[实用新型]极坐标式数控钻削加工机床

说明书

本实用新型涉及一种极坐标式数控钻削材料加工机床，主要用于金属材料钻孔、扩孔、铰孔、锪孔、攻丝等加工。

现有的钻孔、扩孔、铰孔、锪孔、攻丝加工功能的数控机床，均采用龙门框架或立式框架等结构，这种结构的机床制造难度大，成本高，尤其在使用过程中加工范围有限，装夹工件不方便，灵活性差，加工精度差，生产效率较低。

本实用新型的目的是提供一种的结构新颖、制造简单、成本低的极坐标式数控钻削加机床，它能克服上述机床的缺欠，在操作中装夹工件方便，可实现现扇面范围内的加工，加工范围大，适用性广，灵活可靠，有效地提高加工效率。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种极坐标式数控钻削加工机床，工作原理以极点为中心，变化极角实现扇面加工，它由底座、立柱、横臂、主轴箱组成，立柱固定在底座上，横臂夹紧在立柱上，主轴箱夹紧在横臂上，立柱下端的回转体内设置超千倍无间隙减速装置，伺服电机通过齿轮啮合与主蜗杆相连，主蜗杆通过锥齿轮与辅助蜗杆连接，两蜗杆同时与外柱上的蜗轮啮合。

本实用新型通过数控装置，可控制摇臂在前35至后90范围内回转，其主轴箱可在摇臂上1100毫米范围内实现直线座标和在扇面工作范围内实现极座标数控，机床性能完善，操纵方便，加工范围大，精度高，布局匀称，外形美观，便于维修，是用户理想的三座标数控摇臂钻床，本机床适用于加工多孔系，孔距精度较高的管、板类零件，可省支钻模板或开件划线等工装或工序，提高效率，降低成本，保证质量，减轻劳动强度，特别是加工完成的工件有良好的互换性，便于生产管理，方便装配。本机床具有如下特点：机床采用了摇钻的结构框架为悬臂式，横臂可回转，可上下移动，灵活可靠；外柱回转，摇臂上下移动，主轴条移动均具有夹紧装置，机床的夹紧机构可靠，夹紧力大，夹紧、松开时间短，采用夹紧保证了机床的刚度消除了振动均具有夹紧装置提高了加工精度；摇臂回转采用伺服电机通过齿轮两级降速带动主蜗杆，主蜗杆能过锥齿轮带动辅助蜗杆，两蜗杆同时带动固定在外柱上的蜗轮，从而带动外柱及摇臂回转；回转精度的控制方式是在内外柱上端安装了90000PPr的高精度圆光栅直接检测回转精度，构成了回转闭环系统，保证了回转精度；主轴进给机构采用了伺服电机经齿轮降速带动蜗杆轴，蜗杆轴带动蜗轮，蜗轮轴上齿轮带动主轴套移动，实现了主轴进给；液压泵通过了摇钻的液压泵，液压系统为独立系统，冷却通用了Z3050×16的冷却系统；控制系统采用了法国施耐德电气公司的NUM1040M系统；系统内设置了将极座标转化直角座标的程序，使整个操作按直角座标操作，保证了操作方便。

图1为本实用新型运动原理图。

图2为本实用新型的整体结构图。

图3为本实用新型多点定位夹压装配图。

图4为本实用新型超千倍无间隙减速装置示意图。

图5为本实用新型回转轴的高分辩率直接位置检测原理示意图。

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：一种极坐标式数控钻削加工机床，由底座1、内柱2、外柱3、横臂4、主轴箱5组成，内柱2固定在底座1上，横臂4夹紧在外柱3上，主轴箱5夹紧在横臂4上，内柱2下端的回转体内设置超千倍无间隙减速装置，伺服电机8通过齿轮啮合与主蜗杆10相连，主蜗杆10通过锥齿轮11与辅助蜗杆12连接，两蜗杆同时与外柱3上的蜗轮9啮合。多点定位夹紧装置设置在内柱2下端回转体内下端，它包括6个在同一高度上的油缸4环绕在内柱2底部，圆光栅13安装在内外柱上端。

内柱3固定在底座1上，外柱3靠轴承在内柱2上转动，构成原理中的极点，横臂4套在外柱2上，通过驱动装置驱动外柱2转动，实现原理中的极角，在机床中称为C轴，主轴箱5在横臂4上运动，构成U轴，主轴6在主轴箱体5内上、下运动，构成Z轴，C轴、U轴、Z轴三坐标数控，全面构成极从标式数控钻床。在实际实施中C轴的检测采用了90000PPr的高精度圆光栅直接检测回转精度，C轴的回转驱动采用了超千倍降速结构，C轴的工作状态夹紧，采用了六油缸同时夹紧结构，通过数控系统软件将C、U坐标转化为直角坐标系中的X、Y坐标，简化了编程和操作，摇臂回转采用伺服电机8通过齿轮两极降速带动主蜗杆10，主蜗杆10通过锥齿轮11带动辅助蜗杆12，两蜗杆同时带动固定在外柱3上的蜗轮9，从而带动外柱3及摇臂4回转。齿轮传动采用了消隙齿轮机构，两蜗杆均可轴上调整，从而消除了传动同隙，保证了整个传动间隙小，运动平稳。横臂4回转精度的控制是在内外柱上端安装了90000PPr的高精度圆光栅13直接检测，构成了回转闭环系统，保证了回转精度，测量精度达3．6秒，经4倍频可达1秒以内。外柱3采用了6个油缸向下夹紧，通过外柱3与内柱2之间的10度结合面相互脱离，靠上下两处轴承，保证外柱3转动自如。通过数控系统软件运算将横臂4的回转运动和主轴箱5的直线运动转换成直角坐标系中的X、Y平面内相交位置关系，简化了编程和操作，实现了三坐标快速钻孔加工，同时，自编转化软件可定任意一点为零点。