永磁钻床的制作方法

本实用新型属于机械加工技术领域，具体涉及一种永磁钻床。

背景技术：

从新世纪开始，我国进入了加快推进社会主义现代化的新的发展阶段，机械化肩负着艰巨的历史使命，为了加工某些零件上的相互交叉或任意角度、或与加工零件中心线成一定角度的斜孔，垂直孔或平行孔等需要，各个国家而专门开发研制多种钻床，现如今钻床种类有很多：立式钻床，台式钻床、卧式钻床，摇臂式钻床、铣削钻床等。钻床是具有广泛用途的通用性机床，钻床指主要用钻头在工件上钻削的机床。在钻床上配万能工作台能进行钻孔、扩孔、铰孔，钻床上配有工艺装备时，还可以进行镗孔。通过一次钻削加工就可以获得精密的加工效果，加工出来的孔位置准确，尺寸精度好；直线度、同轴度高，并且有很高的表面光洁度和重复性，且能够方便地进行各种形式孔的加工，对于各种特殊形状的深孔，比如交叉孔、斜孔、盲孔及平底盲孔等也能很好的解决。

随着数控技术的发展，数控机床逐渐在钻削小直径孔领域中得到应用，但是数控系统仍存在一些问题：灰尘进入数控装置内，漂浮的灰尘和金属粉末容易引起元器件间绝缘电阻下降，从而出现故障甚至损坏元器件；另外，需要定时清扫数控柜的散热通风系统，定期更换存储器用电池；再者，数控系统长期不用时仍需要维护，给数控系统通电或使钻床运行温机程序，增大加工成本等问题；另外目前，主要采用的钻孔机床有枪钻机床、BTA机床和喷吸钻机床，其中，枪钻机床为目前最常见的钻孔机床，其冷却和排屑需要高压力的气雾。BTA机床属于外冷内排屑方式，钻削液通过授油器从钻杆外壁与待钻孔工件已加工表面之间进入，到达刀具头部进行冷却润滑，并将钻削由钻杆内部推出。该系统使用广泛，但受钻杆内孔排屑空间的限制，主要用于直径大于12mm的深孔钻削加工，不满足小直径孔的加工；喷吸钻机床属于内排屑深孔钻削加工，钻削液由联结器上输油口进入，其中大部分的钻削液向前进入内外钻杆之间的环形空间，到达刀具头部进行冷却润滑，并将钻削推入内钻杆内腔向后排出，由于有内管，喷吸钻加工最小直径范围受到限制，一般不能小于直径为18mm，因此不适应于小直径孔的加工。目前市场上出现一些加工小直径孔的机床，但是其性能不完善，而且在加工小直径孔时常会出现以下问题：(1)钻小孔时，易产生钻削瘤，钻削不易排出，易造成钻削堵塞引起钻头磨损和折断；(2)钻削直径较小，刀具与待钻孔工件连续接触，钻削过程散热不好，钻削温度过高，给钻削瘤的产生创造了条件；(4)加工表面上易产生积屑瘤、鳞刺与表面微裂纹等，使工件加工表面光洁度和几何精度不高。因此，现如今缺少一种结构简单、可靠性高、设计合理的永磁钻床，使刀具与待钻孔工件发生周期性地接触，增大瞬时钻削力，降低钻削温度，且钻削所需时间短，提高待钻孔工件表面的光洁度和加工精度。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种永磁钻床，其结构简单，设计合理且可靠性高，通过设置永磁钻机装置，使刀具与待钻孔工件发生周期性地接触，增大瞬时钻削力，降低钻削温度，且钻削所需时间短，提高待钻孔工件表面的光洁度和加工精度，实用性强，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种永磁钻床，其特征在于：包括水平设置的底座、安装在底座上的机架机构和安装在所述机架机构上的永磁钻机装置；

所述机架机构包括垂直安装在底座上的立柱、安装在立柱上部的箱体和供箱体沿立柱上下移动的箱体滑移机构；

所述永磁钻机装置包括安装在箱体上的旋转驱动机构和用于驱动刀具与待钻孔工件周期性接触的永磁振动机构，所述旋转驱动机构与所述永磁振动机构传动连接，所述旋转驱动机构上安装有用于调节所述永磁振动机构旋转速度的转速调节机构，且所述转速调节机构与箱体连接；

