一种三坐标卧式深孔钻床的制作方法

本实用新型涉及深孔钻床及特种加工领域，具体设计一种三坐标卧式深孔钻床。

背景技术：

在现代化机械加工领域孔加工已经成为十分常见的加工方式，孔加工可分为浅孔、中深孔、深孔三种。深孔加工技术更是应用于国防、航天航空、汽车、特种加工等各个领域在产生了大量的加工小深孔的方法。如电解、激光加工、电火花加工、高速钻孔、超声波等加工方法。不同的方法和系统因为他们的排屑系统、钻杆结构、供油方法等特点不同，所能加工出来的尺寸范围、精度、表面粗糙度等都不同。目前，深孔钻削的加工方法相对完善，然而也不能停滞不前，要在已有的基础上不断改进，降低成本提高精度。

目前深孔加工分类有很多种：(1)按其运动形式可以分为：工件旋转，刀具进给；刀具旋转与进给，工件不运动。(2)按其排屑方式可以分为：外排屑(前排屑方法和后排屑方法)；内排屑。(3)按其冷却、排屑系统可以分为：枪钻系统、bta系统、喷吸钻系统和df系统。深孔钻床领域普遍存在钻杆刚度不足、振动影响加工精度和表面质量的问题，排屑容易损伤已加工表面，加工工件长度受限，对非回转工件以及偏孔加工困难等问题。针对以上问题，本实用新型提供了一种三坐标卧式深孔钻床。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

针对目前现有技术的不足，本实用新型提供了一种三坐标卧式深孔钻床，可以满足实验室或者特种行业在处理长径比大于100的超细长孔的工件时，正常的铣削、钻削、镗削无法达到的尺寸精度和技术要求。

(二)技术方案

本实用新型通过如下技术方案实现：本实用新型提出了一种三坐标卧式深孔钻床，包括机架、机架板、导轨垫板、导轨、滑块、枪钻运动头组件、弹性挡圈、主轴、皮带、普通平键、带轮、三相异步电机、枪钻、内六角圆柱头螺钉、角接触球轴承、支撑板、刀具支撑机构、支撑箱体、传感器导轨固定座、工件卡盘、三坐标工作台、钣金电箱、欧姆龙传感器、传感器连接板、集屑盒、排屑箱、平垫圈、丝杠固定座、传感器导轨连接板、传感器导轨、滚珠丝杠、膜片夹持式联轴器、减速电机支撑板、减速电机、上滑块、伺服电机、丝杠、沉头螺钉、下滑块。机架用于固定枪钻、减速电机、三相异步电机、滚珠丝杠、导轨、支撑箱体、三坐标工作台，工件卡盘，机架底部通过螺栓固定于地面。三相异步电机通过带传动驱动钻枪做回转运动，钻枪用两个角接触球轴承支撑安装在支撑板上，支撑板安装在导轨上方带动枪钻完成进给运动。通过刀具支撑机构保持枪钻刚度，支撑箱体完成对工件的三点支撑保证工件的支撑刚度，支撑箱体内部通过伺服电机驱动丝杠，使上滑块与下滑块移动自适应调整支撑位置和支撑刚度大小。主传动系统中的减速电机通过膜片夹持式联轴器与主轴连接，主轴驱动滚珠丝杠使枪钻和支撑箱体沿导轨移动。支撑箱体底端连接集屑盒，集屑盒连接排屑箱。三坐标工作台安装在机架右上端，三坐标工作台顶部左侧装有工件卡盘。

优选的，所述所述机架顶端固定有导轨，导轨上方安装枪钻运动头组件、刀具支撑机构、支撑箱体,机架右上端装有三坐标工作台。

优选的，所述排屑箱安装在支撑箱体底端，通过集屑盒收集切屑。机床采用外排屑加工系统为主，支撑箱体与排屑箱相连接有效提高切屑排出效率，防止切屑损伤已加工表面。

优选的，所述枪钻运动头组件两侧开设通孔与刀具支撑机构适配，枪钻杆端中部有刀具支撑机构支撑。枪钻刀具的前进方向安装有两个刀具支撑机构，枪钻直径较小长度较长所以需要在枪钻的进给方向上给予一定的支撑，防止枪钻由于重力而下坠，并且会随着进给量的增大随刀具前进，避免在加工时发生干涉问题甚至撞刀。

优选的，所述支撑箱体中采用三层内壁支撑板，且内壁支撑板上均开设有通孔与刀具支撑机构适配。支撑箱体设计在导轨上，在机加工未开始的时候对工件采用两点支撑，随着加工的进行支撑箱体随刀具移动使支撑箱体中的另一侧给予已加工表面一个支撑，通过支撑箱体三个支撑内壁完成对工件的三点支撑，即对已加工位置一点支撑和对未加工位置实现两点支撑，同时支撑箱体内部设有三组上滑块和下滑块，上滑块与下滑块通过丝杠移动调整可以实现自适应支撑和对工件的对心矫正，保证了钻削刚度提高钻削精度，可以对细长工件加工提供良好的刚度支撑，防止加工过程中由于已加工部分刚度不足产生弯曲使整个机床产生震动，提高加工精度和表面质量优选的，所述排屑箱安装在支撑箱体底端，通过集屑盒收集切屑。

