一种凸轮轴深孔钻床的制作方法

本发明涉及钻床技术领域，特别是一种凸轮轴深孔钻床。

背景技术：

细长轴类零件的深孔加工一直是机加工的难点，普通的深孔钻床一般为卧式单工位结构，由于其卧式结构存在排屑不畅，容易造成零件被铁屑拉伤及折断钻头的后果，大多不能满足这些产品活塞主孔钻削加工的表面质量要求。

凸轮轴作为一种特殊的细长轴零件，其轴心必须加工出供润滑油流动的通孔。然而，凸轮轴柱面上还设有直径较小的出油孔，采用普通钻削轴心通孔时，铁屑极易堵塞这些细小的出油孔，而一旦这些出油孔被堵塞就很难恢复通畅，因此凸轮轴轴心通孔的加工对于排屑具有更高的要求。

因此必须要设计一种排屑良好的凸轮轴深孔钻床。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种排屑良好的凸轮轴深孔钻床，加工时切屑不易堵塞凸轮轴柱面上的出油孔，同时对刀具的要求降低，提高加工效率。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

一种凸轮轴深孔钻床，包括：安装放置在基座上的机架；固定安装在机架上远离基座一端的进给单元；由进给单元驱动的进给台。本技术方案的凸轮轴深孔钻床还包括固定安装在机架上靠近基座一端的主轴单元，主轴单元上安装有刀具，刀具的切削部分朝上。进给台上还设有工件旋转单元，所述工件旋转单元包括安装在进给台上靠近主轴单元一端的钻套组件，所述钻套组件包括中心设有第一通孔的工件轴，工件轴的一端设有传动件，另一端设有钻套顶尖以及工件拨叉；钻套顶尖一端设有定位圆台，另一端安装在第一通孔中，且钻套顶尖中心设有第二通孔，工件拨叉与工件轴固定相连；工件旋转单元也包括固定安装在进给台上的第一电机组，工件轴由第一电机组驱动旋转；工件旋转单元还包括安装在进给台远离主轴单元一端的夹紧组件，夹紧组件包括顶尖支架，顶尖支架正对钻套组件的一侧设有活动顶尖，另一侧设有动力元件，动力元件控制活动顶尖相对顶尖支架的伸出和缩回。

采用这样的结构，区别于传统的卧式和立式孔加工机床，本技术方案加工凸轮轴的刀具在下，刀具相对凸轮轴向上进给进行加工，带动刀具转动的主轴倒置安装，切屑被切断后落向已加工一侧可以及时排出，防止切屑堆积堵塞凸轮轴柱面上的出油孔。而由于切屑的及时排出，带走了加工产生的热量，刀具加工条件大大改善。

另外，普通条件下加工凸轮轴，由于刀具角度的设计，使得切屑被切下后具有一个沿径向向外运动的径向速度，这就使得切屑十分容易堵塞出油孔。

由于刀具上设有排屑槽，刀具转动时会引起空气向外流动，使得凸轮轴加工孔内气压低于凸轮轴外界气压，外界气流通过出油孔向凸轮轴内部流动，这有利于防止切屑堵塞出油孔，刀具转速越高，效果越明显。然而，刀具的转速由刀具和凸轮轴材料决定，往往不能采用很高的转速。在本技术方案中，刀具本身高速转动，设置的工件旋转单元带动凸轮轴相对于主轴组件低速旋转，这就能够保证在相对转速，也就是切削转速不变的情况下，提高刀具的绝对转速，使得凸轮轴内外的压力差增大，有效地抑制了切屑沿径向向外的运动，这样就降低了切屑堵塞出油孔的概率，即使造成堵塞也能有效减小切屑堵塞出油孔的深度，能够通过清理恢复出油孔的通畅。

进一步的，主轴单元包括第二电机组以及主轴组件，第二电机组有2个电机，主轴组件的个数为4，每个电机分别带动2个主轴组件。采用一带二的结构，降低了成本简化了设备结构。

