专利名称：三维深孔数控钻床的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种制造化工防腐设备的专用机床，特别涉及一种主要用于换热 设备的钻孔的三维深孔数控钻床。
背景技术：
现有化工机械行业应用的主要设备有两种一种是垂直方向钻孔使用摆臂钻；另 一种是水平方向钻孔用土制或改造的钻床进行钻孔。其缺点如下1.技术水平原始落后，设备简陋、精度低，钻孔多是人工对准、人工进给。2.工件孔的位置是靠划线与模板两种形式来保证。效率低、精度差，出错率高，模 板需求量大。3.工件装加次数多，消耗时间多。如一个大型工件需要装加六次才能加工完成， 垂直孔靠摇臂钻加工，横向、纵向行程都需要两次完成，共四次。水平方向的孔需要两次装 加，先加工一个半圆，再加工另一个半圆。4.圆型工件加工需要两个设备才能加工完成。垂直方向一台，水平方向一台，独 立加工、效率低。5.工人劳动强度大。钻床的横向、纵向进行、定位、工件进给多是靠人工进行，自 动化程度低，劳动强度大，易出错。6.工况环境差。钻孔时，碳素扬尘非常大，对工人、环境污染大。 发明内容本实用新型要解决的问题是提供一种工作效率高、工作劳动强度小的三维深孔 数控钻床。为解决上述技术问题，本实用新型包括床身、工作台、龙门、钻削动力头和电气系 统，所述的龙门设在床身上，工作台可水平移动的设置在床身上，工作台和床身之间设有驱 动工作台水平移动的驱动装置I，钻削动力头有四个，其中两个钻削动力头刀具朝下的设 置在龙门的横梁上，该两个钻削动力头主轴线竖直，另外两个钻削动力头刀具正对的设置 在龙门的两立柱上，该两个钻削动力头主轴在同一个立面上，设置在横梁上的每一个钻削 动力头均设有驱动其水平移动的驱动装置II，设置在立柱上的每一个钻削动力头均设有驱 动其上下移动的驱动装置III，立柱上的钻削动力头主轴线与横梁上两钻削动力头主轴线所 在平面具有一定距离。为了使其加工速度及加工精度高，所述的钻削动力头为滑套式钻削动力头。为了便于对圆柱工件的加工，所述的设置在立柱上的两个钻削动力头均设有刀具 导向装置，刀具导向装置上设有相应钻削动力头刀具能通过的孔，刀具导向装置可水平移 动的设置在钻削动力头的套筒上，刀具导向装置和钻削动力头之间连接有驱动刀具导向装 置水平移动的驱动装置V。为了控制方便，所述的电气系统包括PLC和上位机，PLC控制各驱动装置和钻削动力头，上位机与PLC连接。本实用新型的有益效果1、本实新型工作效率高4个钻削动力头能同时加工工件，工件一次装加，4个动 力头同时加工，节省时间，可在一台设备上同时加工完成垂直、水平两个方向的孔。本实用 新型与现有技术工件装夹时间比是1 :6，本实用新型如耗时10分钟，现有技术须耗时60分 钟。钻孔时间是1 :4，本实用新型4个动力头同时加工一个工件，而现有技术是一个动力头 加工工件，时间消耗比1 :4。2、劳动强度小一个人可同时操作两台以上设备，本实用新型每人操作2台设备8 个钻削动力头，可比现有技术8个人操作8台钻床效率高，并可节约7名工人。工况环境便 于治理。不需要人工手工操作，靠计算机指令进行工件加工，工人可以远离工件，减少吸尘。3、自动化程度高，本实用新型采用11个数控轴控制4个钻削动力头，并采用特殊 的电气控制，同时加工省去了划线和模板，将工件图输入给计算机，机床自动进行定位加 工，出错少、精度高。
图1是本实用新的主视结构示意图；图2是本实用新型的右视结构示意图；图中，1、钻削动力头，2、横梁，3、立柱，4、刀具导向装置，5、工作台，6、床身，7、工 件。
具体实施方式
如图1和图2所示的一种具体实施例，它包括床身6、工作台5、龙门、钻削动力头 1、刀具导向装置4、电气系统和排屑系统。工作台5可水平移动的设置在床身6上，工作台5和床身6之间设有驱动工作台 5水平移动的驱动装置I，驱动装置I包括直线导轨、滚珠丝杠副和伺服电机，直线导轨和 伺服电机设置在床身6上，滚珠丝杠副的丝母与工作台5相固定，滚珠丝杠副的丝杠与伺服 电机的输出轴连接。伺服电机驱动丝杠转动，从而带动工作台5在床身6上水平移动，工作 台5长度2000mm，比最大工件直径长出一段距离，便于在工件两端压紧工件，在工作台5两 端安装有伸缩式不锈钢防护罩，可起到保护及美观作用。钻削动力头1有四个，为滑套式钻削动力头，其中两个钻削动力头1刀具朝下的设 置在龙门的横梁2上，该两个钻削动力头1主轴线竖直，另外两个钻削动力头1刀具正对的 设置在龙门的两立柱3上，该两个钻削动力头1的主轴在同一个立面上，设置在横梁2上的 每一个钻削动力头1均设有驱动其水平移动的驱动装置II，设置在立柱3上的每一个钻削 动力头1均设有驱动其上下移动的驱动装置III，立柱3上的钻削动力头1主轴线与横梁2 上两钻削动力头1主轴线所在平面具有一定距离，即横梁2与立柱3上的钻削动力头1在 工作台5移动方向上主轴线偏移一定距离，即不在同一加工面上，这样可保证在大批量工 件加工时四个钻削动力头1可同时进行加工，可提高工作效率近一倍。