八主轴在第II齿轮层与第二十一辅轴 啮合传动，第二十一辅轴在第I齿轮层与第九主轴啮合传动，第九主轴在第I齿轮层与第 十八辅轴啮合传动，第十八辅轴在第II齿轮层与第十一主轴啮合传动，第十一主轴在第III 齿轮层与手柄轴啮合传动，手柄轴在第III齿轮层与第一主轴啮合传动；第十九辅轴在第II 齿轮层与第十二主轴啮合传动，第十二主轴在第I齿轮层与第十四辅轴啮合传动，第十四 辅轴在第I齿轮层与第二辅轴啮合传动，第十四辅轴在第V齿轮层与第十五辅轴啮合传 动，第十五辅轴在第V齿轮层与第十六辅轴啮合传动，第十六辅轴在第I齿轮层与第三主 轴啮合传动，第十六辅轴在第II齿轮层与第五主轴啮合传动，第五主轴在第II齿轮层与第 二十三辅轴啮合传动，第二十三辅轴在第I齿轮层与第七主轴啮合传动，第七主轴在第I 齿轮层与第二十四辅轴啮合传动，第二十四辅轴在第II齿轮层与第六主轴啮合传动；第三 主轴在第III齿轮层与第十七辅轴啮合传动，第十七辅轴在第III齿轮层与第四主轴啮合传 动。一种U钻群高速数控钻床，包括机床底座，横向滑台，纵向滑台，水冷机构和接屑 器，还包括所述的多轴U钻群主轴箱，该多轴U钻群主轴箱的支架固定在横向滑台上，横向 滑台与机床底座之间通过导轮和导轨滑动连接，横向滑台的驱动电机安装在机床底座的一 端，其输出轴上安装有螺纹杆，该螺纹杆与多轴U钻群主轴箱支架底部的螺母套管匹配连 接；纵向的数控滑台包括一个底座，该底座的下端固定在机床底座上，该底座上端与数控滑 台移动部分通过导轮和导轨配合滑动；在纵向的数控滑台上安装有可以控制的工件夹具。
横向滑台的驱动电机包括两部分，第一部分是将螺纹杆直接与电机输出轴传动连 接；另一部分是用另一电机通过减速器后与螺纹杆传动连接，两驱动根据进度选择使用。纵向数控滑台的一端还设有用于定位或者固定数控滑台调整斜铁。本发明的有益效果1、本发明在全面掌握新型钻孔加工刀具---U钻的加工工艺 性能、参数的基础上，设计出多主轴U钻主轴箱结构，并按照U钻加工特性对主轴结构的要 求，设计了多个U钻主轴在一个主轴箱内的结构。实现了多主轴U钻高速高效钻孔加工，既 可保证孔位置精度，又提高了孔加工光洁度，延长了刀具耐用度，变相降低了加工成本。2、本发明适用于加工汽车转向节(零件材质40MnB或40Cr)大盘面上钻孔时，设 计了这种多主轴U钻加工机床，通过用户验证性使用，性能良好，既保证了工件加工精度又 使加工效率和刀具耐用度大大提高，巧妙地解决了转向节钻孔加工中的难题，有效地保证 了加工质量，并相对降低了成本，得到了试用用户的充分肯定。3、本发明通过设计在一个多轴箱内多个U钻主轴的混合布局，解决了多主轴麻花 钻加工高硬度、高强度复合材料孔系精度低、刀具不耐用、加工出的孔表面粗糙度低的问 题，通过加工汽车转向节零件大盘面上大小不一、深浅各异的多个孔加工，既有效地保证了 加工质量，又提高了加工效率和刀具耐用度。是现代高效专用机床领域内的一项革新。
图1是多轴U钻群主轴箱结构示意图2是图1的主轴箱内各主轴及传动齿轮分布结构示意图； 图3是图1中其中一个U钻主轴结构示意图； 图4是图2中的第十三辅轴结构示意图； 图5是图2中第二十辅轴与电机输出轴0轴的传递关系示意图； 图6是图2中第十七或第十八或第二十一辅轴的结构示意图； 图7是图2中第二十五或第二十六油泵轴结构示意图； 图8是多轴U钻群主轴箱侧面结构示意图； 图9是图8的俯视结构示意图； 图10是图8的P向示意图。