[发明专利]一种数控式钻床

说明书

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，涉及一种机加工用钻孔设备，具体的说是一数控式钻床。

背景技术

钻床是一种主要在工件上加工孔的机床，可分为立式钻床、台式钻床、卧式钻床和摇臂钻床。钻床在结构上主要由主轴、主轴箱、主电动机等组成，所述钻头装配在所述主轴下端，所述主轴竖直设置在主轴箱内。主轴箱安装在一立柱上，立柱下端有底座，主轴上端设有皮带轮，主电动机设置在主轴箱后部，输出轴与主轴平行，主电动机输出轴端部亦设有皮带轮，与主轴上端皮带轮盘由传动皮带联动，构成钻头主运动的传动机构。一般小型台式钻床的工作台面直接在底座上加工形成。而立式钻床则一般相对台式钻床更高，会在底座上方另设专门的工作台面。摇臂式钻床主要为大型钻床，加工范围大，与普通台式或立式钻床相比，其主轴箱在摇臂上不仅可绕立柱旋转还可以相对移动。

早期钻床的主电机主要由手动开关控制，进给运动则由手动驱动进给传动机构来完成。随着伺服驱动技术的面世，数控技术在机床控制上得到了广泛应用。数控钻床在传统转床基础上，加入了用于驱动进给传动机构的伺服步进电机及用于控制伺服电机和各路电气开关的控制器。

在现有数控钻床中，主轴进给速度和进给量的控制，主要通过控制伺服电机的转速和转数(旋转角)来实现，归位动作则由伺服电机反转完成。但进给量是一个相对值，要保证精确的加工深度，需要尽可能提高主轴初始位(零进给位)的定位精度。对此，要提高初始位精度主要有两个改进方向，其一，改进进给传动机构，提高进给传动机构的传动精度，以缩减传动系统正向传动与反向传动的差异。其二，增加初始位定位机制。由于台钻的进给传动机构多采用齿轮传动，提高各联动部件精度，实现相啮合齿牙之间的间隙无限缩小，难度相对较大。现有数控台钻大都选择后者，即，在靠近主轴下端的位置设置一定位用感应开关，与控制器相连，该定位用感应开关的感应头正对主轴轴心。其原理是，当有铁块靠近感应头时，铁块干扰感应电感的磁场，引起电感内电流变化。所述定位用感应开关至少在主轴开始复位时，开始工作，当主轴套筒下端的凸台上升到感应开关的感应头正对的位置，感应开关被触发，立即传送信号至控制器，控制器响应并停止伺服电机，复位完成。

现有定位用感应开关的设置，主要有两点不足，一、感应开关设置在主轴箱下方，离钻头较近，在工件加工过程中，由钻头带起的铁屑偶尔从感应开关的感应头前飞过时，会导致感应开关误动作。二、由钻头带起的工件碎屑在钻头高速旋转的带动下呈鞭状高速旋转，具有很大的撞击力。一方面，因为感应开关设置在主轴箱下方，一旦被铁屑击中，很容易导致损坏；另一方面，由于现有感应开关一般设置在固定于主轴箱下方支撑板上，考滤到感应开关本身重量很轻，为了减少成本，该支撑板均采用较薄的片材，当感应开关或支撑板被铁屑击中后，支撑板容易发生变形，进而导致感应开关位置变化，或偏离主轴，最终失灵，或偏向主轴，与主轴套筒相撞损坏。三、由于感应开关暴露在外，当时间久后，环境中的灰尘在感应头上积聚过多时，会导致感应开关失灵，因此需要操作人员定期清洁感应开关，给操作人员带来很大麻烦。

此外，现有数控台式钻床的进给机构多采用齿轮轴配合齿条的结构，齿轮轴与减速变速器输出轴通过孔键配合结构或法兰等连接件同轴连接。由于现实中安装精度，加工精度有限，齿轮轴与减速变速器输出轴同轴度精确度不足，这使得在运行过程中，由两者不百分百同轴，连接部件或连接件之间会发生微小变形，一方面，容易导致连接部位或连接件容易损耗。另一方面，会产生一定的噪音。