进一步的，第一电机组有2个电机，工件轴的数量为4，每个电机分别带动2根工件轴。采用多工位的加工模式，可以有效提高加工效率，同时降低了设备的综合成本。

进一步的，进给单元包括伺服电机以及由伺服电机带动的丝杠螺母组件，丝杠螺母组件的两侧还设有导向组件。采用这样的结构，实现了进给台的进给运动，结构简单，同时也能保证所需的加工精度，综合效益好。

进一步的，动力元件是气缸或油缸。气缸或油缸作为直线运动的动力元件，可以实现对活动顶尖伸出和缩回的控制。

进一步的，钻套顶尖的第二通孔为阶梯通孔，第二通孔分为三段，远离定位圆台一端的两段为锥度不同的锥孔。采用这样的结构，钻套顶尖的导向作用好。

进一步的，工件拨叉包括安装块，安装块上设有竖直安装的立柱，立柱一端固定连接在安装块上，另一端设有拨块。结构简单，易于制造。

进一步的，立柱上还设有长条形的调整槽，拨块上设有螺纹孔，螺钉的螺杆穿过调整槽与螺纹孔旋合使拨块固定。采用这样的结构，可以根据不同的凸轮轴型号调整拨块的位置，而不必更换整个工件拨叉。

进一步的，第一电机组与工件轴之间采用皮带传动。

进一步的，第二电机组与主轴组件之间采用皮带传动。通过计算设计合理的皮带传动，可以避免在加工过程中出现电机堵转的情况，对设备起到一定的保护作用。

总之，这样的凸轮轴深孔钻床，加工时切屑不易堵塞凸轮轴柱面上的出油孔，同时对刀具的要求降低，提高了加工效率。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的解释和说明：

图1是本实施例凸轮轴深孔钻床的左视示意图；

图2是本实施例凸轮轴深孔钻床的主视示意图；

图3是本实施例钻套组件的结构示意图；

图4是本实施例顶尖钻套的剖视图；

图5是本实施例未安装拨块的工件拨叉的俯视图；

图6是本实施例未安装拨块的工件拨叉的左视图；

图7是本实施例拨块的剖视图；

图8是本实施例拨块的主视图；

图9是本实施例凸轮轴的结构示意图；

图10是本实施例切屑运动速度方向和气流流动方向示意图；

其中，1、机架，2、进给台，3、主轴单元，31、刀具，32、第二电机组，33、主轴组件，4、工件旋转单元，41、钻套组件，411、工件轴，411a、第一通孔，412、钻套顶尖，412a、定位圆台，412b、第二通孔，413、工件拨叉，413a、安装块，413b、立柱，413c、拨块，42、第一电机组，43、夹紧组件，431、顶尖支架，432、活动顶尖，433、动力元件，5、进给单元，51、伺服电机，52、丝杠螺母组件，6、凸轮轴，61、切屑，62、出油孔。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1和图2所示的一种凸轮轴深孔钻床，包括：安装放置在基座上的机架1；固定安装在机架1上远离基座一端的进给单元5；由进给单元驱动的进给台2。进给单元5包括伺服电机51以及由伺服电机51带动的丝杠螺母组件52，丝杠螺母组件52的两侧还设有导向组件。采用这样的结构，实现了进给台2的进给运动，结构简单，同时也能保证所需的加工精度，综合效益好。

本技术方案的凸轮轴深孔钻床还包括固定安装在机架1上靠近基座一端的主轴单元3，主轴单元3上安装有刀具31，刀具31的切削部分朝上。主轴单元3包括第二电机组32以及主轴组件33，第二电机组32有2个电机，主轴组件33的个数为4，每个电机分别带动2个主轴组件33。第二电机组32与主轴组件33之间采用皮带传动。采用一带二的结构，降低了成本简化了设备结构。而通过计算设计合理的皮带传动，可以避免在加工过程中出现电机堵转的情况，对设备起到一定的保护作用。