所述永磁振动机构包括用于安装所述刀具且与所述旋转驱动机构传动连接的主轴、安装在主轴上且驱动主轴上下振动的永磁机构和套设在主轴上的伸缩运动机构，所述箱体上设置有用于调节主轴振幅的振幅调节机构，所述主轴位于箱体内，且所述主轴的两端分别延伸至箱体的外部。

上述的永磁钻床，其特征是：所述永磁振动机构位于立柱的一侧，所述旋转驱动机构位于立柱的另一侧；

所述旋转驱动机构通过传动机构与主轴传动连接。

上述的永磁钻床，其特征是：所述永磁机构包括套设在主轴下部且随主轴旋转的动磁盘和套设在主轴下部且位于动磁盘上方的静磁盘，所述静磁盘与箱体内底面紧密接触，所述动磁盘位于箱体下方，所述动磁盘和静磁盘的结构相同，所述动磁盘和静磁盘均为永磁环，且所述动磁盘和静磁盘包括间隔设置的永磁体N极和永磁体S极；

所述振幅调节机构包括安装在箱体外且供手动调节的第一手动手柄、设置在箱体内且与第一手动手柄传动连接的第一转轴和设置在第一转轴上且带动主轴上下移动改变主轴振幅的蜗杆。

上述的永磁钻床，其特征是：所述主轴外套设有第一套筒，所述第一套筒外侧壁设置有啮合于蜗杆进行旋转的蜗轮部，所述第一套筒位于箱体内，且所述第一套筒与静磁盘固定连接；

所述伸缩运动机构包括套设在主轴中部且位于箱体内的第一弹簧和套设在主轴上且位于第一套筒内的第二弹簧；

所述第一弹簧的上端和下端分别设置有第一压块和第二压块，所述第一压块和第二压块)均套设在主轴上，所述第一压块的下端与第一弹簧的上端紧密接触，所述第二压块的上端与第一弹簧的下端紧密接触，所述第二压块的下端与第一套筒的上端紧密接触；

所述第二弹簧的上端设置有垫片，所述第二弹簧的下端设置有第三压块，所述第三压块套设在主轴上，所述第三压块的上端与所述第一套筒的下端紧密接触，所述第三压块的下端与静磁盘的上端紧密接触，所述静磁盘的下端与箱体内底面紧密接触，

上述的永磁钻床，其特征是：所述箱体滑移机构包括安装在箱体外且供手动调节的第二手动手柄、设置在箱体内且与第二手动手柄传动连接的第二转轴和设置在第二转轴上且带动箱体沿立柱上下移动的齿轮，所述立柱上设置有啮合于齿轮且供齿轮进行转动的齿条部；

所述箱体上设置有锁紧部件，所述锁紧部件包括安装在箱体外且供手动调节的锁紧手柄、设置在箱体内且与锁紧手柄传动连接的第三转轴和与第三转轴过盈配合且与立柱能锁紧的锁紧块。

上述的永磁钻床，其特征是：所述传动机构包括安装在所述旋转驱动机构上的第一塔轮和安装在主轴上且与第一塔轮转动连接的第二塔轮，所述第一塔轮和第二塔轮通过皮带进行传动连接，所述第一塔轮与所述旋转驱动机构传动连接，所述第二塔轮与主轴传动连接。

上述的永磁钻床，其特征是：所述旋转驱动机构为电机，所述电机与第一塔轮传动连接；

所述转速调节机构包括供电机水平方向移动且改变第一塔轮和第二塔轮传动比的导轨，所述导轨的一端与电机固定连接，所述导轨的另一端通过固定件安装在箱体上。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型所采用的机架机构和永磁钻机装置结构简单、设计合理且可靠性高，实现直径为1mm～6mm的小直径孔的加工，钻削所需时间短且加工精度高。