图中标号0轴为电机输出轴，标号1 一 12分布为U钻主轴，标号13—对分布为辅 轴，其中标号13还为手柄轴，标号25 J6为油泵轴，1001为侧视的U钻主轴，1002为螺纹段 1003为推力轴承，1004为压紧螺母，1005为压紧套，1006为凸缘，1010为U钻头，1011为第 十三辅轴，1014为支撑垫圈，1015为防水密封圈，1016为0型密封圈，1017为第20辅轴， 1018为主动齿轮，1019为第十七辅轴，1020为低25辅轴，1021为第一支撑壁，1022为第二 支撑壁，1023为第三支撑壁，1024为备用孔及封盖，标号1061、1062、1063分布为滚子轴承， 其中1063为圆柱滚子轴承，1071为锁紧螺母，标号1072和1075分布为顶压短轴，1073垫 环，1074为顶套，1101为机床底座，1102为横向滑台，1103为纵向滑台，1104为机壳，1105 为多轴U钻群主轴箱，1106为电机，1107为定位板，1108为纵向驱动电机，1109为支架， 1110为导轨后防护，1111为导轨前防护，1112为排屑器，1113为夹具部件，1114为水冷机 构，1115为起重孔及盖，1116为操作面板，1117为横向快速驱动电机，1118为横向慢速驱动 电机，1119为减速器，1120为调整斜铁，1121为排屑器电机，1122为冷却泵，1123为冲屑泵，
6标号1201—1205分布为第I、II、III、IV、V排齿轮，1901为冷却外壳靠近内侧的部分，1902 为冷却外壳靠近外侧的部分，1903为挡片，1904为首道密封圈，1905为末道密封圈，1906为 甩水口，1907为进水口，1910为螺钉，1911和1912为螺栓。
具体实施例方式
实施例一参见图1一图7，一种多轴U钻群主轴箱，该主轴箱包括箱体，在箱体后侧设 有固定在钻床上的支架，电机横卧固定在该支架上，电机的输出轴插入箱体内侧作为主传 动轴，在图中用0轴表示。其中所述箱体内分别竖向设置有三层支撑壁，其中在外两侧支 撑壁可以是箱体侧壁，多个U钻主轴分别通过三个对应的轴承横向安装在各支撑壁的轴孔 内，在图中靠近电机的支撑壁为标号1021，中间支撑壁为1022，靠近钻头一侧的支撑壁为 1023，通过多个支撑壁和多个轴承的支撑结构能够提高中心轴的稳定性，采用以上支撑结 构，每个U钻主轴的长径比(长度与最大直径比)最大达到9，U钻主轴跨距大，使U钻主轴 满足细长而稳定的要求。每个U钻主轴根据支撑和传动的情况可以分为支撑部分和传动部 分，从图中可以看出，支撑部分主要体现在支撑壁1023的支撑，另外支撑壁1021和支撑壁 1022是对传动部分的支撑。在支撑壁1023上，同时还设有用于安装主轴的推力轴承，具体 结构是在轴孔的两侧壁分别安装有一个推力轴承1003，在U钻主轴上分别设有凸缘和螺 纹段，并且推力轴承位于所述凸缘和螺纹段之间，在螺纹段上匹配安装有旋紧螺母，在该旋 紧螺母与一侧推力轴承之间、凸缘的台阶面与另一侧推力轴承之间分别套装有压紧套，通 过调节旋紧螺母使整个主轴压紧固定在轴孔上，从而保持U钻主轴能够克服强大的轴向压 力。另外，各轴承尤其是位于支撑壁1023的轴孔内的滚子轴承和推力轴承，配有润滑油路， 图中显示本实施例的供油管路采用双油泵供油，满足高速旋转的U钻群润滑需求。本实施例中，位于支撑壁1023轴孔内的滚子轴承内圈为锥形孔(位于钻头端口径 较大)，与该锥形孔匹配安装的锥形凸缘，利用特别设计的压紧机构将该锥形凸缘与锥形的 轴承内圈紧密压合在一起。该压紧机构包括螺纹段和滚子轴承内圈之间的锁紧螺母，三个 7131短轴，垫环，顶套，三个7127短轴依次传递连接。