一种PCB数控钻床钻孔机构及其调心装置的制作方法

本专利主要涉及pcb数控钻床钻孔机构及其调心装置，是pcb数控钻床上配套的专用装置。

背景技术：

pcb数控钻床对钻孔精度和质量要求较高，其钻孔机构在进行钻孔加工时，由于机构振动，会影响其钻孔质量。一般要求钻孔机构具有一定的动态刚性，并保证z轴方向上较高的安装精度，还要有一定的减振能力。目前在钻孔领域，对多层pcb板高精度的加工要求比较难保证。一些企业的钻孔机构在z轴方向上装配后，调整能力较差，或者安装后不能很好的配合空气静压轴承实现钻孔定位，保证一定的z轴方向的动刚度。

传统的pcb数控钻床钻孔机构中的调心装置有直接整体连接的，该类结构简单，安装后调整能力较差，由于要求z轴安装精度高，对z轴安装上和轴承重复约束钻孔电主轴，出现安装误差后破坏空气轴承对电主轴的约束，降低了钻孔精度。

还有一类钻孔机构调心装置采用的是调心联轴器，该结构对钻孔机构有一定的调心能力，对z轴方向上的装配调整方便，也能配合空气静压轴承对电主轴实现调心，但该调心联轴器结构中零部件的安装间隙较大，零件间的误差传递较大，所以钻孔机构上下运动时不能保证运动的准确性，在钻孔时难保证钻孔的孔位精度，而且主轴部分结构刚性较差，加工多层pcb板的能力较差。

技术实现要素：

本专利的目的是提供一种pcb数控钻床钻孔机构用调心装置，其调心轴下端能够在垂直于轴线方向上有一定的摆动量，方便与电主轴连接时调整对心位置，同时调心轴在轴向方向具有一定的刚性。

一种pcb数控钻床钻孔机构用调心装置，包括外套筒3、上端盖1、调心轴12、上保持架4、下保持架6、滚珠2、支承外圈7、弹性垫圈5、弹簧支承套9、压缩弹簧8、弹性套10、封盖13；

上端盖1设置在外套筒3上端，上端盖1的下端是一个内凹球面；

调心轴12的上端是一个球头，球头上部与设置在上保持架4上的滚珠2接触；球头下部通过设置在下保持架6上的滚珠2与支承外圈7形成滚动连接；

上保持架4与下保持架6之间是环绕球头的弹性垫圈5；弹性垫圈5、支承外圈7、弹簧支承套9在外套筒3轴向方向上下接触并设置在外套筒3内部；弹簧支承套9下端外侧支撑在外套筒3内的台阶上；封盖13设置在外套筒3下端；

在封盖13上端与弹簧支承套9下端内侧之间设置压缩弹簧8，压缩弹簧8通对弹簧支承套9对支承外圈7和下保持架6、紧弹性垫圈5、上保持架4施加向上的力，使得调心轴12的球头上端通过与上保持架4上的滚珠2与内凹球面形成滚动接触；

弹性套10套装在调心轴12上并位于封盖13的内孔中；调心轴12下部穿过弹簧支承套9、压缩弹簧8、弹性套10向下延伸出外套筒3。

上述的pcb数控钻床钻孔机构用调心装置，上端盖1通过螺纹副与外套筒3相连。

上述的pcb数控钻床钻孔机构用调心装置，封盖13与外套筒3下端以紧固螺钉11相连。

本专利同时提供一种pcb数控钻床钻孔机构，它以调心装置连接电主轴，同时配合空气静压轴承对电主轴实现约束，方便安装电主轴时位置的调整，并保证电主轴在转动时一定的运动刚度，提高下钻的运动精度和钻孔质量。

一种pcb数控钻床钻孔机构，包括上述的调心装置、滑板21、在上下驱动装置的带动下可相对于滑板21上下移动的连接板22，在连接板22上固定有连接座23，调心装置中的上端盖1与连接座23相连，调心轴12下端与电主轴套24相连，电主轴25设置在电主轴套24上，空气静压轴承座26固定在滑板21上，电主轴25穿过空气静压轴承座26并与空气静压轴承座26之间在周向形成转动连接、在轴向形成滑动连接。

上述的pcb数控钻床钻孔机构，上下驱动装置包括设置在滑板上的直线电机31，直线电机31的输出轴通过下动子连接板32与电主轴套24固定连接。

上述的pcb数控钻床钻孔机构，上端盖1与连接座23以螺纹副连接，调心轴12下端与电主轴套24以螺纹副相连。

本专利的有益效果：压缩弹簧8可以减小滚珠2和保持架以及上端盖1等零部件的装配间隙，减小传动误差；外套筒3采用弹性材料，紧固在调心轴12上，起到缓冲减震作用。调心装置调整位置灵活，结构紧凑，零件内部传动误差小，安装和拆卸方便。上端盖1和连接座相连，调心轴12和电主轴相连，由于调心轴12可以绕z轴在一定范围内转动，所以可以调整钻孔机构z方向上的位置，调整调心轴轴线和电主轴轴承轴线的对心位置。

为保证能够灵活调整装配位置，配合空气静压轴承实现调心定位，调心轴12前端采用球头结构，调心轴12前端球头上半球通过滚珠2接触，滚珠2通过上保持架4固定，使得滚珠2均匀分布在球头前端，滚珠2上面接触上端盖1，保证球头调心轴12可以自由转动并保证受力均匀。