2、本实用新型所采用的永磁钻机装置包括永磁振动机构和旋转驱动机构通过旋转驱动机构驱动永磁振动机构旋转，在永磁振动机构旋转的过程中永磁振动机构能上下振动，驱动刀具与待钻孔工件周期性接触，根据钻孔加工需求，通过转速调节机构调整旋转驱动机构输出的传动比，改变永磁振动机构旋转速度，调整钻孔速度，调节方便。

3、本实用新型所采用的永磁振动机构包括主轴、永磁机构和伸缩运动机构，旋转驱动机构驱动主轴旋转实现待钻孔工件的加工，在旋转的过程中，永磁机构驱动主轴上下振动，在主轴上下振动的过程中通过伸缩运动机构的收缩或伸长来抵消振动力，保证主轴上下振动平稳，使刀具与待钻孔工件发生周期性地接触，实现振动钻削，在一个振动钻削周期内，缩短刀具接触待钻孔工件的加工时间，增加了钻削加工有效时间，增大瞬时钻削力，降低钻削温度，破坏了钻削瘤的产生条件，避免钻削过程中钻孔被堵塞，降低待钻孔工表面光洁度；在振动钻削中，刀具虽然在振动，但在刀具与待钻孔工件接触并产生钻削的各个瞬时，刀具所处的位置在钻削过程中总是保持不变的。由于工件也不随时间发生变动，从而为提高加工精度创造了条件。

4、本实用新型所采用的振幅调节机构，可根据加工需求，可调节调整主轴上下振动的振幅，从而改变待钻孔工件中钻削的深度，适应范围广。

5、本实用新型结构简单，便于安装，易于实现，成本低，安全可靠。

综上所述，本实用新型结构简单，设计合理且可靠性高，通过设置永磁钻机装置，使刀具与待钻孔工件发生周期性地接触，增大瞬时钻削力，降低钻削温度，且钻削所需时间短，提高待钻孔工件表面的光洁度和加工精度，实用性强，便于推广使用。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为图1的A-A剖视图。

附图标记说明:

1—底座； 2—主轴； 3—第一扣紧螺母；

4—动磁盘； 5—第三压块； 6—静磁盘；

7—第一套筒； 8-1—第一推力球轴承；

8-2—第二推力球轴承； 10-1—第一滚针轴承；

10-2—第二滚针轴承； 11—蜗杆； 12—蜗轮部；

13—第二压块； 14-1—第一弹簧； 14-2—第二弹簧；

15—第一压块； 16—紧固螺钉； 17—第二套筒；

18—第二扣紧螺母； 19—第二螺钉； 20—第三套筒；

21—深沟球轴承； 23—第二塔轮； 25—锁紧块；

26—第三转轴； 27—锁紧螺母； 28—皮带；

29—导轨； 30—第三螺钉； 31—保护罩；

32—第四压块； 33—垫片； 34—第一塔轮；

36—电机； 37—第四螺钉； 38—垫圈；

39—箱体； 40—立柱； 41—第一螺钉

42—衬套； 43—齿轮； 44—第二转轴；

45—齿条部； 46—第一手动手柄； 51—锁紧手柄；

52—第二手动手柄 53—第一转轴。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括水平设置的底座1、安装在底座1上的机架机构和安装在所述机架机构上的永磁钻机装置；通过设置永磁钻机装置使刀具与待钻孔工件发生周期性地接触，增大瞬时钻削力，降低钻削温度，缩短钻孔所需时间，提高待钻孔工件表面的光洁度和加工精度。

所述机架机构包括垂直安装在底座1上的立柱40、安装在立柱40上部的箱体39和供箱体39沿立柱40上下移动的箱体滑移机构；通过设置立柱40，是为了安装箱体39，并且箱体39可沿立柱40上下移动，调节箱体39距待钻孔工件的竖向距离，从而适用于多种待钻孔工件的加工，适应范围广。