该锁紧螺母安装在所述螺纹段上，三 个7131短轴安装在压紧螺母1004的让位孔中，顶套套装在推力轴承和主轴之间，垫环位于 三个7131短轴和顶套之间，三个7127短轴安装在压紧套1005的让位孔中。通过凸缘和滚 子轴承内圈的锥形孔，以及压紧机构提供的轴向压力，U钻主轴和圆柱滚子轴承之间存在 径向压力，保证旋转精度。本实施例中，支撑壁1023起到隔绝主轴箱内外的作用，位于支撑壁1023内侧的主 轴部分被密封。在支撑壁1023的外侧端面上还设有冷却机构，该冷却机构包括外壳和密封 垫圈等结构。具体地，在本实施例中，冷却机构的外壳由两段组合而成，靠内侧(紧贴支撑壁 1023)的外壳通过螺栓固定在支撑壁1023的外侧面上，并且该外壳的内径与主轴之间套装 有密封圈1906。靠外侧的外壳与靠内外壳匹配对接并通过螺栓固定在一起，该靠外的外壳 内径与主轴之间也套装有密封圈，从而具有双重密封结构。在本实施例中，靠外的外壳内径 上套装双密封圈1904，其外端面上还固定有压片1903用于保持密封圈不外漏，进水口位于 该双密封圈之间，进水口向内侧设有水路管道，该水路管道与U钻内冷却管道连通。同时 在密封圈1906和密封圈1904之间设有甩水口，依靠该甩水口，即使第一道密封圈(密封圈 1904)发生漏水的情况，漏去的水份也会被甩出，这种结构可以有效解决因密封圈磨损而漏 水情况，保证充分冷却又起到很好的密封效果。
上述结构能够使任一 U钻主轴都保持较大的长径比，U钻主轴最大直径可以尽量 缩小，再配合合理的冷却及密封结构，使多个U钻主轴可以同时相邻安装，多U钻主轴安装 后形成多层支撑壁的蜂窝状箱式高强度结构，有效保持各U钻主轴的径向稳定。本实施例中，作为携带U钻钻头的U钻主轴有12个，分别为标号1至标号12。另 外还有作为过渡传动的辅轴有12个，分别为标号13至M，其中辅轴13还是手柄轴。同时 还设有两个油泵轴25、26。U钻主轴的传动部分位于支撑壁1021和支撑壁1022之间，由三 层齿轮作为传递层I、11、111，每个主轴上分别有一层或者间隔的两侧齿轮，辅轴作为传动 轴，有位于支撑壁1021和支撑壁1022之间的三层齿轮层I、II、III和位于支撑壁1021之外 的两层齿轮层IV、V。从图中可以看出，电机输出轴0轴与辅轴20在第V齿轮层啮合传动，辅轴20与辅 轴19在第IV齿轮层啮合传动，辅轴19在第III齿轮层与主轴10啮合传动，同时辅轴19在第 II齿轮层与辅轴12啮合传动，主轴10在第III齿轮层与辅轴22啮合传动，辅轴22在第II齿 轮层与主轴8啮合传动，主轴8在第II齿轮层与辅轴21啮合传动，辅轴21在第I齿轮层与 主轴9啮合传动，主轴9在第I齿轮层与辅轴18啮合传动，辅轴18在第II齿轮层与主轴 11啮合传动，主轴11在第III齿轮层与手柄轴13啮合传动，手柄轴13在第III齿轮层与主轴 1啮合传动；辅轴19在第II齿轮层与主轴12轴啮合传动，主轴12在第1齿轮层与辅轴14 啮合传动，辅轴14在第1齿轮层与主轴2啮合传动，辅轴14在第V齿轮层与辅轴15啮合 传动，辅轴15在第V齿轮层与辅轴16啮合传动，辅轴16在第I齿轮层与主轴3啮合传动， 辅轴16在第II齿轮层与主轴5啮合传动，主轴5在第II齿轮层与辅轴23啮合传动，辅轴23 在第I齿轮层与主轴7啮合传动，主轴7在第I齿轮层与辅轴24啮合传动，辅轴M在第II 齿轮层与主轴6啮合传动；主轴3在第III齿轮层与辅轴17啮合传动，辅轴17在第III齿轮层 与主轴4啮合传动。根据以上结构，各主轴及主要辅轴传动链如下 1#主轴传动连如下
