一種數(shù)顯型搖臂鉆床的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)械加工行業(yè)中的一種數(shù)顯型搖臂鉆床。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在機(jī)械加工行業(yè)中搖臂鉆床是用于單件或批量生產(chǎn)帶有多孔大型零件的孔加工的一種機(jī)床。一般主軸箱可在搖臂上移動(dòng)，并隨搖臂繞立柱回轉(zhuǎn)的鉆床。搖臂沿立柱上下移動(dòng)，以適應(yīng)加工不同高度的工件。較小的工件安裝在工作臺(tái)上，較大的工件直接放在機(jī)床底座或地面上。搖臂鉆床廣泛應(yīng)用于單件和中小批生產(chǎn)中，加工體積和重量較大的工件的孔。搖臂鉆床的主要變型有滑座式和萬向式兩種?；綋u臂鉆床是將基型搖臂鉆床的底座改成滑座而成，滑座沿床身導(dǎo)軌移動(dòng)，以擴(kuò)大加工范圍，適用于鍋爐、橋梁、機(jī)車車輛和造船等行業(yè)。萬向搖臂鉆床的搖臂除作垂直和回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外，并作水平移動(dòng)，主軸箱在搖臂上作傾斜調(diào)整，以適應(yīng)工件各部位的加工。此外，還有車式、壁式和數(shù)字控制搖臂鉆床等。搖臂鉆床是一種孔加工設(shè)備，用來鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、攻絲及修刮端面等多種形式的加工。按用途和結(jié)構(gòu)分類，鉆床分為立式鉆床、臺(tái)式鉆床、多孔鉆床、搖臂鉆床及其他專用鉆床等。在各類鉆床中，搖臂鉆床操作方便、靈活，適用范圍廣，具有典型性，特別適用于單件或批量生產(chǎn)帶有多孔大型零件的孔加工，是一般機(jī)械加工車間常見的機(jī)床。
[0003]搖臂鉆床主要由底座、內(nèi)立柱、外立柱、搖臂、主軸箱及工作臺(tái)等部分組成。內(nèi)立柱固定在底座的一端，在他的外面套有外立柱，夕卜立柱可繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)360度。搖臂的一端為套筒，它套裝在外立柱做上下移動(dòng)。由于絲桿與外立柱連成一體，而升降螺母固定在搖臂上，因此搖臂不能繞外立柱轉(zhuǎn)動(dòng)，只能與外立柱一起繞內(nèi)立柱回轉(zhuǎn)。主軸箱是一個(gè)復(fù)合部件，由主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)、主軸和主軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、進(jìn)給和變速機(jī)構(gòu)、機(jī)床的操作機(jī)構(gòu)等部分組成。主軸箱安裝在搖臂的水平導(dǎo)軌上，通過手輪操作，使其在水平導(dǎo)軌上沿?fù)u臂移動(dòng)。
[0004]為確保系統(tǒng)的靈敏性，搖臂鉆床一般安裝保護(hù)控制裝置的結(jié)構(gòu)，采用光電傳感器及控制模塊廠并配以繼電器和保護(hù)開關(guān)組成一套獨(dú)立、完整的安全保護(hù)裝置。將此裝置與原設(shè)備電氣部分配套使用。當(dāng)人體進(jìn)入危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，安全裝置迅速切斷電源，使設(shè)備停止工作。光電傳感器盒上設(shè)有轉(zhuǎn)換開關(guān)，設(shè)自動(dòng)(投入保護(hù)工作)及手動(dòng)(停止保護(hù)工作)兩擋，為確保系統(tǒng)運(yùn)行可靠，均采用德國施耐德公司元器件，并采用雙路保護(hù)器，一個(gè)用于保護(hù)安全模塊，一個(gè)用于保護(hù)控制回路?？刂祈憫?yīng)速度可達(dá)10-30yS，光電傳感器有效作用距離根據(jù)需要而定（用光電傳感器上的精密電位器進(jìn)行調(diào)整），以滿足不同加工的需要。光電傳感器有效作用寬度由紅外探頭數(shù)量決定，一般情況下，紅外探頭數(shù)量應(yīng)不少于三個(gè)。