所述永磁钻机装置包括安装在箱体39上的旋转驱动机构和用于驱动刀具与待钻孔工件周期性接触的永磁振动机构，所述旋转驱动机构与所述永磁振动机构传动连接，所述旋转驱动机构上安装有用于调节所述永磁振动机构旋转速度的转速调节机构，且所述转速调节机构与箱体39连接；通过设置永磁振动机构，使所述刀具与待钻孔工件发生周期性地接触，实现振动钻削，在一个振动钻削周期内，缩短刀具接触待钻孔工件的加工时间，增加了钻削加工有效时间，刀具在很小的位移上得到很大的瞬时速度和瞬时加速度，增大瞬时钻削力，同时，降低钻削温度，削破坏了产生切削瘤的条件，提高待钻孔工件表面的光洁度，在振动钻削中，刀具虽然在上下振动，但在刀具与待钻孔工件接触并产生钻削的各个瞬时，刀具所处的位置在钻削过程中总是保持不变的。由于工件也不随时间发生变动，从而为提高加工精度创造了条件。

通过设置旋转驱动机构，为了在刀具与待钻孔工件接触的过程中，通过旋转驱动机构驱动刀具旋转，实现对待钻孔工件的钻削，结构简单，加工便捷。

所述永磁振动机构包括用于安装所述刀具且与所述旋转驱动机构传动连接的主轴2、安装在主轴2上且驱动主轴2上下振动的永磁机构和套设在主轴2上的伸缩运动机构，所述箱体39上设置有用于调节主轴2振幅的振幅调节机构，所述主轴2位于箱体39内，且所述主轴2的两端分别延伸至箱体39的外部。通过设置振幅调节机构，为了调整主轴2上下振动的振幅，从而改变钻削的深度，适应于不同孔深的加工，加工范围广。

本实施例中，所述立柱40与底座1的连接处设置有衬套42，所述衬套42套设在立柱40外，且所述衬套42通过第一螺钉41安装在底座1上。衬套42的设置，为了消除立柱40与底座1的安装间隙，并且减少了在主轴2上下振动的过程中立柱40与底座1的磨损。

本实施例中，所述永磁振动机构位于立柱40的一侧，所述旋转驱动机构位于立柱40的另一侧；所述旋转驱动机构通过传动机构与主轴2传动连接。

本实施例中，所述永磁机构包括套设在主轴2下部且随主轴2旋转的动磁盘4和套设在主轴2下部且位于动磁盘4上方的静磁盘6，所述静磁盘6与箱体39内底面紧密接触，所述动磁盘4位于箱体39下方，所述动磁盘4和静磁盘6的结构相同，所述动磁盘4和静磁盘6均为永磁环，且所述动磁盘4和静磁盘6包括间隔设置的永磁体N极和永磁体S极；动磁盘4的设置，为了随主轴2转动，并且在动磁盘4转动的过程中与静磁盘6能产生吸引或排斥，从而使主轴2能上下振动。

所述振幅调节机构包括安装在箱体39外且供手动调节的第一手动手柄46、设置在箱体39内且与第一手动手柄46传动连接的第一转轴53和设置在第一转轴53上且带动主轴2上下移动改变主轴2振幅的蜗杆11。第一手动手柄46的设置，为了手动调节便捷，并且手动转动第一手动手柄46，使蜗杆11转动带动主轴2上下移动，改变主轴2的振幅。

本实施例中，所述主轴2下部设置有用于配合安装动磁盘4的螺纹部，所述动磁盘4通过第一扣紧螺母3与在主轴2固定连接，防止动磁盘4与主轴2松脱，影响动磁盘4与静磁盘6吸引或排斥的效果。

本实施例中，所述主轴2外套设有第一套筒7，所述第一套筒7外侧壁设置有啮合于蜗杆11进行旋转的蜗轮部12，所述第一套筒7位于箱体39内，且所述第一套筒7和静磁盘6固定连接；通过设置蜗轮部12，为了与蜗杆11传动连接，通过蜗杆11的转动带动蜗轮部12上下移动，实现第一套筒7的上下移动，因为第一套筒7与主轴2固定连接，所以第一套筒7的上下移动带动主轴2上下移动，从而实现主轴2振幅的调节，调节方式简单，且易操作。