0轴(IOOOrpm) — V排齿轮沈/26 — 20轴一IV排齿轮36/36 — 19轴一III排齿轮 46/26 — 10 轴一III排齿轮 26/46 — 22 轴一II 排齿轮 43/ — 8 轴一II 排齿轮 29/43 — 21 轴一I排齿轮46Λ6 — 9轴一I排齿轮26/46 — 18轴一II排齿轮43/ — 11轴一III排齿 轮29/43 — 13轴一III排齿轮43/ — 1轴
1轴转速1000 X 26/26 X 36/36 X 46/26 X 26/46 X 43/29 X 29/43 X 46/26 X 26/46 X 43 /29X29/43X43/29=1482. 8rpm
2#主轴传动连如下
0轴(IOOOrpm) — V排齿轮沈/26 — 20轴一IV排齿轮36/36 — 19轴一II排齿轮 43/29 — 12轴一I排齿轮四/43 — 14轴一I排齿轮43/29 — 2轴
2轴转速1000 X 26/26 X 36/36 X 43/29 X 29/43 X 43/29=1482. 8rpm 3#主轴传动连如下
0轴(IOOOrpm) — V排齿轮沈/26 — 20轴一IV排齿轮36/36 — 19轴一II排齿轮 43Λ9 — 12轴一I排齿轮四/43 — 14轴一V排齿轮36/36 — 15轴一V排齿轮36/36 — 16 轴一I排齿轮43/ — 3轴
3轴转速1000 X 26/26 X 36/36 X 43/29 X 29/43 X 36/36 X 36/36 X 43/29=1482. 8rpm4#主轴传动连如下
0轴(IOOOrpm) — V排齿轮沈/26 — 20轴一IV排齿轮36/36 — 19轴一II排齿轮 43Λ9 — 12轴一I排齿轮四/43 — 14轴一V排齿轮36/36 — 15轴一V排齿轮36/36 — 16 轴一I排齿轮43/ — 3轴一III排齿轮29/43 — 17轴
—III排齿轮43/29
4轴转速1000 X 26/26 X 36/36 X 43/29 X 29/43 X 36/36 X 36/36 X 43/29 X 29/43 X 43 /29=1482. 8rp
5#主轴传动连如下
0轴(IOOOrpm) — V排齿轮沈/26 — 20轴一IV排齿轮36/36 — 19轴一II排齿轮 43Λ9 — 12轴一I排齿轮四/43 — 14轴一V排齿轮36/36 — 15轴一V排齿轮36/36 — 16 轴一II排齿轮46Λ6 — 5轴
5轴转速1000 X 26/26 X 36/36 X 43/29 X 29/43 X 36/36 X 36/36 X 46/26=1769. 2rpm
6#主轴传动连如下
0轴(IOOOrpm) — V排齿轮沈/26 — 20轴一IV排齿轮36/36 — 19轴一II排齿轮 43Λ9 — 12轴一I排齿轮四/43 — 14轴一V排齿轮36/36 — 15轴一V排齿轮36/36 — 16 轴一II排齿轮46Λ6 — 5轴一II排齿轮26/46 — 23轴一I排齿轮43/ — 7轴一I排齿 轮 29/43 — 24 轴一II 排齿轮 46/26
6轴转速1000 X 26/26 X 36/36 X 43/29 X 29/43 X 36/36 X 36/36 X 46/26 X 26/46 X 43 /29X29/43X46/26=1769. 2rpm
7#主轴传动连如下
