一种五工位小型钻攻一体机的制作方法

本发明属于机械加工领域，尤其涉及一种五工位小型钻攻一体机。

背景技术：

在现代工业领域，单件、小批量的机械零件在整个机械加工中的比重不断提高，机械加工中有超过80％是单件或小批量的生产(批量在10～100件)，现代制造业对加工机械产品的生产设备的性能、精度、自动化程度的要求也越来越高。

在机械零件中，圆孔和螺纹是最为常见的特征状态，在包括机床、汽摩配件、机械零件以及各种通用的生活用品中。圆孔和螺纹的尺寸精度、形位精度的高低，直接影响着零件的精确性、合格率以及各个零件之间的装配关系。而现在所使用的孔加工设备多为数控机床，数控机床能够高效的完成难度较高的各种孔加工，大多采用自动化生产线和加工中心，第一次投资费用很大，维修复杂，维护成本高昂，尤其对于中小企业来说，成本巨大。

市面上有各种可以部分解决小批量、复杂零件加工的仿形加工机床，但零件更换复杂，手工操作误差大，难达到较高的加工精度，且生产准备周期较长。

小型数控机床是指以小功率(通常是n＝2.2kw以下)的动力头为主，加上其它通用与专用部件组成的机床。这种小型数控机床是以分散配置为主，适当集中的原则组成的，其配置比较灵活，操作使用方便，易于调整和改装以适应加工其它工件，广泛应用于汽车、拖拉机、农业机械、国防工业以及轻工业部门。

综合来看，国内的有关钻床的现状无法保证过于复杂的加工需求，因此针对现阶段能够设计生产出一次性实现装夹，并完成钻孔、倒角及攻丝等工序加工的小型机床是亟待解决的问题。既保证了较低的投资和生产成本，同时还可以实现高效率和高质量的孔加工。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种五工位小型钻攻一体机,其克服现行市场上所流行的钻攻一体机存在的不能同时加工、加工的工件数量少、加工弹性低，零件更换复杂，操作误差大，因功能单一而导致的资源配置不合理以及生产效率低下等不足的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种五工位小型钻攻一体机，包括机床底座，机床底座设有回转工作台和环绕回转工作台依次间隔设置的数个纵向进给机构，回转工作台包括分度盘和带动分度盘的回转传动机构，回转传动机构包括固设在分度盘下侧的动力主轴和通过蜗轮蜗杆机构带动动力主轴的工作台电机；纵向进给机构包括固设在机床底座上侧的丝杠座、竖直设置在丝杠座上的滚珠丝杠机构和带动滚珠丝杠机构的进给电机，滚珠丝杠机构中的丝母带动动力头组件，动力头组件包括用于连接钻头或者丝锥的工作主轴和通过同步带传动装置带动工作主轴的主轴电机。

所述机床底座中部设有中部孔，中部孔内设工作台箱体，工作台箱体与机床底座固定连接，所述分度盘间隔设于工作台箱体的上方，动力主轴向下伸入工作台箱体内，所述工作台电机和蜗轮蜗杆机构均设于工作台箱体内。

分度盘设有多个工位，纵向进给机构的数量比工位的数量少一个，纵向进给机构的数量与动力头组件的数量相同，每个动力头组件均分别与一个工位相对应。

在机床底座的上侧设有围壁，围壁上设有防护门，防护门与其中一个工位相对应，防护门或者围壁上设置透视窗，围壁上侧设有盖板。

所述分度盘设有五个工位，周向相邻的两工位之间相隔72°，每个工位上均相应设有用于安装夹具的螺纹孔。

机床底座的四个角点下侧均设有支撑块，工作台箱体的四个角点下侧也均设有支撑块。

所述工作台电机、进给电机和主轴电机均为伺服电机。

本发明所述的一种五工位小型钻攻一体机，实现一次装夹并完成，并完成钻孔、倒角及攻丝等工序加工的五工位小型机床，进行多工位多工序加工，克服了现行市场上所流行的钻攻一体机存在的不能同时加工、加工的工件数量少、加工弹性低，零件更换复杂，操作误差大，因功能单一而导致的资源配置不合理以及生产效率低下等不足的问题，其具有如下优点：1、填补由于钻床和加工中心各自的缺陷而造成的市场空白，配置灵活，操作简便，易于调整和改装以适应加工其它工件，生产、维护成本低，占地面积小；2、采用回转式工作台，均布五个工位，可装夹多个零件同时进行钻孔、倒角和攻丝等多道工序，各工位转换方便快速；3、可进行单工件多工序、多工件单工序和多工件多工序操作，适用于小尺寸、多孔和多工序类的零件加工；4、减少了装夹次数和换刀次数，加工过程简单，加工误差小，生产效率高；5、采用伺服电机控制机床运动，控制精准运行平稳；配合工业机器人上料，可实现全自动化生产，减少人工成本，提高生产效率。本发明所述的一种五工位小型钻攻一体机，可进行单工件多工序、多工件单工序和多工件多工序操作，例如钻阶梯孔等，可以按照实际要求，在安装不同的钻孔或攻丝动力头，同时进行钻孔、倒角和攻丝等操作，在一次装夹中完成多个工序，减少装夹次数和换刀次数，简化加工过程，减小加工误差。