所述伸缩运动机构包括套设在主轴2中部且位于箱体39内的第一弹簧14-1和套设在主轴2上且位于第一套筒7内的第二弹簧14-2，通过设置第一弹簧14-1和第二弹簧14-2的收缩或伸长来抵消振动力，保证主轴2的上下振动平稳，使刀具与待钻孔工件发生周期性平稳地接触。所述第一弹簧14-1的上端和下端分别设置有第一压块15和第二压块13，所述第一压块15和第二压块13均套设在主轴2上，所述第一压块15的下端与第一弹簧14-1的上端紧密接触，所述第二压块13的上端与第一弹簧14-1的下端紧密接触，所述第二压块13的下端与第一套筒7的上端紧密接触。

本实施例中，所述第一压块15的上部设置有第一推力球轴承8-1，所述第一推力球轴承8-1套设在主轴2上，所述第一压块15的上端与第一推力球轴承8-1紧密接触。

本实施例中，第一压块15和第二压块13的设置，为了挡住第一弹簧14-1，当主轴2在上下振动时，第一弹簧14-1收缩或伸长来抵消振动力，并且第一压块15和第二压块13可对第一推力球轴承8-1起到轴向约束，同时避免第一弹簧14-1与第一推力球轴承8-1直接接触产生磨损，提高第一推力球轴承8-1的使用寿命。

本实施例中，所述第一推力球轴承8-1的上端设置有第二套筒17，所述第二套筒17套设在主轴2上，且所述第二套筒17位于箱体39内，所述第二套筒17的下端抵住第一推力球轴承8-1的内环，防止第一推力球轴承8-1中推力球打滑，影响工作效率；另外，通过在第二套筒17的上端安装第二扣紧螺母18，第二扣紧螺母18既起到固定松套第二套筒17作用，又可旋紧或松开通过调整第一弹簧14-1的压缩量以获得一定的预紧量。

本实施例中，所述第二弹簧14-2的上端设置有垫片33，所述第二弹簧14-2的下端设置有第三压块5，所述第三压块5套设在主轴2上，所述第三压块5的上端与所述第一套筒7的下端紧密接触，所述第三压块5的下端与静磁盘6的上端紧密接触，所述静磁盘6的下端与箱体39的底部紧密接触。保证静磁盘6的位置固定，能与动磁盘4稳定作用。

本实施例中，所述第一套筒7与主轴2间自上而下依次设置有第一滚针轴承10-1、第二滚针轴承10-2和第二推力球轴承8-2，所述第一滚针轴承10-1、第二滚针轴承10-2和第二推力球轴承8-2均套设在主轴2上，且所述第一滚针轴承10-1、第二滚针轴承10-2和第二推力球轴承8-2的外侧壁均位于第一套筒7内，所述第一套筒7的上端内壁与第一滚针轴承10-1的上端紧密接触。第一滚针轴承10-1和第二滚针轴承10-2的设置，可限制主轴2的径向移动，从而减小主轴2旋转时产生的径向振动。

本实施例中，所述垫片33与第二推力球轴承8-2紧密接触，所述垫片33和第三压块5的设置，为了挡住第二弹簧14-2，当主轴2在上下振动时，第二弹簧14-2收缩或伸长来抵消振动力，并且所述垫片33和第三压块5可对第二推力球轴承8-2起到轴向约束，同时避免第二弹簧14-2与第二推力球轴承8-2直接接触产生磨损，提高第二推力球轴承8-2的使用寿命。

本实施例中，设置的第一弹簧14-1和第二弹簧14-2伸缩时会产生轴向载荷，通过在主轴2上安装第一推力球轴承8-1和第二推力球轴承8-2为减小主轴2旋转时产生的径向振动。

本实施例中，所述箱体滑移机构包括安装在箱体39外且供手动调节的第二手动手柄52、设置在箱体39内且与第二手动手柄52传动连接的第二转轴44和设置在第二转轴44上且带动箱体39沿立柱40上下移动的齿轮43，所述立柱40上设置有啮合于齿轮43且供沿齿轮43进行转动的齿条部45；通过设置齿轮43和齿条部45，为了使箱体39沿立柱40上下移动，调节箱体39的高度，以适应于不同待钻孔工件的加工，通过设置第二手动手柄52，供手动操作，操作便捷。