进给台2上还设有工件旋转单元4，工件旋转单元4包括安装在进给台2上靠近主轴单元3一端的钻套组件41，钻套组件41包括中心设有第一通孔411a的工件轴411，如图3所示。工件轴411的一端设有传动件，另一端设有钻套顶尖412以及工件拨叉413；钻套顶尖412一端设有定位圆台412a，另一端安装在第一通孔411a中，且钻套顶尖412中心设有第二通孔412b。如图4所示，第二通孔412b为阶梯通孔，第二通孔412b分为三段，远离所述定位圆台412a一端的两段为锥度不同的锥孔。采用这样的结构，钻套顶尖412的导向作用好。

工件拨叉413与工件轴411固定相连。如图5和图6所示，工件拨叉413包括安装块413a，所述安装块413a上设有竖直安装的立柱413b，立柱413b一端固定连接在安装块413a上，另一端设有拨块413c。这样的结构简单，易于制造。立柱413b上还设有长条形的调整槽，拨块413c上设有螺纹孔，如图7和图8所示。螺钉的螺杆穿过所述的调整槽与螺纹孔旋合使拨块413c固定。采用这样的结构，可以根据不同的凸轮轴6型号调整拨块413c的位置，而不必更换整个工件拨叉413。

又如图1和图2所示，工件旋转单元4也包括固定安装在进给台上的第一电机组42，工件轴411由第一电机组42驱动旋转。第一电机组42与工件轴411之间采用皮带传动。第一电机组42有2个电机，工件轴411的数量为4，每个电机分别带动2根工件轴411。采用多工位的加工模式，可以有效提高加工效率，同时降低了设备的综合成本。

工件旋转单元4还包括安装在进给台2远离主轴单元3一端的夹紧组件43，夹紧组件43包括顶尖支架431，顶尖支架431正对钻套组件41的一侧设有活动顶尖432，另一侧设有动力元件433，动力元件433控制活动顶尖432相对顶尖支架431的伸出和缩回。动力元件433可以是气缸或油缸，本实施例中选择气缸。气缸或油缸作为直线运动的动力元件，可以实现对活动顶尖432伸出和缩回的控制。

采用这样的结构，区别于传统的卧式和立式孔加工机床，本技术方案加工凸轮轴6的刀具31在下，刀具31相对凸轮轴6向上进给进行加工，带动刀具31转动的主轴倒置安装，切屑被切断后落向已加工一侧可以及时排出，防止切屑堆积堵塞凸轮轴柱面上的出油孔。而由于切屑的及时排出，带走了加工产生的热量，刀具31加工条件大大改善。

另外，普通条件下加工凸轮轴6，由于刀具角度的设计，使得切屑61被切下后具有一个沿径向向外运动的径向速度，这就使得切屑61十分容易堵塞出油孔62，而由于刀具31上设有容屑槽，容屑槽不仅将切屑61向已加工侧排送，同时也会引起空气向外流动，使得凸轮轴6加工孔内气压低于凸轮轴6外界气压，外界气流就会通过出油孔62向凸轮轴6内部流动，这有利于防止切屑61堵塞出油孔62，刀具31转速越高，效果越明显，如图10所示。然而，刀具31的转速由刀具31和凸轮轴6材料决定，往往不能采用很高的转速。而在本技术方案中，刀具31本身高速转动，设置的工件旋转单元4带动凸轮轴6相对于主轴组件33低速旋转，这就能够保证在相对转速，也就是切削转速不变的情况下，提高刀具31的绝对转速，加快空气的流动，使得凸轮轴6内外的压力差增大，有效地抑制了切屑61沿径向向外的运动，这样就降低了切屑61堵塞出油孔62的概率，即使造成堵塞也能有效减小切屑61堵塞出油孔62的深度，能够通过清理恢复出油孔62的通畅。

因此，这样的凸轮轴深孔钻床，加工时切屑61不易堵塞凸轮轴柱面上的出油孔62，同时对刀具31的要求降低，也提高了加工效率。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。