专利名称：管件加工的数控钻床的制作方法
技术领域：
本发明涉及机床设备领域，尤其是用于加工管类零件侧壁孔的数控钻床。
背景技术：
锅炉集箱等管类零件需要在管件的外壁上加工很多通孔或盲孔，由于目前没有专 用设备，因此只能通过在管件上手工划线并冲定位孔，然后采用摇臂钻床进行钻孔操作，通 常锅炉集箱较长，而且也较重，一个管件上有几十个至上百个孔，加工时需要频繁翻转与移 动管件，加工效率极低，操作人员劳动强度大、安全性差；而且由于管件外表圆弧外形难以 固定定位，加工时钻头易跑偏导致断裂，孔的加工质量差，经常会偏心或者歪斜，废品率高。
发明内容
本申请人针对上述现有管件外壁通孔加工采用手工操作劳动强度大、安全性差、 加工效率低、通孔的加工质量差等缺点，提供一种管件加工的数控钻床，其结构合理，操作 方便，加工效率高，通孔加工质量好。本发明所采用的技术方案如下一种管件加工的数控钻床，采用数控台进行电气与液压控制，床身上部设置有主 轴回转装置与传动导向装置，钻削平台与夹持尾架可移动的设置在所述传动导向装置上； 所述钻削平台上设置有管壁夹持组件与钻削组件，所述主轴回转装置与所述的夹持尾架上 设置有管端夹持卡盘，所述主轴回转装置还设置有驱动主轴及卡盘旋转的电机。其进一步 特征在于所述传动导向装置为平行的直线导轨与齿条，在所述钻削平台与夹持尾架上设置 有电机驱动的齿轮，与所述齿条相啮合；所述钻削平台底部设置有滑动导轨先连接至转接板，在转接板底部设置与数控钻 床床身的直线导轨配合的导轨滑块，所述的滑动导轨与床身的直线导轨方向正交；所述管壁夹持组件的两个夹紧块下部设置有丝母，与通过支撑座中部支撑的两段 反相丝牙的正反丝杆相啮合，所述支撑座与所述钻削平台固定连接；所述正反丝杆一端设 置旋转运动驱动机构；所述管壁夹持组件的V形夹钳设置通过枢轴与夹紧块枢接；所述主轴回转装置的驱动电机为伺服电机，其通过传动机构与主轴连接，所述主 轴端部固定有夹持卡盘；所述传动机构为同步带传动系，包括小同步带轮、同步带、大同步 带轮，所述大同步带轮设置在主轴中部；所述夹持卡盘为液压卡盘；在夹持尾架底部设置有锁紧装置，所述锁紧装置包括固定在滑移平台底部的定 块，液压油缸的缸体固定在定块上，所述油缸的活塞轴与动块连接，所述定块及动块分别与 床身上设置的锁紧条侧面邻接。本发明可以加工多规格各种金属非金属的管料，具有大的加工范围与良好的适用性。本发明采用PLC数控编程，可以自动、高效、便捷安全的进行管件外壁通孔的加工。
图1为本发明的俯视图；图2为图1中A-A向视图，图中点划线所示的管料不是本发明的部件；图3为图2中夹持组件的结构图；图4为图1中B-B向可移动夹持尾架的结构图；图5为图4中C部的放大剖视图；图6为本发明的主轴回转装置的剖视图。
具体实施例方式下面结合附图，说明本发明的具体实施方式
。如图1、图2所示，本发明由床身1、管件主轴回转装置2、传动导向装置3、移动钻 削平台4、可移动夹持尾架5、排屑装置6、液压装置、润滑装置等组成，并且通过数控控制台 7进行集中的电气与液压控制。见图1、图2，本发明的床身1上部设置有主轴回转装置2与传动导向装置3，传动 导向装置3包括平行的两根直线导轨301、一根齿条302与一根锁紧条305，管件主轴回转 装置2设置于直线导轨301与齿条302的起始端一侧；如图2、图4所示，可移动夹持尾架 5与移动钻削平台4的底部分别设置有直线导轨滑块与床身1上的两根直线导轨相配合， 并且可移动夹持尾架5与移动钻削平台4通过底部的齿轮303与床身1上的齿条302相啮 合，可以在直线导轨301上自由移动并且准确定位；移动钻削平台4设置在主轴回转装置2 与可移动夹持尾架5之间。管件8通过主轴回转装置2的主动回转卡盘201与可移动夹持 尾架5的被动回转卡盘501的卡爪进行加工管件两端的夹持，并且在主动回转卡盘201的 驱动下围绕中心轴进行旋转，而夹持尾架5的被动回转卡盘501被动跟转；回转卡盘均采用 液压卡盘，由液压站202与液压站502进行控制与驱动，液压卡盘与相关的液压控制均为成 熟的现有技术，同常见数控车床的卡盘相同。