0轴(IOOOrpm) — V排齿轮沈/26 — 20轴一IV排齿轮36/36 — 19轴一II排齿轮 43Λ9 — 12轴一I排齿轮四/43 — 14轴一V排齿轮36/36 — 15轴一V排齿轮36/36 — 16 轴一II排齿轮46Λ6 — 5轴一II排齿轮26/46 — 23轴一I排齿轮43/ — 7轴
7轴转速1000 X 26/26 X 36/36 X 43/29 X 29/43 X 36/36 X 36/36 X 46/26 X 26/46 X 43 /29=1482. 8rpm
8#主轴传动连如下
0轴(IOOOrpm) — V排齿轮沈/26 — 20轴一IV排齿轮36/36 — 19轴一III排齿轮 46/26 — 10 轴一III排齿轮 26/46 — 22 轴一II 排齿轮 43/ — 8 轴
8轴转速1000 X 26/26 X 36/36 X 46/26 X 26/46 X 43/29=1482. 8rpm
9#主轴传动连如下
0轴(IOOOrpm) — V排齿轮沈/26 — 20轴一IV排齿轮36/36 — 19轴一III排齿轮 46/26 — 10 轴一III排齿轮 26/46 — 22 轴一II 排齿轮 43/ — 8 轴一II 排齿轮 29/43 — 21 轴一I排齿轮46/26 — 9轴
9轴转速1000 X 26/26 X 36/36 X 46/26 X 26/46 X 43/29 X 29/43 X 46/26 X 26/46 X 43 /29X29/43X46/26=1482. 8rpm
10#主轴传动连如下
0轴(IOOOrpm) — V排齿轮沈/26 — 20轴一IV排齿轮36/36 — 19轴一III排齿轮 46/26 — 10 轴
10轴转速1000 X 26/26 X 36/36 X 46/26=1769. 2rpm11#主轴传动连如下
0轴(IOOOrpm) — V排齿轮沈/26 — 20轴一IV排齿轮36/36 — 19轴一III排齿轮 46/26 — 10 轴一III排齿轮 26/46 — 22 轴一II 排齿轮 43/ — 8 轴一II 排齿轮 29/43 — 21 轴一I排齿轮46/26 — 9轴一I排齿轮沈/46 — 18轴一II排齿轮43/29 — 11轴
1轴转速1000 X 26/26 X 36/36 X 46/26 X 26/46 X 43/29 X 29/43 X 46/26 X 26/46 X 43 /29=1482. 8rpm
12#主轴传动连如下
0轴(IOOOrpm) — V排齿轮沈/26 — 20轴一IV排齿轮36/36 — 19轴一II排齿轮 43/29 — 12 轴
2轴转速1000 X 26/26 X 36/36 X 43/29=1482. 8rpm 13#手柄轴转速传动连如下
0轴(IOOOrpm) — V排齿轮沈/26 — 20轴一IV排齿轮36/36 — 19轴一III排齿轮 46/26 — 10 轴一III排齿轮 26/46 — 22 轴一II 排齿轮 43/ — 8 轴一II 排齿轮 29/43 — 21 轴一I排齿轮46Λ6 — 9轴一I排齿轮26/46 — 18轴一II排齿轮43/ — 11轴一III排齿 轮 29/43 — 13 轴
1 轴转速1000 X 26/26 X 36/36 X 46/26 X 26/46 X 43/29 X 29/43 X 46/26 X 26/46 X 43 /29X29/43=1000rpm
25#、26#油泵轴传动链如下