[0005]盡管搖臂鉆床有一百多年的歷史，但還存在很多不足，主軸在不停車的情況下還不能變速，且不能實(shí)現(xiàn)無極變速，工作位置不能實(shí)現(xiàn)圖形和數(shù)字的顯示，導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)還存在磨損后修復(fù)困難，導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度差，主軸無限位功能，控制系統(tǒng)比較落后，有些操作難于實(shí)現(xiàn)，冷卻水易噴入數(shù)顯控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，功能差，強(qiáng)度剛度均低，傳動(dòng)精度低，使用壽命短，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，零件多，故障率高。因此，研制開發(fā)一種數(shù)顯型搖臂鉆床是一個(gè)急待解決的新課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的是提供一種數(shù)顯型搖臂鉆床，該實(shí)用新型主軸在不停車的情況下能實(shí)現(xiàn)無極變速，工作位置能實(shí)現(xiàn)圖形和數(shù)字的顯示，導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)磨損后修復(fù)容易，導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度高，主軸具有限位功能且靈敏可靠，控制系統(tǒng)先進(jìn)，冷卻水不易噴入數(shù)顯控制系統(tǒng)，零件大幅度減少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，外觀簡(jiǎn)潔美觀，功能齊全可靠，操作方便快捷，使用安全宜人，工作效率高，成本低，故障率低，強(qiáng)度剛度高，壽命長(zhǎng)。
[0007]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種數(shù)顯型搖臂鉆床，包括主軸變速及主軸進(jìn)給變速系統(tǒng)、主軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)、主軸及平衡機(jī)構(gòu)、主軸正反轉(zhuǎn)及變速操縱機(jī)構(gòu)、搖臂及夾緊機(jī)構(gòu)、立柱及搖臂升降機(jī)構(gòu)、液壓及冷卻系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、數(shù)顯控制系統(tǒng)、機(jī)座、工作臺(tái)，機(jī)座通過地腳螺栓固定在水泥地基上，在機(jī)座上設(shè)置工作臺(tái)，在機(jī)座上安裝立柱及搖臂升降機(jī)構(gòu)并固定，搖臂及夾緊機(jī)構(gòu)安裝在立柱及搖臂升降機(jī)構(gòu)的矩形導(dǎo)軌方外柱上，數(shù)顯控制系統(tǒng)安裝在立柱及搖臂升降機(jī)構(gòu)的矩形導(dǎo)軌方外柱上，主軸變速及主軸進(jìn)給變速系統(tǒng)安裝在搖臂及夾緊機(jī)構(gòu)上，主軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)、主軸及平衡機(jī)構(gòu)、主軸正反轉(zhuǎn)及變速操縱機(jī)構(gòu)、液壓及冷卻機(jī)構(gòu)安裝在主軸變速及主軸進(jìn)給變速系統(tǒng)上，測(cè)量系統(tǒng)安裝在搖臂及夾緊機(jī)構(gòu)上，數(shù)顯控制系統(tǒng)上安裝電源開關(guān)A和冷卻水開關(guān)B，在搖臂及夾緊機(jī)構(gòu)上安裝三色霓紅燈C;