附图说明

图1是本发明的立体图；

图2是回转工作台、纵向进给机构和动力头组件的立体图；

图3是纵向进给机构的爆炸图；

图4是动力头组件的爆炸图；

图5是回转工作台的爆炸图；

图6是分度盘加工工位示意图；

图中：工作台箱体1、分度盘2、工作主轴3、主轴电机4、安装架5、动力头组件6、纵向进给机构7、进给电机8、丝杠座9、滚珠丝杠机构10、丝母11、机床底座12、中部孔13、支撑块14、盖板15、围壁16、配置柜17、人机操作界面18、透视窗19、防护门20、丝杠21、同步带传动装置22、动力主轴23、涡轮24、过孔25、蜗杆26、齿轮减速器27、工作台电机28、螺纹孔29。

具体实施方式

由图1-图6所示的一种五工位小型钻攻一体机，包括机床底座12，机床底座12设有回转工作台和环绕回转工作台依次间隔设置的数个纵向进给机构7。

回转工作台包括分度盘2和带动分度盘2的回转传动机构，分度盘2为水平设置的圆盘，分度盘2设有多个工位，具体地，本实施例中分度盘2设有五个工位，五个工位围绕分度盘2的中心轴线沿圆周间隔均布设置，周向相邻的两工位之间相隔72°，每个工位上均相应设有若干用于安装夹具的螺纹孔29，工件安装在夹具上进行加工。

回转传动机构包括固设在分度盘2下侧的动力主轴23和通过蜗轮蜗杆机构带动动力主轴23的工作台电机28，动力主轴23竖直设置，蜗轮蜗杆机构包括设置在动力主轴23上的蜗轮24和与蜗轮24相啮合并水平设置的蜗杆26，工作台电机28的输出轴通过一对相啮合的齿轮27传动连接蜗杆26，其中一个齿轮27设于工作台电机28的输出轴上、另一个齿轮27设于蜗杆上；动力主轴23的中心轴线与分度盘2的中心轴线重合，所述工作台电机28为连接伺服驱动器或者变频器的伺服电机，工作台电机28通过一对相啮合的齿轮27带动涡轮蜗杆机构，蜗轮蜗杆机构再传动连接并带动动力主轴23。工作台电机28(伺服电机)通过蜗轮蜗杆机构带动动力主轴23，动力主轴23再带动分度盘2进行回转或分度运动。

回转工作台的分度盘2上或者动力主轴23上设有用于测量转动角度的测量元件，测量元件为感应同步器，测量结果经反馈与指令值进行比较，按闭环原理进行工作，使转台分度精度更高。

所述纵向进给机构7包括固设在机床底座12上侧的丝杠座9、竖直设置在丝杠座9上的滚珠丝杠机构10和带动滚珠丝杠机构10的进给电机8，进给电机8设于丝杠座9上，进给电机8为连接伺服驱动器或者变频器的伺服电机，滚珠丝杠机构10包括竖直设置的丝杠21和设置在丝杠21上并可上下移动的丝母11，丝杠21通过轴承安装在丝杠座9上，滚珠丝杠机构10为现有技术，故不详细叙述，进给电机8的输出轴向下伸出，进给电机8设于丝杠21的上侧，并且进给电机8的输出轴通过联轴器对接于丝杠21上侧并带动丝杠21转动，进而带动丝母11上下移动；

纵向进给机构7的数量比分度盘上工位的数量少一个，纵向进给机构7的数量与动力头组件6的数量相同，优选地，数个纵向进给机构7围绕回转工作台的外围沿圆弧线依次间隔布置，具体地，本实施例中纵向进给机构7设置4个。

滚珠丝杠机构10中的丝母11带动动力头组件6上下移动，每个纵向进给机构7的丝母11均分别带动一个动力头组件6，数个纵向进给机构7的丝母11分别带动数个动力头组件6，动力头组件6包括安装架5、用于连接钻头或者丝锥的工作主轴3和通过同步带传动装置22带动工作主轴3的主轴电机4，丝母11与其带动的动力头组件6的安装架5固定连接，工作主轴3和主轴电机4均设置在安装架5上，工作主轴3竖直设置，工作主轴3通过轴承安装在安装架5上，主轴两端以轴用弹性挡圈进行固定，工作主轴3的底端连接钻头或者丝锥，当工作主轴3连接钻头时，工作主轴3的底端设置钻头刀柄(或者钻头夹)并通过钻头刀柄(或者钻头夹)连接钻头，当工作主轴3连接丝锥时，工作主轴3的底端设置攻丝刀柄并通过攻丝刀柄连接丝锥；同步带传动装置22包括设置在工作主轴3顶端的从动同步带轮、设置在主轴电机4输出轴端部的主动同步带轮和同步带，同步带安装在从动同步带轮和主动同步带轮上；动力头组件6设置在相应丝母11的朝向分度盘2的一侧，即动力头组件6设于相应丝母11的径向内侧(径向指分度盘2的径向方向)。动刀头组件及其连接的钻头或者丝锥均相应位于分度盘2的上方。