0轴(lOOOrpm)—V排齿轮洸/洸一20轴一I排齿轮32/32 — 25 (26)轴 25,26 轴转速1000X 26/26X 32/32=1000rpm 注除25 J6轴上的齿轮模数为2. 5外，其余各轴上的齿轮模数均为3。实施例二 参见图，一种U钻群高速数控钻床，包括机床底座，横向滑台(本实施例 中为机械滑台)，纵向滑台(本实施例中为数控滑台)，水冷机构和接屑器，还包括实施例一 所述的多轴U钻群主轴箱。多轴U钻群主轴箱的支架固定在横向滑台上，横向滑台与机床 底座之间通过导轮和导轨滑动连接，横向滑台的驱动电机安装在机床底座的一端，其输出 轴上安装有螺纹杆，该螺纹杆与多轴U钻群主轴箱支架底部的螺母套管匹配连接，通过该 驱动电机的旋转，横向滑台可以根据需要平移到指定位置。在本实施例中，横向滑台的驱动 电机包括两部分，一部分是将螺纹杆直接与电机输出轴传动连接，实现快速平移的目的，适 用于给进前的快速移动和退出时的快速移动，提高移动效率。另一部分是用另一电机通过 减速器后与螺纹杆传动连接，该连接结构实现慢速精确定位的目的。两驱动可以根据实际 情况选择使用。纵向的数控滑台包括一个底座，该底座的下端固定在机床底座上，该底座上端与 数控滑台移动部分通过导轮和导轨配合滑动。在纵向的数控滑台上安装有可以控制的工件 夹具，用于适时调整工件并定位。纵向数控滑台的一端还设有调整斜铁，用于定位或者固定 数控滑台。钻床外侧还包括有防护外壳，在外壳上设置有操作面板。在钻头与工件的工作区域的下方安装有接屑器，该接屑器底部带有滑轮并且其一 端安装有电机，该滑轮匹配安装在底部滑道上。水冷机构配有冷却泵和冲屑泵，其出水口位于钻头与工件的工作区域，冷却和冲屑后的废水排入接屑器中。
权利要求
1.一种多轴U钻群主轴箱，其特征是该主轴箱包括箱体，在箱体后侧设有固定在钻 床上的支架，电机横卧固定在该支架上，电机的输出轴插入箱体内侧作为主传动轴，其中所 述箱体内分别竖向设置有至少三层支撑壁，最外两侧支撑壁为独立的支撑板或者为箱体的 侧壁，三个以上的U钻主轴分别通过对应的滚子轴承横向安装在各支撑壁的轴孔内，同时 在每个U钻主轴的轴孔两侧壁分别安装有一个推力轴承，即在U钻主轴上分别设有凸缘和 螺纹段，在螺纹段上匹配安装有旋紧螺母，在该旋紧螺母与一侧推力轴承之间、凸缘的台阶 面与另一侧推力轴承之间分别套装有压紧套；在最靠近钻头一侧的支撑壁或者箱体侧壁的 外侧端面上还设有冷却机构，该冷却机构包括外壳和密封垫圈，其进水口向内侧设有水路 管道，该水路管道与U钻内冷却管道连通；还包括与U钻主轴传动的辅轴，电机输出轴上安 装有主驱动齿轮，该主驱动齿轮与邻近的U钻主轴或辅轴上的齿轮匹配啮合并传动连接， 各主轴和辅轴依次通过对应的层齿轮匹配啮合传动连接。
2.根据权利要求1所述的多轴U钻群主轴箱，其特征是在最靠近钻头一侧的支撑壁 轴孔中安装的滚子轴承的内圈为锥形，在U转主轴上设有与该锥形内圈匹配的锥形凸缘， 该锥形凸缘与锥形内圈之间通过压紧机构紧密压合在一起。
3.根据权利要求2所述的多轴U钻群主轴箱，其特征是所述压紧机构包括锁紧螺母， 顶压短轴，垫环，顶套，其中锁紧螺母安装在U钻主轴的螺纹段上，左侧均布的顶推短轴安 装在压紧螺母的让位孔中，顶套套装在推力轴承和主轴之间，垫环位于左侧顶推短轴和顶 套之间，右侧均布的顶推短轴安装在压紧套的让位孔中。
4.根据权利要求1所述的多轴U钻群主轴箱，其特征是所述冷却机构采用至少两层 密封结构，冷却机构的外壳由两段组合而成，靠内侧的外壳通过螺栓固定在支撑壁的外侧 面上，并且该外壳的内径与主轴之间套装有次道密封圈；靠外侧的外壳与靠内外壳匹配对 接并通过螺栓固定在一起，该靠外的外壳内径与主轴之间也套装有首道密封圈，在两道密 封垫圈之间设有甩水口。