在移动钻削平台4上设置有管壁夹持组件与钻削动力头组件，如图2、图3所示，其 中夹持组件包括第一夹持块402与第二夹持块403，通过丝杆408转动驱动第一夹持块402 与第二夹持块403底部的丝母409沿着管件水平直径方向相对运动并且抱紧管件；钻削动 力头组件包括钻头404，通过钻削主轴405与电机412及传动机构进行驱动与进给，可以采 用现有技术例如普通数控钻床或数控铣床的动力头组件，当夹持组件固定之后对管件进行 外壁钻孔加工。床身1主要包括底部两侧的主框架101，以及在底部中央设置的导屑斜面 102与排屑机103。如图3所示，第一夹持块402与第二夹持块403底部设置有丝母409，与丝杆408 相啮合。丝杆408中部由丝杆支撑座410进行支撑，支撑座410固定在移动钻削平台4上， 在丝杆支撑座410两侧丝杆408是正反丝牙的；丝杆408通过端部的液压马达411进行驱 动，液压马达411由液压站401进行控制与驱动，为现有技术；见图2、图3，当丝杆408旋转 时，驱动两侧的丝母409使第一夹持块402与第二夹持块403以沿着管件水平直径方向相 对向管中央靠拢或者相反向管外侧打开，从而可以灵活适应不同管径的管件。作为本发明的优化实施例，如图3所示，第一夹持块402与第二夹持块403的V型夹钳为独立零件，通过 销轴407与夹持块的基座连接，从而可以绕着销轴407做一定角度旋转，从而在夹紧时可以 根据被夹持管件的外壁面形状作自适应的灵活调整，更有效稳定的对圆截面进行夹持。上 述整个夹持组件没有直接连接在床身1的直线导轨301上，而是通过底部设置的两个水平 滑动导轨406先连接在转接板413上，然后再通过转接板413底部设置的与直线导轨301 配合的直线导轨滑块，浮动的与床身1的两根直线导轨301相连接。水平滑动导轨406可 以实现在管件截面直径方向水平面上自由滑动，因此整个夹持组件也可以在这个方向自由 浮动。这是由于较长的管件中心轴的直线度难以保证，当出现较为明显的管件中心轴弯曲、 管件截面变形情况时，浮动式的夹持平台与可旋转的夹钳可以在夹持时根据局部段的管件 形状进行灵活的调节与自适应，从而更有效的进行夹持，防止刚性结构不能自适应调整从 而不能有效夹持或者硬性夹持损伤管件的情况。本发明将夹持组件与钻削动力头组件设置在移动钻削平台4上，通过伺服电机 414、减速器驱动齿轮303与床身1上的齿条302相啮合，从而可以通过数控控制台7的设 定程序沿着直线导轨301准确到达所需要的位置。在到达指定位置之后，通过夹持组件将 整个移动钻削平台4自适应调整，并牢固的与管件8夹持为一体，然后进行钻削加工。由于 此时钻削平台4与管件8已经牢固结合为一体，因此钻削力可以视为钻削平台4与管件8 之间的内力，而基本不会传导给床身1，从而大大减少了加工时对直线导轨301、齿条302等 传动导向装置3的冲击与破坏，从而充分提高了定位传动的精度，提高了设备的可靠性、加 工精度与使用寿命。图4所示为本发明的可移动夹持尾架5的结构，被动回转卡盘501通过液压站502 根据现有技术进行控制与驱动，实现对管件尾端的夹持，且被动的跟随管件8进行旋转。可 移动夹持尾架5的底部设置有与直线导轨301配合的滑块，并且通过电机503驱动底部的 齿轮303与床身1上的齿条302相啮合，可以在直线导轨301上自由移动并定位。如图5 所示，在床身1上固定有与直线导轨301相平行的锁紧条305，在可移动夹持尾架5的底部 对应位置设置液压锁紧装置304，锁紧装置304包括跨越设置在锁紧条305两侧的定块308 与动块307，液压油缸306的缸体固定在定块308上，定块308固定在尾架底部，动块307通 过螺母固定在液压油缸306的活塞杆上。在夹持尾架5移动到指定位置后，数控控制台7 通过液压控制将液压油缸的活塞杆缩回，从而将拉紧动块307，与定块308 —起夹紧锁紧条 305，实现位置锁定。图6所示为本发明的主轴回转装置2的结构，主轴205通过两端圆锥滚子轴承206 固定在主轴箱207的箱壁，其端部固定主动回转卡盘201 ；主轴箱207内部的伺服电机204 通过变速箱203、小同步带轮、同步带208、大同步带轮与主轴205连接，提供旋转运动与动 力，大同步带轮设置在主轴中部。主动回转卡盘201通过液压站202根据现有技术进行控 制与驱动，对管件头部进行夹持。本发明采用伺服电机204实现管件的中心轴旋转，可灵活 准确的调整回转转速与旋转角度，控制方便，提高定位精度。本发明采用液压卡盘对管件端 部进行夹持，由于液压平稳可靠、速度缓慢均勻，因此可以避免刚性机械夹紧冲击力大，易 损坏管件端部的弊端。