專利名稱:新型微機控制微孔高速精密鉆床的制作方法
適用于非金屬、有色金屬、鋼和不銹鋼另件上的微孔加工(鉆、擴、鉸)，孔徑為φ0.1～φ0.5mm，精度為±0.005mm，光潔度V8～V10。是手表廠、化纖廠、油泵油咀廠、儀器儀表廠以及電子、航空和國防工業領域的科研加工廠用于微孔加工的特效高速精密鉆床。
美國專利3677351介紹了一種微孔高速精密鉆床，其渦輪供氣壓力為15Psi(1.05kg／cm2)，主軸轉速為22000RPM；若渦輪供氣壓力為100Psi(7kg／cm2)，主軸轉速為100000RPM。其主軸系統的徑向軸承為整體結構，止推軸承為三圈小孔，三圈共43個小孔，渦輪(轉子)由許多葉片均布于圓周上，空氣直接沖擊葉片旋轉；由壓縮空氣驅動主軸軸向送進。主軸系統中，經向軸承為整體式，工藝性差；渦輪的葉片數目較多，結構復雜；主軸軸向進給受壓縮空氣壓力變化的影響，工作不平穩，有抖動；且主軸結構復雜，另件數目多，工藝性較差，成本高。
本實用新型的任務是提供一種新型微機控制微孔高速精密鉆床。它的研制充分體現了現有技術的優點，而克服了上述缺點。
附圖中圖1是機床總體布局圖，圖2是機床主軸系統結構原理圖，圖3是機床的進給系統圖，圖4是機床的氣動系統圖，圖5是機床的導向機構圖，圖6是滾珠絲杠鎖緊離合器圖，
圖7是主軸轉速與供氣壓力曲線(實驗結果)。
由圖1，本機床是由控制系統〔1〕、雙立柱塑料導向機構〔2〕、主軸系統〔3〕、測深機構〔4〕、放大鏡〔5〕、氣動系統〔6〕和工作臺〔7〕等組成。
主要機構的工作原理如下1.主軸系統見圖2主軸為立式回轉主軸，由卡頭螺帽(3－1)，彈簧卡頭(3－2)，端蓋(3－3)，主軸(3－4)，孔堵頭(3－5)，軸體(3－6)，徑向軸承(3－7)，中間接套(3－8)，徑向止推軸承(3－9)，聯接套(3－10)，鎖緊環(3－11)，止推軸承(3－12)，密氣環(3－13)，密封環(3－14)，渦輪(3－15)，堵頭(3－16)，渦輪套(3－17)，螺釘(3－18)，帽(3－19)和氣帽(3－20)組成。
壓縮空氣由上孔(a)進入，經兩個徑向軸承節流小孔(b)(各二排，每排由10～12個構成，孔徑為φ0.15～φ0.35mm)和兩個止推軸承節流小孔(c)(各一排，每排由12～16個構成，孔徑為φ0.15～φ0.35mm)，進入軸承間隙，與主軸(3－4)之間形成一層薄氣膜(壓縮空氣的壓力為4～5kg／cm2，隨鉆孔直徑大小與工件材料而變化)，將主軸浮起，使主軸居中心位置，保持一定剛度。同時壓縮空氣又經下面孔道(d)進入渦輪(3－15)，由其圓周上12～14個均布的圓柱小孔(f)噴射出(圓柱小孔(f)的軸線與渦輪半徑方向垂直)，在主軸帽內腔形成反作用力，驅動主軸(3－4)高速旋轉。壓縮空氣再由主軸(3－4)與軸承(3－9)、(3－12)之間和排氣道(e)排出。
2.進給系統見圖3由微機控制步進電機(1－1)正、反轉，經變速箱(1－2)的齒輪傳給滾珠絲杠(1－3)帶動頭架(1－4)上、下移動，實現進給運動，頭架上下移動時，由導向機構(2)導向，保持主軸(3－4)靈活、平穩地移動。