5.根据权利要求1所述的多轴U钻群主轴箱，其特征是电机输出轴0轴与第二十辅 轴在第V齿轮层啮合传动，第二十辅轴与第十九辅轴在第IV齿轮层啮合传动，第十九辅轴 在第III齿轮层与第十主轴啮合传动，同时第十九辅轴在第II齿轮层与第十二主轴啮合传 动，第十主轴在第III齿轮层与第二十二辅轴啮合传动，第二十二辅轴在第II齿轮层与第八 主轴啮合传动，第八主轴在第II齿轮层与第二十一辅轴啮合传动，第二十一辅轴在第I齿 轮层与第九主轴啮合传动，第九主轴在第I齿轮层与第十八辅轴啮合传动，第十八辅轴在 第II齿轮层与第十一主轴啮合传动，第十一主轴在第III齿轮层与手柄轴啮合传动，手柄轴 在第III齿轮层与第一主轴啮合传动；第十九辅轴在第II齿轮层与第十二主轴啮合传动，第 十二主轴在第I齿轮层与第十四辅轴啮合传动，第十四辅轴在第I齿轮层与第二辅轴啮 合传动，第十四辅轴在第V齿轮层与第十五辅轴啮合传动，第十五辅轴在第V齿轮层与第 十六辅轴啮合传动，第十六辅轴在第I齿轮层与第三主轴啮合传动，第十六辅轴在第II齿 轮层与第五主轴啮合传动，第五主轴在第II齿轮层与第二十三辅轴啮合传动，第二十三辅 轴在第I齿轮层与第七主轴啮合传动，第七主轴在第I齿轮层与第二十四辅轴啮合传动， 第二十四辅轴在第II齿轮层与第六主轴啮合传动；第三主轴在第III齿轮层与第十七辅轴啮 合传动，第十七辅轴在第III齿轮层与第四主轴啮合传动。
6.一种U钻群高速数控钻床，包括机床底座，横向滑台，纵向滑台，水冷机构和接屑器，其特征是还包括权利要求1所述的多轴U钻群主轴箱，该多轴U钻群主轴箱的支架固定在 横向滑台上，横向滑台与机床底座之间通过导轮和导轨滑动连接，横向滑台的驱动电机安 装在机床底座的一端，其输出轴上安装有螺纹杆，该螺纹杆与多轴U钻群主轴箱支架底部 的螺母套管匹配连接；纵向的数控滑台包括一个底座，该底座的下端固定在机床底座上，该 底座上端与数控滑台移动部分通过导轮和导轨配合滑动；在纵向的数控滑台上安装有可以 控制的工件夹具。
7.根据权利要求6所述的多轴U钻群主轴箱，其特征是横向滑台的驱动电机包括两 部分，第一部分是将螺纹杆直接与电机输出轴传动连接；另一部分是用另一电机通过减速 器后与螺纹杆传动连接，两驱动根据进度选择使用。
8.根据权利要求6所述的多轴U钻群主轴箱，其特征是纵向数控滑台的一端还设有 用于定位或者固定数控滑台调整斜铁。
全文摘要
本发明涉及一种多轴U钻群主轴箱及U钻群高速数控钻床，主轴箱包括箱体，支架和电机，其中箱体内分别竖向设置有至少三层支撑壁，三个以上的U钻主轴分别通过对应的滚子轴承横向安装在各支撑壁的轴孔内，同时在每个U钻主轴的轴孔两侧壁分别安装有一个推力轴承，在最靠近钻头一侧的支撑壁或者箱体侧壁的外侧端面上还设有冷却机构，还包括与U钻主轴传动的辅轴，各主轴和辅轴依次通过对应的层齿轮匹配啮合传动连接。钻床包括机床底座，横向滑台，纵向滑台，水冷机构和接屑器和所述多轴U钻群主轴箱。本发明实现了多主轴U钻高速高效钻孔加工，既可保证孔位置精度，又提高了孔加工光洁度，延长了刀具耐用度，变相降低了加工成本，又提高了加工效率和刀具耐用度，是现代高效专用机床领域内的一项革新。
文档编号B23Q5/04GK102091808SQ20101060432
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者兀治军, 徐长群, 王素琴, 葛卫华, 蔡帅强 申请人:三门峡合鑫机床有限公司