调心轴12球头下半球通过滚珠2支承，滚珠2内侧接触球头，外侧接触支承外圈7内滚道，滚珠2通过下保持架6实现固定，下保持架6下端通过弹簧支承套9进行支承。弹性垫圈5支承上保持架4下端，并接触下保持架6上端。弹性垫圈5中间带圆弧孔，保证球头穿过弹性垫圈5，并留有间隙。弹性垫圈5在压缩弹簧8的弹性力下保持压缩状态，减小上下运动间隙。

外套筒3设置有凸台，支承弹簧支承套9。弹簧支承套9内设置一圈凹部，支承并对压缩弹簧8实现固定。压缩弹簧8空套在调心轴12一端，通过弹簧支承套9和封盖13进行固定。封盖13中间带通孔，上部设置凸台，凸台上部一圈凹陷部，用于对固定压缩弹簧8。压缩弹簧8上部接触弹簧支承套9凹部，下部接触封盖13凹部。

弹性套10圈套在调心轴12上，内部接触调心轴12一端，外部接触封盖13内孔，嵌套在封盖13孔内。封盖13嵌套在外套筒3底部通孔内，封盖13底部边缘开螺纹孔4个，通过螺钉11紧固在外套筒3上。

调心装置外套筒3上内孔部分上端有内螺纹，配合上端盖1的外螺纹。

调心装置中的调心轴12下端带有联接螺纹，通过螺纹联接电主轴套，电主轴套通过螺钉连接并在轴向固定电主轴。调心装置的上端盖1前端有联接螺纹，联接到钻孔机构连接座上。

优点：一、调心装置调心轴可以围绕钻孔方向z轴在一定范围内任意转动，定位灵活，方便安装过程中的调整对心位置。二、配合钻孔机构中的空气静压轴承实现钻孔位置的精确定位。三、钻孔过程中减小z轴方向上的钻孔振动。四、结构紧凑，拆装方便，并能保证一定刚性。

附图说明

图1是调心装置爆炸图；

图2是调心机构装配全剖视图；

图3是调心装置立体图；

图4是pcb数控钻床钻孔机构装配立体图；

图5是pcb数控钻床钻孔机构结构爆炸图。

图中，上端盖1；滚珠2；外套筒3；上保持架4；弹性垫圈5；下保持架6；支承外圈7；压缩弹簧8；弹簧支承套9；弹性套10；紧固螺钉11；调心轴12；封盖13；钻头14；

滑板21、连接板22、连接座23、电主轴套24、电主轴25、空气静压轴承座26；

直线电机31、下动子连接板32、上动子连接板33。

具体实施方式

下面结合附图，对本装置的实施作如下描述。

如图1、2所示，将弹簧支承座9通过间隙配合嵌入到外套筒3中心孔中，通过外套筒3中凸台支承。将带滚道的支承外圈7通过外套筒3装入孔中，并以弹簧支承座9为支承，滚珠2通过下保持架6嵌入滚珠2安装孔中，下保持架6一圈共均布个滚珠2有12个，滚珠2安装后均布支承外圈7滚道。然后安装调心轴12，将调心轴12空套在外套筒3中，调心轴12球头下部分通过下部的12个滚珠2支承，并可以沿着中心线旋转和一定范围内的摆动。

将带中心孔的弹性垫圈5装入外套筒3，中心孔套入到调心轴12的球头上半部分，底部接触并固定下保持架6和支承外圈7。

将19个滚珠2通过上保持架4嵌入滚珠2安装孔中，上保持架4呈半球形，上保持架4底部以弹性垫圈5作支承，滚珠2接触调心轴12球头上半部分，均布在调心球头上。

将带外螺纹的上端盖1，通过螺纹装入外套筒3中心孔中，旋入到滚珠2接触上端盖1的内球面为止，实现调心装置上半部分的安装。

将压缩弹簧8从外套筒3的下端装入，并空套在调心轴12的轴端，压缩弹簧8一端接触弹簧支承座9，并嵌入到弹簧支承座凹槽中。将封盖13通过间隙配合装入外套筒3中心孔中，封盖13中心孔空套在调心轴12的轴端。通过4个紧固螺钉11将封盖13固定在外套筒3上。最后，将弹性套10的内孔套入到外套筒3上的轴端，并通过过盈配合嵌入到封盖13的中心孔中，完成调心装置下半部分装配。

如图4，5所示，安装调心装置到钻孔机构。

调心装置上部分通过上端盖1以螺纹安装到支承座中心孔中。调心装置下部分通过调心轴12的轴端螺纹安装到电主轴套上，通过调心装置的调心能力初步调整电主轴的对心位置，将空气静压轴承和轴承支承座安装到电主轴上，进一步调整对心位置保证精度，调整好后，将轴承支承座固定到钻孔机构的滑板上，完成该部分的安装。

两个直线电机31设置在滑板21上，直线电机31的输出轴下端通过下动子连接板32与电主轴套24固定连接，直线电机31的输出轴上端通过上动子连接板33与连接板22相连，连接板22上下滑动地设置在滑板21上。在连接板22上固定有连接座23，调心装置中的上端盖1与连接座23相连，调心轴12下端与电主轴套24相连，电主轴25设置在电主轴套24上，空气静压轴承座26固定在滑板21上，电主轴25穿过空气静压轴承座26并与空气静压轴承座26内的空气轴承之间在周向形成转动连接、在轴向形成滑动连接。电主轴下端连接钻头14。