优选的，所述三坐标工作台与机架相连在平台的z轴移动方向采用两个电机使其传递的力矩达到机床的设计要求，在满足传动功能的前提下增加了夹持工件部位的刚度，三坐标工作台可以解决对非回转工件以及偏孔加工困的问题。

(二)有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供一种三坐标卧式深孔钻床，具有以下有益效果：

1机床采用外排屑加工系统为主，支撑箱体与排屑箱相连接有效提高切屑排出效率，防止切屑损伤已加工表面，进给运动与主运动均分别采用导轨和伺服电机控制，进而达到细长深孔加工的工艺要求。

2枪钻刀具的前进方向安装有两个刀具支撑机构，枪钻直径较小长度较长所以需要在枪钻的进给方向上给予一定的支撑，防止枪钻由于重力而下坠，并且会随着进给量的增大随刀具前进，避免在加工时发生干涉问题甚至撞刀。

3支撑箱体中增加一层支撑板共有三层内壁支撑板，可以支撑已加工位置和未加工位置，防止由于原材料的刚度不够使得原材料发生弯曲，减少整体机床的震动，提高机床加工工件长度和加工过程工件刚度。这里将支撑箱体设计在导轨上，在机加工未开始的时候对工件采用两点支撑，随着加工的进行支撑箱体随刀具移动使支撑箱体中的另一侧给予已加工表面一个支撑，通过支撑箱体三个支撑内壁完成对工件的三点支撑，即对已加工位置一点支撑和对未加工位置实现两点支撑，同时支撑箱体内部设有三组上滑块和下滑块，上滑块与下滑块通过丝杠移动调整可以实现自适应支撑和对工件的对心矫正，保证了钻削刚度提高钻削精度，可以对细长工件加工提供良好的刚度支撑，防止加工过程中由于已加工部分刚度不足产生弯曲使整个机床产生震动，提高加工精度和表面质量。

4三坐标平台与机架相连在平台的z轴移动方向采用两个电机使其传递的力矩达到机床的设计要求，在满足传动功能的前提下增加了夹持工件部位的刚度，三坐标工作台可以解决对非回转工件以及偏孔加工困的问题。

附图说明

图1为本实用新型结构主视部分结构示意图；

图2为本实用新型结构俯视部分结构示意图；

图3为本实用新型结构左视部分结构示意图；

图4为本实用新型支撑箱体三维结构示意图；

图5为本实用新型支撑箱体剖视图1；

图6为本实用新型支撑箱体剖视图2；

图7为本实用新型三维结构示意图。

图中：1-机架、2-机架板、3-导轨垫板、4-导轨、5-滑块、6-枪钻运动头组件、7-弹性挡圈、8-主轴、9-内六角圆柱头螺钉m10、10-皮带、11-普通平键、12-带轮、13-三相异步电机、14-枪钻、15-内六角圆柱头螺钉m8、16-角接触球轴承、17-支撑板、18-刀具支撑机构、19-支撑箱体、20-传感器导轨固定座、21-工件卡盘、22-三坐标工作台、23-钣金电箱、24-欧姆龙传感器、25-传感器连接板、26-集屑盒、27-排屑箱、28-平垫圈、29-丝杠固定座、30-传感器导轨连接板、31-传感器导轨、32-滚珠丝杠、33-膜片夹持式联轴器、34-减速电机支撑板、35-减速电机、36-上滑块、37-伺服电机、38-丝杠、39-沉头螺钉、40-下滑块