[0008]所述的主軸變速系統(tǒng)及主軸進(jìn)給變速系統(tǒng)由主軸變速系統(tǒng)和主軸進(jìn)給變速系統(tǒng)組成，主軸變速系統(tǒng)包括無極調(diào)速電機(jī)、第一傳動(dòng)齒輪、第二傳動(dòng)齒輪、第一傳動(dòng)軸、傳動(dòng)滑動(dòng)齒輪、第二傳動(dòng)軸、花鍵套、第三傳動(dòng)齒輪、第四傳動(dòng)齒輪、第五傳動(dòng)齒輪、拉桿、變速油缸、第六傳動(dòng)齒輪、第七傳動(dòng)齒輪、變速箱，在變速箱左上部設(shè)置無極調(diào)速電機(jī)，在無極調(diào)速電機(jī)的輸出軸的軸承上設(shè)置第一傳動(dòng)齒輪，在變速箱中部設(shè)置第一傳動(dòng)軸，在第一傳動(dòng)軸上端的軸承上設(shè)置第二傳動(dòng)齒輪，第一傳動(dòng)齒輪與第二傳動(dòng)齒輪嚙合，在第一傳動(dòng)軸下端設(shè)置第七傳動(dòng)齒輪，在變速箱中部設(shè)置第二傳動(dòng)軸，在第二傳動(dòng)軸中部通過花鍵設(shè)置傳動(dòng)滑動(dòng)齒輪，在第二傳動(dòng)軸和傳動(dòng)滑動(dòng)齒輪上設(shè)置第五傳動(dòng)齒輪，在第二傳動(dòng)軸中部設(shè)置第六傳動(dòng)齒輪，第七傳動(dòng)齒輪與第六傳動(dòng)齒輪嚙合，在第二傳動(dòng)軸下端設(shè)置拉桿、變速油缸，在變速箱中部設(shè)置花鍵套，在花鍵套上設(shè)置第三傳動(dòng)齒輪、第四傳動(dòng)齒輪，當(dāng)傳動(dòng)滑動(dòng)齒輪下移時(shí)與第五傳動(dòng)齒輪的內(nèi)齒嚙合，第五傳動(dòng)齒輪的外齒與第四傳動(dòng)齒輪嚙合，當(dāng)傳動(dòng)滑動(dòng)齒輪上移時(shí)與第五傳動(dòng)齒輪的內(nèi)齒脫開，傳動(dòng)滑動(dòng)齒輪與第三傳動(dòng)齒輪嚙合;主軸進(jìn)給變速系統(tǒng)包括進(jìn)給伺服電機(jī)、第八傳動(dòng)齒輪、第九傳動(dòng)齒輪、第三傳動(dòng)軸，在變速箱右上部設(shè)置進(jìn)給伺服電機(jī)，在進(jìn)給伺服電機(jī)的輸出軸上設(shè)置第八傳動(dòng)齒輪，在變速箱右中部設(shè)置第三傳動(dòng)軸，在第三傳動(dòng)軸上設(shè)置第九傳動(dòng)齒輪，第八傳動(dòng)齒輪與第九傳動(dòng)齒輪嚙合；
[0009]所述的主軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)，由水平軸及蝸桿軸組成，水平軸包括芯軸、第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、蝸輪、第一離合器、彈簧、第二離合器、手輪、把手，在芯軸的上部設(shè)置第一齒輪，第一齒輪與第二齒輪嚙合，第二齒輪安裝在變速箱上，在芯軸的中部設(shè)置第三齒輪，在芯軸的中部軸承上設(shè)置第蝸輪，芯軸的中部軸承孔內(nèi)安裝第二離合器，第一離合器安裝在蝸輪的孔內(nèi)，在第一離合器和第二離合器的內(nèi)孔安裝彈簧，在芯軸的下部設(shè)置手輪、把手;蝸桿軸包括蝸桿，第一花鍵套、花鍵軸、第二花鍵套，在花鍵軸兩端分別設(shè)置第一花鍵套、第二花鍵套，第三傳動(dòng)軸通過第二花鍵套與花鍵軸連接，花鍵軸通過第一花鍵套與蝸桿連接；
[0010]所述的主軸及平衡機(jī)構(gòu)包括主軸、接近開關(guān)、主軸套、非鐵磁材料感應(yīng)塊，在變速箱上設(shè)置接近開關(guān)，在主軸的軸承上設(shè)置主軸套，非鐵磁材料感應(yīng)塊安裝在主軸套上，在主軸的上部安裝花鍵套；