动力头组件6的数量与纵向进给机构7的数量相同，每个动力头组件6均分别与一个工位相对应，数个动力头组件6分别与数个工位一一对应，动力头组件6设于分度盘2的上侧并与相应工位对应，具体地，本实施例中动力头组件6设置4个，4个动力头组件6分别与4个工位相对应。

由于机床需要对五个工位中的四个进行加工，因此纵向进给机构7和动力头组件6均分别设置四个，四个纵向进给机构7的丝母11分别连接并带动四个动力头组件6上下移动，四个动力头组件6上配备的刀具分别为钻孔钻头、锪钻、倒角钻头、丝锥，当然也可根据需要设置成其他钻具。

所述机床底座12中部设有中部孔13，中部孔13为上下通透的通孔(当然，中部孔13也可以为顶端敞口的盲孔)，中部孔13内设工作台箱体1，工作台箱体1与机床底座12固定连接，所述分度盘2间隔设于工作台箱体1的上方，分度盘2略高于机床底座12，分度盘2的高度达到纵向进给机构7的底部高度位置，动力主轴23向下伸入工作台箱体1内，工作台箱体1顶端对应动力主轴23设置过孔25，动力主轴23底端通过过孔25伸入工作台箱体1内，所述工作台电机28和蜗轮蜗杆机构均设于工作台箱体1内。

在机床底座12的上侧设有围壁16，机床底座12外轮廓呈矩形状，围壁16固设于机床底座12的上侧并沿机床底座12顶面外边沿设置，围壁16的横截面呈“回”字形，围壁16将所有纵向进给机构7围设在内，围壁16上设有防护门20，防护门20与其中一个工位相对应(剩下的工位分别与动力头组件6一一对应)，防护门20或者围壁16上设置透视窗19，优选地，防护门20上设置透视窗19，透视窗19的窗口内设透明玻璃，围壁16上设有与分度盘2其中一个工位相对应的门洞，防护门20设于门洞处并与围壁16铰接连接，防护门20关闭时，遮蔽门洞，五工位小型钻攻一体机加工工件，打开防护门20时，露出门洞，可向分度盘2上装夹夹具、或者在夹具上装夹工件或者取出成品工件；围壁16上侧设有盖板15，盖板15封闭围壁16的顶端口，这样，机床为成全封闭式，只在上下料处留有可以开闭的门窗(防护门20和透视窗19)，方便操作人员进行工件的装卸和监视机床的工作状态。

机床底座12共设有四个角点，机床底座12的四个角点下侧均设有支撑块14，工作台箱体1为矩形箱体，工作台箱体1的四个角点下侧也均设有支撑块14，即四个支撑块14支撑机床底座12，四个支撑块14支撑工作台箱体1。

机床底座12设有冷却润滑系统(冷却润滑系统图中未示出)，冷却润滑系统为每个动力头组件6均分别配备一个管道用以喷射切削液，管道设置在相应动力头组件6的安装架5上，管道的端口向下朝向刀具(钻头或丝锥)，对工作中的工件和刀具进行润滑冷却，在不需要加工或加工完成后，可以通过控制系统开关量控制切削液停用。

机床底部外侧安装配置柜17，配置柜17内设电池及其组件，变频器和伺服驱动器，配置柜17内设电控系统，电控系统对回转工作台的转动、纵向进给机构7和所述动力头组件6的运动进行控制，电控系统的人机操作界面18设置在围壁16上。

本实施例所述的一种五工位小型钻攻一体机，分度盘2具有a、b、c、d、e五个工位，回转工作台每个工位间隔72°，五个工位随分度盘2转动，分度盘2停止转动时，与防护门20对应的工位上可装夹工件，动力头组件6加工其下侧对应工位上的工件，一种五工位小型钻攻一体机可进行多工件多工序的加工或者单工件多工序的加工。

本发明所述的一种五工位小型钻攻一体机，回转工作台上均布五个工位，每两个工位相隔72°，每个工位可按照需求安装不同夹具，每个工位可进行上下料、钻孔、倒角和攻丝。钻孔、倒角和攻丝等工序分别需要由单独的动力头组件6的刀具(不同钻具或丝锥)完成，需要四根工作主轴3，每根工作主轴3连接一个伺服电机，同时需要四套伺服驱动器和变频器，每个伺服电机连接伺服驱动器或者变频器，当然，本发明不拘泥于上述形式，可根据实际加工需要来确定纵向进给机构7以及动力头组件6的数量和位置，进而确定钻孔钻头和攻丝丝锥的数量和位置，能够小批量对至少1个工件进行加工；通过数控系统的控制，保证四根主轴能够相对独立的工作，互不影响。