驱动装置II和驱动 装置III与驱动装置I结构及安装方式相同。滑套式钻削动力头安装在各滑板上，其刀具进给是由伺服电机与大模数齿轮齿条 驱动，以提高进给速度，其主轴与主轴驱动电机直接联接，在套筒进给时，电机与套筒同步进给，电机安装在尾座上，尾座与直线导轨滑座相固定，并由直线导轨导向，直线导轨运动 过程中摩擦力小，精度高，不会对主轴的移动产生较大的阻力，即保证了传动的有效性，同 时又可起到定位主轴作用，主轴转速采用无级变频调速，每个主轴电机配备一台变频器，针 对加工的材质，可在系统中设定钻孔直径与转速的对应关系，在加工过程中系统可根据孔 径的大小自动调整主轴转速，无需人工干预。设置在立柱3上的两个钻削动力头1均设有刀具导向装置4，刀具导向装置4上设 有相应钻削动力头1刀具能通过的孔，刀具导向装置4可水平移动的设置在钻削动力头1 的套筒上，刀具导向装置4和钻削动力头1之间连接有驱动刀具导向装置4水平移动的驱 动装置V。刀具导向装置4用于长刀具加工过程中的辅助导向作用，其驱动装置V与驱动 装置I结构及安装方式相同，可做到根据钻孔位置变化，自动移动至定位位置，以适应直径 方向位置的变化。当被加工工件7是圆形时，刀具导向装置4要根据工件7圆周的变化与 钻削主轴同步自动调整位置，以达到尽可能近的靠近工件以保证导向的有效性。电气系统采用PLC+上位机进行控制，PLC控制各驱动装置和钻削动力头，上位机 与PLC连接，上位机方便工件加工程序的存储与输入，操作简便。软件工作平台为WINXP，操 作界面友好，资源管理清晰有效，具有强大的编程功能；工件尺寸可以人工键盘输入，也可 以U盘接口输入，并可进行CAD/CAM直接转换，免去手工编程的繁琐。根据用户的CAD版图 纸，系统的上位机程序可自动的将工件图转换为加工程序，并将数据发送给PLC，根据已确 定的基准点，PLC将指令发送至各执行单元，并时刻检测各执行单元的动作情况。工作台5两侧，安装有两个螺旋式排屑器，可将加工的碎屑进行收集。本具体实施例主要是集四个钻削动力头于一体，同时进行三维加工。是一个龙 门、四个钻削动力头，实现三维深孔钻孔功能，两个垂直方向钻孔，两个水平方向钻孔，工作 台移动，水平方向有两个刀具导向装置，共11个数控轴组成，每个动力头有2个数控轴。 2 X 4=8个数控轴，刀具导向2个数控轴，工作台移动一个数控轴。
权利要求一种三维深孔数控钻床，包括床身、工作台、龙门、钻削动力头和电气系统，其特征在于所述的龙门设在床身上，工作台可水平移动的设置在床身上，工作台和床身之间设有驱动工作台水平移动的驱动装置Ⅰ，钻削动力头有四个，其中两个钻削动力头刀具朝下的设置在龙门的横梁上，该两个钻削动力头主轴线竖直，另外两个钻削动力头刀具正对的设置在龙门的两立柱上，该两个钻削动力头主轴在同一个立面上，设置在横梁上的每一个钻削动力头均设有驱动其水平移动的驱动装置Ⅱ，设置在立柱上的每一个钻削动力头均设有驱动其上下移动的驱动装置Ⅲ，立柱上的钻削动力头主轴线与横梁上两钻削动力头主轴线所在平面具有一定距离。
2.根据权利要求1所述三维深孔数控钻床，其特征在于所述的钻削动力头为滑套式 钻削动力头。
3.根据权利要求2所述的三维深孔数控钻床，其特征在于所述的设置在立柱上的两 个钻削动力头均设有刀具导向装置，刀具导向装置上设有相应钻削动力头的刀具能通过的 孔，刀具导向装置可水平移动的设置在钻削动力头的套筒上，刀具导向装置和钻削动力头 之间连接有驱动刀具导向装置水平移动的驱动装置V。
4.根据权利要求1-3中任何一项所述的三维深孔数控钻床，其特征在于所述的电气 系统包括PLC和上位机，PLC控制各驱动装置和钻削动力头，上位机与PLC连接。
专利摘要本实用新型公开了一种三维深孔数控钻床，本实用新型包括床身、工作台、龙门、钻削动力头和电气系统，所述的龙门设在床身上，工作台可水平移动的设置在床身上，工作台和床身之间设有驱动工作台水平移动的驱动装置Ⅰ，钻削动力头有四个，其中两个钻削动力头刀具朝下的设置在龙门的横梁上，该两个钻削动力头主轴线竖直，另外两个钻削动力头刀具正对的设置在龙门的两立柱上，该两个钻削动力头主轴在同一个立面上，立柱上的钻削动力头主轴线与横梁上两钻削动力头主轴线所在平面具有一定距离。本实用新型工作效率高工件一次装加，4个动力头同时加工、劳动强度小、自动化程度高。
文档编号B23B41/02GK201760630SQ20102052911
公开日2011年3月16日 申请日期2010年9月15日 优先权日2010年9月15日
发明者马升田, 高翔, 黄成 申请人:济南志力数控机械有限公司