[0011]所述的主軸正反轉(zhuǎn)及變速操縱機(jī)構(gòu)包括手柄、閥板、電磁換向閥、油栗、分油器，在變速箱上設(shè)置手柄、閥板，在電磁換向閥上設(shè)置閥板，在變速箱上設(shè)置油栗、分油器，油栗與分油器通過油管連接；
[0012]所述的搖臂及夾緊機(jī)構(gòu)包括搖臂、推軸、活塞、凸輪、支架、油缸、油缸蓋、夾緊壓板、拉桿、杠桿、鉸接軸，在搖臂上設(shè)置拉桿并與夾緊壓板連接，通過鉸接軸將杠桿固定在搖臂上，在搖臂上設(shè)置推軸，在搖臂上設(shè)置支架，油缸安裝在支架上，活塞、凸輪安裝在油缸內(nèi)，油缸蓋安裝在油缸上；
[0013]所述的立柱及搖臂升降包括內(nèi)柱、滾子、矩形導(dǎo)軌方外柱、軸承、蝸輪、絲杠、絲母、升降電機(jī)、保險(xiǎn)離合器、蝸桿、箱體殼，內(nèi)柱安裝在機(jī)座上，矩形導(dǎo)軌方外柱通過滾子、軸承安裝在內(nèi)柱上，蝸輪、絲杠通過軸承安裝在箱體殼上，絲杠與絲母嚙合，升降電機(jī)安裝在箱體殼上，蝸桿與保險(xiǎn)離合器內(nèi)孔安裝在一起，升降電機(jī)與保險(xiǎn)離合器的外輪廓安裝在一起，內(nèi)柱通過軸承與矩形導(dǎo)軌方外柱連接，搖臂通過夾緊壓板與矩形導(dǎo)軌方外柱固定；
[0014]所述的液壓及冷卻系統(tǒng)包括油箱、第一油管、第一夾緊油缸、油栗、第二夾緊油缸、第一電磁換向閥、第二油管、第二電磁換向閥、水栗、水管、噴水管、第二電磁換向閥、第三夾緊油缸、第二油管，第一電磁換向閥、第二電磁換向閥、第二電磁換向閥通過支架固定在油箱上，在油箱上設(shè)置油栗，負(fù)責(zé)變速箱與搖臂之間夾緊的第一夾緊油缸與第一油管連接，負(fù)責(zé)內(nèi)柱與矩形導(dǎo)軌方外柱之間夾緊的第二夾緊油缸與第二油管連接，負(fù)責(zé)搖臂與矩形導(dǎo)軌方外柱之間夾緊的第三夾緊油缸與第二油管連接，水栗固定在機(jī)座上，噴水管固定在變速箱上；
[0015]所述的測(cè)量系統(tǒng)包括度數(shù)頭、光柵尺、支架、角度編碼器，光柵尺固定在搖臂的背面，支架固定在變速箱上，度數(shù)頭固定在支架上，角度編碼器與內(nèi)柱固定在一起，角度編碼器的外殼固定在箱體殼上。
[0016]所述的數(shù)顯控制系統(tǒng)包括微控制單元、可編程邏輯器件、分線器，微控制單元進(jìn)行綜合分析計(jì)算，發(fā)出模擬量給主軸變頻器及與可編程邏輯器件結(jié)合完成發(fā)送脈沖并記錄脈沖個(gè)數(shù)，微控制單元需要與可編程邏輯器件進(jìn)行總線通信，可編程邏輯器件作為微控制單元的存儲(chǔ)器來進(jìn)行讀寫;通過對(duì)可編程邏輯器件編寫程序處理增量式信號(hào)的反饋包括進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)器反饋回來的進(jìn)給伺服電機(jī)和編碼器的編碼器信號(hào)、矩形導(dǎo)軌方外柱上的旋轉(zhuǎn)編碼器信號(hào)、主軸變頻電機(jī)上的編碼器信號(hào)、搖臂上的光柵尺信號(hào)，并且通過并行方式采集和發(fā)送分線器上的IO信號(hào);分線器采用光耦將數(shù)顯型搖臂鉆床上輸入輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換為可編程邏輯器件直接讀取和控制的信號(hào)量；
[0017]所述的一種數(shù)顯型搖臂鉆床的數(shù)顯控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能包括主軸無極變速和不停車變速功能、自動(dòng)將數(shù)顯型搖臂鉆床的極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為直角坐標(biāo)并且通過圖形顯示功能、刀具移動(dòng)到相關(guān)位置時(shí)能夠自動(dòng)鎖緊矩形導(dǎo)軌方外柱和變速箱功能、鉆孔深度定程和轉(zhuǎn)進(jìn)給功能、手動(dòng)控制和操作安全功能；
[0018](I)主軸無極變速和不停車變速功能，