本发明工作时，先驱动丝杆408旋转使第一夹持块402与第二夹持块403相反向 两侧打开，驱动夹持尾架5移动以可容纳被加工管件长度。将管件8吊装至床身1上部，先利用主轴回转装置2的主动回转卡盘201液压夹持住管件8的一端，然后移动夹持尾架5至 合适位置，通过液压锁紧装置304将夹持尾架5锁紧在床身1的锁紧条305上；再利用可移 动夹持尾架5的被动回转卡盘501液压夹持住管件8的另一端。根据数控程序设置将移动 钻削平台4通过传动导向装置3移动至需要钻孔位置，同时通过主轴回转装置2将管件旋 转至需要加工通孔的角度；驱动丝杆408旋转使第一夹持块402与第二夹持块403相对向 中央靠拢以夹紧管件8，然后钻削动力头组件开始工作，通过钻头404进行孔的加工；加工 时废屑通过导屑斜面102落入排屑机103后输送至废料箱。在钻孔完成后，钻头404退回， 夹持块反向移动，放松管件8，移动钻削平台4根据程序设定移动至下一个工作位置并且重 复上述工作。本发明数控控制台7采用现有PLC编程技术进行集成控制，采用伺服电机与液压 的现有技术对传动部件进行驱动，可以灵活准确的实现定位与加工，自动化程度高，具有广 泛的适用范围。以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利 要求，在不违背本发明的精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改，例如各机构不采用 数控控制，而采用手工操作，进行移动、定位与工作。
权利要求
一种管件加工的数控钻床，采用数控台进行电气与液压控制，其特征在于床身上部设置有主轴回转装置与传动导向装置，钻削平台与夹持尾架可移动的设置在所述传动导向装置上；所述钻削平台上设置有管壁夹持组件与钻削组件，所述主轴回转装置与所述的夹持尾架上设置有管端夹持卡盘，所述主轴回转装置还设置有驱动主轴及卡盘旋转的电机。
2.按照权利要求1所述管件加工的数控钻床，其特征在于所述传动导向装置为平行 的直线导轨与齿条，在所述钻削平台与夹持尾架上设置有电机驱动的齿轮，与所述齿条相 啮合。
3.按照权利要求1所述管件加工的数控钻床，其特征在于所述钻削平台底部设置有 滑动导轨先连接至转接板，在转接板底部设置与数控钻床床身的直线导轨配合的导轨滑 块，所述的滑动导轨与床身的直线导轨方向正交。
4.按照权利要求1所述的管件加工的数控钻床，其特征在于所述管壁夹持组件的两 个夹紧块下部设置有丝母，与通过支撑座中部支撑的两段反相丝牙的正反丝杆相啮合，所 述支撑座与所述钻削平台固定连接；所述正反丝杆一端设置旋转运动驱动机构。
5.按照权利要求1所述管件加工的数控钻床，其特征在于所述管壁夹持组件的V形 夹钳通过枢轴与夹紧块枢接。
6.按照权利要求1所述管件加工的数控钻床，其特征在于所述主轴回转装置的驱动 电机为伺服电机，其通过传动机构与主轴连接，所述主轴端部固定有夹持卡盘；所述传动机 构为同步带传动系，包括小同步带轮、同步带、大同步带轮，所述大同步带轮设置在主轴中 部。
7.按照权利要求1所述管件加工的数控钻床，其特征在于所述夹持卡盘为液压卡盘。
8.按照权利要求1所述管件加工的数控钻床，其特征在于在夹持尾架底部设置有锁 紧装置，所述锁紧装置包括固定在滑移平台底部的定块，液压油缸的缸体固定在定块上，所 述油缸的活塞轴与动块连接，所述定块及动块分别与床身上设置的锁紧条侧面邻接。
全文摘要
本发明涉及一种管件加工的数控钻床，床身上部设置有主轴回转装置与传动导向装置，钻削平台与夹持尾架可移动的设置在所述传动导向装置上；所述钻削平台上设置有管壁夹持组件与钻削组件，所述主轴回转装置与所述的夹持尾架上设置有管端夹持卡盘，所述主轴回转装置还设置有驱动主轴及卡盘旋转的电机；采用数控台进行电气与液压控制。本发明可以加工多规格各种金属非金属的管料，具有大的加工范围与良好的适用性；本发明采用数控编程控制，可以自动、高效、便捷、安全的进行管件外壁孔的加工。
文档编号B23Q3/00GK101954502SQ201010196090
公开日2011年1月26日 申请日期2010年6月10日 优先权日2010年6月10日
发明者刘新立, 周冰峰, 张巍文, 薛静清, 邵燕瑛, 陆坤铭, 陆松茂 申请人:无锡华联精工机械有限公司