具体实施方式

下面将结合本实用新型附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施实例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1和图2，一种三坐标卧式深孔钻床，包括机架1，所述机架1的底部设有螺栓孔用于固定机床；所述机架1顶部安装有导轨4和机架板2；所述导轨垫板3支撑导轨4；所述导轨4顶部安装有支撑板17；主传动系统的进给运动通过导轨4和滑块5导向运动支撑板17用于固定枪钻运动头组件6；所述弹性挡圈7用于带轮12轴向固定；所述主轴8用角接触球轴承16支撑；所述内六角圆柱头螺钉m109用于连接左端盖；所述皮带10用于传递两带轮12之间扭矩；所述普通平键11用于传递主轴8和带轮12之间的扭矩；所述带轮12分别安装在三相异步电机13和主轴8上；所述三相异步电机13通过三级减速器增速降扭后通过皮带10带动主轴8旋转；所述枪钻14安装在主轴8上；所述内六角圆柱头螺钉m815用于连接右端盖；所述两刀具支撑机构18固定于支撑板17上；所述支撑箱体19上有两孔与刀具支撑机构18配合用于支撑，支撑箱体19内有三个支撑内壁；所述传感器导轨固定座20固定传感器导轨31；所述工件卡盘21固定于三坐标工作台22顶部；所述钣金电箱23用于给整台机床供电；所述欧姆龙传感器24固定于传感器连接板25上；所述集屑盒26固定于支撑箱体19下端；所述排屑箱27固定于集屑盒26下方；所述平垫圈28安装在螺钉下方；所述丝杠固定座29固定滚珠丝杠32于机架1上；所述传感器导轨连接板30固定传感器连接板25；所述膜片夹持式联轴器33固定于减速电机上；所述减速电机支撑板34用于支撑减速电机35；所述上滑块36与下滑块40通过丝杠38移动调整可以实现自适应支撑和对工件的对心矫正；所述伺服电机37用于驱动丝杠38转动。

请参阅图2和图3，机床进给运动与主运动均分别采用导轨4和三相异步电机13控制。采用滑块5与导轨4实现导向运动，在导轨4中间采用滚珠丝杠32，连接减速电机35以实现整个刀具的进给，实现高精度控制与反馈，尽可能多的降低功率损耗。排屑箱27与钣金电箱23均安装在机架1同一侧面。

请参阅图4、图5和图6，支撑箱体19内部主要有三层内壁支撑板，以支撑已加工位置和未加工位置，完成工件的三点支撑，该三点支撑位置主要通过伺服电机33驱动丝杠38完成对上滑块36与下滑块40之间的位置关系调整支撑位置和支撑刚度大小，以防止由于原材料的刚度不够使得原材料发生弯曲，减少整体机床的震动，提高机床加工工件长度和加工过程工件刚度。这里将支撑箱体19设计在导轨上，在机加工未开始的时候对工件采用两点支撑，随着加工的进行支撑箱体19随刀具移动使支撑箱体19中的另一侧给予已加工表面一个支撑，通过支撑箱体三个支撑内壁完成对工件的三点支撑，即对已加工位置一点支撑和对未加工位置实现两点支撑，同时支撑箱体内部设有三组上滑块和下滑块，上滑块与下滑块通过丝杠移动调整可以实现自适应支撑和对工件的对心矫正，保证了钻削刚度提高钻削精度，可以对细长工件加工提供良好的刚度支撑，最大限度的提高刚度，防止加工过程中由于已加工部分刚度不足产生弯曲使整个机床产生震动，提高加工精度和表面质量。

在工作时，枪钻14直径较小长度较长所以需要在枪钻14的进给方向上给予一定的支撑，防止枪钻14由于重力而下坠。所以在刀具的前进方向安装有两个刀具支撑机构18，并且会随着进给量的增大随刀具前进，避免在加工时发生干涉问题甚至撞刀。将支撑箱体19与排屑箱27结合在一起，会使加工出的切屑由刀具的外螺纹排除，其优势就是在于可以增大钻削直径范围。我们的排屑系统通过与支撑箱体19结合，排出的切屑流入机床侧面的集屑盒26，排屑箱27跟随支撑箱体19运动最后切屑全部排入集屑盒26中，同时相对封闭的收集方法有利于环保。支撑箱体19中增加一层支撑板，可以支撑已加工过的孔，防止由于原材料的刚度不够使得原材料发生弯曲，减少整体机床的震动，另外可以对加工工件实现三点支撑，可以对已加工位置和未加工位置提供更好的刚度支撑。这里将支撑箱体19设计在导轨4上，在机加工未开始的时候对工件采用两点支撑，随着加工的进行支撑箱体19随刀具移动使支撑箱体19中的另一侧给予已加工表面一个支撑，通过支撑箱体19三个支撑内壁完成对工件的三点支撑，即对已加工位置一点支撑和对未加工位置实现两点支撑，同时支撑箱体内部设有三组上滑块和下滑块，上滑块与下滑块通过丝杠移动调整可以实现自适应支撑和对工件的对心矫正，保证钻削刚度提高钻削精度，对细长工件加工提供良好的刚度支撑，防止加工过程中由于已加工部分刚度不足产生弯曲使整个机床产生震动。为了适应大部分工件的加工需求，便于同时操作和观察，便于刀具和工件的装卸且易于接近装卸区域，装夹省力，我们在工件的夹持端采用可移动三坐标工作台22，用螺栓连接将三坐标工作台22与机架1相连，其次我们将三坐标工作台22与机架1相连在平台的z轴移动方向采用两个电机使其传递的力矩达到机床的设计要求，此外三坐标工作台22可以适应非回转工件的加工和偏孔的加工。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改和变形，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。