3.氣動系統見圖4壓縮空氣是主軸(3－4)回轉的動力源。氣動系統由氣源開關(6－1)，過濾除水器(6－2)，過濾除塵器(6－3)，進氣壓力調節閥(6－4)、(6－5)，分配閥(6－6)和貯存氣缸(6－7)組成。壓縮空氣由供氣站或供氣泵供給，壓力應穩定在5個大氣壓左右。
4.工作臺為160×160mm2，可左右前后各移動50mm，由精密螺紋絲杠M10×0.5mm帶動，手輪為200等分格，每分度格為2.5μm。
5.雙立柱導向機構見圖5本機床的導向機構(2)采用直徑為φ20～φ28mm雙立柱式結構，導套(2－2)內裝有特制的聚四氟乙烯塑料導帶(2－3)，厚度為1.5～2mm，可用整體式，也可用帶狀，撓在導套(2－2)內，并粘牢于導套(2－2)的內部，再經精密加工而成，摩擦系數小，導向平穩，靈活，輕便。
6.鎖緊離合器見圖6為防止鉆床頭架(1－4)因自重而自由降落，本機床采取了兩項措施1).利用雙立柱導向機構(2)和變速箱(1－2)中傳動齒輪之間的摩擦阻力與頭架(1－4)因自重下降相互平衡，而使頭架(1－4)不產生自由降落，這可以通過導向機構(2)的過盈量，和齒輪傳動中調整予緊力來實現。
2).采用鎖緊離合器結構、見圖6由齒條(8－1)，開口彈性擋圈(8－2)，離合器套(8－3)，滾柱(8－4)，齒輪(8－5)，滾柱支架(8－6)組成。
機床停止工作之前，用手旋轉齒條(8－1)的端螺母，使齒條(8－1)向左移動，帶動齒輪(8－5)順時針轉動，由滾柱螺旋滾道推動三個滾柱(8－4)同時趨進離合器套(8－3)，而將其抱緊。
機床使用前，先開電機電源，再使齒條(8－1)反回原位，放開三滾柱(8－4)，離合器套(8－3)方可自由隨滾珠絲杠(1－3)回轉，機床開始工作。
此離合器安裝于變速箱(1－2)的大齒輪下方，結構靈巧，動作可靠。
本機床的優點1.機床具有高效率(進給速度為15～48毫米／分)和高精度(加工孔徑精度為±0.005mm)。
2.機床具有高速度，見圖7由主軸轉速與供氣壓力關系曲線看出壓縮空氣以1～3kg／cm2的壓力驅動渦輪而使主軸(3－4)獲得15600轉／分～42000轉／分高速旋轉。
3.主軸徑向軸承(3－7)分為上、下兩段，其結構工藝性好。
4.渦輪(3－15)采用圓周小孔均布，利用噴氣反作用驅動主軸(3－4)旋轉；且節流小孔為圓孔，簡單，工藝性好。
5.由微機控制步進電機通過齒輪、滾珠絲杠驅動頭架(1－4)上、下運動，實現進給，不受氣源壓力的影響，同時在導向機構(2)內采用聚四氟乙烯導帶(2－3)，摩擦系數小，工作平穩。
6.主軸系統結構緊湊，簡單，另件數量少，可以降低成本。
7.采用了小巧的鎖緊離合器結構，可靠地防止主軸頭架由于自重引起的自由降落。
結合
實施例1.主軸(3－4)見圖2，主軸直徑為φ16～φ20mm，主軸尺寸精度為－0.009mm，光潔度為V11～V12，主軸與軸承(3－7)間的間隙為0.02～0.035mm，空氣節流小孔(b)、(c)的直徑為φ0.15～φ0.35mm，2.導向機構(2)，見圖5采用雙立柱式，立柱直徑為φ20～φ28mm，聚四氟乙烯導帶厚度為1.5～2mm，可用整體式，也可用帶狀或螺旋式，將其繞在導套(2－2)內，并粘牢，3.渦輪(3－15)見圖2渦輪為中空旋轉體結構，直徑為φ60～φ65mm，在R25～R30mm處與其半徑方向相垂直的鉆出φ0.8～φ1.2mm小孔(f)12～14個均布，使氣體從內腔經小孔(f)噴射出，沖擊主軸上帽(3－19)內壁，形成反作用力，驅動渦輪帶動主軸旋轉，渦輪制造應壁厚均勻，材料用硬鋁，小孔均布，要求動平衡。