所述箱体39上设置有锁紧部件，所述锁紧部件包括安装在箱体39外且供手动调节的锁紧手柄51、设置在箱体39内且与锁紧手柄51传动连接的第三转轴26和与第三转轴26过盈配合且与立柱40能锁紧的锁紧块25。通过设置锁紧手柄51，当箱体39调节至加工要求的高度使，手动操作锁紧手柄51，使锁紧块25与立柱40锁紧，实现箱体39的紧固，保证箱体39在主轴2上下振动或旋转过程中稳定。

本实施例中，所述传动机构包括安装在所述旋转驱动机构上的第一塔轮34和安装在主轴2上且与第一塔轮34转动连接的第二塔轮23，所述第一塔轮34和第二塔轮23通过皮带28进行传动连接，所述第一塔轮34与所述旋转驱动机构传动连接，所述第二塔轮23与主轴2传动连接。第一塔轮34与第二塔轮23相互倒置，第一塔轮34与第二塔轮23相互对应传动槽通过皮带28进行传动，具有结构简单、生产成本低等优点。

本实施例中，所述第二塔轮23与主轴2间设置有卸荷机构，所述卸荷机构包括套设在主轴2外的第三套筒20和安装在第二塔轮23内且套设在第三套筒20外的深沟球轴承21，所述深沟球轴承21与第三套筒20过盈配合，且所述第三套筒20通过第二螺钉19安装在箱体39上，通过设置卸荷机构，第二塔轮23将一部分动力传递给主轴2，另一部分动力传递到深沟球轴承21，径向动力通过深沟球轴承21作用在第三套筒20上，减少对主轴2径向的影响。

本实施例中，所述传动机构外设置有保护罩31，所述第一塔轮34的上端设置有第四压块32，所述第四压块32通过第三螺钉30与第一塔轮34和电机36的输出轴固定连接。通过设置第四压块32保证电机36的输出轴与第一塔轮34稳定连接。

本实施例中，保护罩31通过紧固螺钉16安装在箱体39上。

本实施例中，所述旋转驱动机构为电机36，所述电机36与第一塔轮34传动连接；

所述转速调节机构包括供电机36水平方向移动且改变第一塔轮34和第二塔轮23传动比的导轨29，所述导轨29的一端与电机36固定连接，所述导轨29的另一端通过固定件安装在箱体39上。调节电机36距箱体39的水平距离改变第一塔轮34与第二塔轮23的传动比，根据实际加工需求，调整第一塔轮34和第二塔轮23传动比为1、0.8、0.64或0.51，从而改变主轴2的转速，对安装在主轴2上刀具的钻孔速度进行简便、快速调整。

实际使用过程中，所述电机36上设置有用于安装导轨29的安装板，所述导轨29通过第四螺钉37和垫圈38与所述安装板固定连接。

本实施例中，所述固定件为锁紧螺母27。

实际使用过程中，所述固定件也可以采用其它能实现导轨29固定的固定件。

本实施例中，所述电机36的输出轴通过第一花键与第一塔轮34传动连接，所述第二塔轮23通过第二花键与主轴2传动连接，使得电机36的动力依次通过第一塔轮34和第二塔轮23传递给主轴2，为主轴2的旋转提供动力源，在刀具与待加工工件接触时，通过主轴2的旋转带动刀具旋转，实现钻削。

本实用新型使用时，电机36未工作时，动磁盘4和静磁盘6处于相互排斥的状态，电动机36进入工作状态，电机36输出轴将动力传递给第一塔轮34，第一塔轮34转动，第一塔轮34的转动通过皮带28带动第二塔轮23转动，第二塔轮23的转动带动主轴2开始转动，主轴2的转动实现扭转钻削，同时，主轴2的转动使安装在主轴2的动磁盘4开始转动，当动磁盘4与静磁盘6的同极相对时，产生斥力，主轴2向下运动，第一弹簧14-1和第二弹簧14-2压缩；当动磁盘4与静磁盘6的异极相对时，产生引力，主轴2向上运动，第一弹簧14-1和第二弹簧14-2恢复形变量，依次往复实现主轴2的上下振动，使刀具与待钻孔工件发生周期性地接触，实现振动钻削，增大瞬时钻削力，降低钻削温度，且钻削所需时间短，提高待钻孔工件表面的光洁度和加工精度，实用性强。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。