4.鎖緊離合器，如圖6所示齒條(8－1)和齒輪(8－5)的m＝1，齒輪(8－5)的Z＝45，材料為T8，滾柱直徑為φ4，齒輪上滾道圓弧半徑為R＝14.2mm，偏心距為1mm的三段圓弧各占120°，其鎖緊力矩大于3kgcm，外形尺寸為φ47mm×20mm左右。
權利要求
1.一種微機控制的微孔高速精密鉆床，由控制系統(1)，導向機構(2)，主軸系統(3)，測深機構(4)，放大鏡(5)，氣動系統(6)和工作臺(7)組成，其特征在于a、由微機控制步進電機(1-1)旋轉，經變速箱(1-2)驅動滾珠絲杠(1-3)旋轉，帶動床頭(1-4)上、下運動；b、主軸(3-4)的直徑為φ16～φ20mm，精度為-0.009mm，光潔度為
11～
12，主軸系統(3)的徑向軸承(3-7)分為上、下兩段，每段有雙排節流小孔(b)[各二排，每排由10～12個構成，孔徑為φ0.15～φ0.35mm]和兩個止推軸承(3-12)節流小孔(c)(各一排，每排由12～16個構成，孔徑為φ0.15～φ0.35mm)，主軸與軸承間的間隙沿直徑方向為0.02～0.035mm)，以形成空氣靜壓軸承；c、壓縮空氣進入渦輪(3-15)，在主軸帽內形成反作用力，驅動主軸(3-4)高速旋轉。
2.按權利要求
1所述的微孔高速精密鉆床，其特征在于，渦輪(3－15)為中空旋轉體結構，直徑為φ60～φ65mm，在R25～R30mm處的圓周上有φ0.8～φ1.2mm的12～14個小圓柱孔柱孔(f)均布，圓柱孔(f)的軸線與渦輪半徑方向垂直，渦輪(3－15)用硬鋁制成。
3.按權利要求
1或2所述的微孔高速精密鉆床，其特征在于，有一個直徑為φ20～φ28mm的雙立柱導向機構(2)，導套(2－2)內裝有聚四氟乙烯塑料導帶(2－3)，其厚度為1.5～2mm，可制成整體式，也可制成帶狀式，繞或粘在導套(2－2)內。
4.按權利要求
1或2所述的微孔高速精密鉆床，其特征在于，有一個鎖緊離合器，由材料為T8，模數m＝1的齒條(8－1)，開口彈性擋圈(8－2)，離合器套(8－8)，直徑為φ4的滾柱(8－4)，模數m＝1，齒數Z＝45的齒輪(8－5)，滾柱支架(8－6)組成，齒輪(8－5)上的滾道圓弧半徑為R＝14.2mm，偏心距為1mm的三段圓弧各占120°，外形尺寸為φ47mm×20mm左右。
專利摘要
本實用新型提供了一種新型的微機控制微孔高速精密鉆床。適合于在非金屬、有色金屬、鋼和不銹鋼材料上進行孔加工(鉆，擴，鉸)，孔徑為φ0.1～φ0.5mm，精度為±0.005mm，光潔度為8～10。本機床的主軸采用空氣靜壓軸承，用特制的空氣渦輪驅動。由微機控制步進電機，通過齒輪傳動實現軸向進給。采用雙立柱式導向機構，以及新穎的結構布局。是單件、成批和大量生產中使用的專用特效微孔鉆床。
文檔編號B23B41/14GK86203587SQ86203587
公開日1987年6月10日 申請日期1986年6月4日
發明者王潤田 申請人:北京工業學院導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan