專利名稱：數控轉塔式鉆床的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于鉆削加工機床，特別是涉及具有鉆削、攻絲和銑削等功能的多主軸自動換刀的數控鉆床。
目前，已有的普通數控鉆床，僅能完成單刀單工序加工，而北京三機床廠，魯南機床廠等單位，仿制日本發那科(FANUC)公司的鉆孔攻絲中心而生產的單主軸式ZH5120型－ZH5125型鉆削中心，盡管具有許多特點和先進性，諸如能實現一次裝夾多工序加工，鉆削速度較高等等。但終究由于其主軸電子定位裝置精度要求高，刀架制作工藝復雜等原因，而存在著整機成本高，售價昂貴等問題。
本實用新型的目的在于提供一種具有多主軸轉塔頭多刀自動轉換機構的數控鉆床，且使之在基本保證與鉆削中心同等加工精度的，同樣具備一次裝夾完成多工序加工功能的基礎上，明顯降低成本和售價，以適應國內用戶的生產需要，填補國內自行研制的中等精度自動鉆削加工機床的空白區。
實現本實用新型的目的采取了以下技術方案。它是在諸如ZH5125鉆削中心的基礎上作改進。改進后的本實用新型仍由底座、十字滑臺、工作臺、立柱、具有主軸電機的主軸箱、換刀裝置和微機控制系統等部分組成，而其改進部分在于將已有的單主軸轉刀式結構的換刀裝置，改為多主軸轉刀式結構的換刀裝置。所說的多主軸轉刀結構，主要由轉塔頭機構、主傳動機構、轉塔頭軸向位移機構和撥叉聯動機構等組成。
a)所說的轉塔頭機構，由步進電機、轉塔頭體、蝸輪、蝸桿、減速箱、齒輪軸、齒輪、主軸齒輪、與圓柱形齒輪成一體的外側端面齒盤、主軸和內側端面齒等盤組成。且步進電機固裝在主軸箱體的側壁上，蝸輪和蝸桿兩者通過減速箱安裝在主軸箱體內，蝸桿與步進電機輸出軸固定聯結，蝸輪與齒輪軸的一端為固定聯結，設在齒輪軸的另一端的齒輪，與固定設在轉塔頭體上的且與外側端面齒盤成一體的圓柱齒輪相嚙合。在轉塔頭體的圓周上至少均布設有3個主軸，在主軸上固定聯結有主軸齒輪，且主軸齒輪與主軸箱體內的滑移齒輪相嚙合；內側端面齒盤設在與外側面端齒盤相對應的主軸箱體的箱壁上。
b)所說的主傳動機構，由主軸電機通過齒輪傳動鏈，而傳動滑移齒輪。
c)所說的轉塔頭軸向位移機構，由固定在立柱上部的斜楔，設在主軸箱體上部的支架、鉸鏈芯軸、鉸鏈以及滾輪組成的斜面增力裝置，撞桿，杠桿架，芯軸，杠桿，中間軸，支架，碟形壓簧等組成。撞桿設在主軸箱體的孔內，且可作軸向移動。杠桿通過芯軸、杠桿架固定在主軸箱體上，杠桿的長臂與撞桿的下端成必定接觸，撞桿的上端頂住鉸鏈，而杠桿的短臂則與設在主軸箱體凸臺孔內的中間軸成必定接觸，中間軸與轉塔頭體固定聯結，且可沿軸向移動；碟形壓簧套裝在處在主軸箱體的凸臺和擋板之間的那段中間軸上。擋板與中間軸為固定聯結。
d)所說的撥叉聯動機構，由滑移齒輪、調節螺母、觸桿、芯軸、杠桿、撥叉、壓簧、支座等組成，且調節螺母的上端，與處在轉塔頭軸向位移機構中的杠桿接觸，而其下端則擰在觸桿的上端，觸桿裝設在固定在主軸箱體上的支座孔內，且可作軸向移動；觸桿的下端與杠桿成必定接觸，而杠桿則通過芯軸裝設在主軸箱體上；撥叉的一端與杠桿為動聯結。撥叉的另一端配裝在滑移齒輪的槽內，在滑移齒輪的上端面與主軸箱體的凸臺之間設有復位壓簧。
本實用新型的主軸電機可以用伺服電機，但最好用交流變頻電機。
本實用新型考慮到為避免在轉塔頭旋轉過程中，有可能發生的過到位或欠到位現象，最好增設轉塔頭體定位保護裝置。該裝置由支架、接近開關和感應塊組成。而接近開關裝在支架上，支架裝在設在中間軸上的擋板上，感應塊的塊數與主軸的根數相等，且在以中間軸為中心的同一半徑的圓線上均勻分布，感應塊壓裝在轉塔頭體上，且與接近開關相對應。
本實用新型與已有的鉆削中心(主要是指ZH5125型)相比，具有中低速切削力大，換刀速度快，制造工藝比較簡單，成本低，售價便宜等特點，特別適宜于中低速加工中等精度的工件。本實用新型為國內經濟實力較小的一般機械加工生產廠家，實現鉆削加工自動化提供了一種國產的新穎設備。但本實用新型仍然存在著定位精度和高速加工性能較差的不足。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作具體描述。
附
圖1為本實用新型的整機示意圖。
附圖2為本實用新型主軸箱與轉塔頭兩部分的側面的局部剖視圖。
附圖3為附圖2的A－A剖視放大圖。
附圖4為附圖3的B－B剖視旋轉圖。
附圖5為附圖3的C－C局部剖視放大圖。
參見附
圖1、2、3、4、5，本實用新型由包括底座(1)、十字滑臺(3)、工作臺(4)、立柱(5)，具有主軸電機(23)的主軸箱(7)、換刀裝置(8)、微機控制系統(10)等部分組成，而所說的換刀裝置(8)為多主軸轉刀式結構，該結構由轉塔頭機構，主傳動機構、轉塔頭軸向位移機構和撥叉聯動機構等四部分組成。
在轉塔頭機構部分(參見附圖2、3、4)，步進電機(9)固裝在主軸箱體(36)的側壁上，其輸出軸與蝸桿(46)固定聯結，蝸桿(46)與蝸輪(41)兩者嚙合且通過減速箱(42)安裝在主軸箱體(36)內，蝸輪(41)與齒輪軸(45)的一端固定聯結，設在齒輪軸(45)的另一端的齒輪(43)，與固定設在轉塔頭體(15)上的且與外側端面齒盤(14)成一體的圓柱齒輪相嚙合，在轉塔頭體(15)的圓周上，間隔60°均布有6個主軸(12)，主軸通過滾珠軸承安裝在轉塔頭(15)的孔內，在主軸(12)上固定有主軸齒輪(13)，且主軸齒輪(13)與設在主軸箱體(36)內的滑移齒輪(40)相嚙合，內側端面齒盤(19)設在與外側端面齒盤(14)相對應的主軸箱體(36)的箱壁上，且兩者能完全嚙合。
在主傳動機構部分(參見附圖2的點劃線部分)，由主軸電機－－交流變頻電機(23)通過包括電磁離合器M1、M2在內的齒輪傳動鏈而傳動滑移齒輪(40)。通過電磁離合器M1和M2的開合，在不改變主軸電機(23)的轉速下，可實現機械式多檔變速。
在轉塔頭軸向位移機構部分(參見附圖2)，在立柱(5)上部設有斜楔(26)；在主軸箱體(36)的上部設有支架(28)，通過鉸鏈芯軸(27)，使鉸鏈(24)與支架(28)構成一組可轉動的鉸鏈體。在鉸鏈(24)上設有滾輪(25)，滾輪(25)在其工作狀態下與斜楔(26)貼緊，在鉸鏈(24)與主軸箱體(36)之間設有拉簧，從而構成一組增力裝置。撞桿(29)設在主軸箱體(36)頂部的孔內，且可作軸向自由移動。撞桿(29)的上端，頂住鉸鏈(24)其下端則頂在杠桿(32)的長臂的端部。在撞桿(29)的下部套裝有壓簧(30)。杠桿(32)通過芯軸(21)、杠桿架(22)固定在主軸箱體(36)上。杠桿(32)的短臂端則與設在主軸箱體(36)的內凸臺孔內的中間軸(16)接觸。中間軸(16)與轉塔頭體(15)固定聯結。中間軸(16)可沿軸向滑移。碟形壓簧(49)套裝在中間軸(16)上，且處在主軸箱體(36)的內凸臺和擋板(54)之間。擋板(54)與中間軸(16)為固定聯結。
d)在撥叉聯動機構部分(參見附圖2)，調節螺母(31)的上端頂住杠桿(32)，而其下端則擰在觸桿(34)的上端，擰動調節螺母(31)可作間隙調整。觸桿(34)裝設在固定在主軸箱體(36)上的支座(33)的孔內，且可作軸向自由滑動。觸桿(34)的下端頂在杠桿(38)的一端部。杠桿(38)通過芯軸(37)裝設在主軸箱體(36)上，撥叉(52)的一端與杠桿(38)為動聯結，撥叉(52)的另一端則配裝在滑移齒輪(40)的槽內，在滑移齒輪(40)的上端面與主軸箱體(36)的凸臺之搭子之間，設有復位壓簧(39)。
在轉塔頭定位保護裝置部分(參見附圖2、3、5)，接近開關(18)裝在支架(20)上，支架(20)裝在設在中間軸(16)上的擋板(54)上，感應塊(17)的塊數為6塊，與主軸(12)的根數相等。且在以中間軸為中心的同一半徑的圓線上相間60°均布，感應塊(17)壓裝在轉塔頭體(15)上，且與接近開關(18)相對應。感應塊(17)與接近開關(18)之間的工作間隙為≤5mm。
本實用新型的工作過程是(參見附
圖1、2、3、4)，當微機控制系統(10)下指令令Z軸步進電機(6)作退刀轉動，主軸箱(7)向上移動，鉸鏈(24)在斜楔(26)的作用下迫使撞桿(29)壓下，推動杠桿(32)，使中間軸(16)沿軸向外移，從而使內側端面齒盤(19)與外側端面齒盤(14)脫開。與此同時，杠桿(32)推動調節螺母(31)、觸桿(34)和杠桿(38)，通過撥叉(52)而使滑移齒輪(40)與主軸齒輪(13)嚙合脫開。至此轉塔頭體(15)便處在可自由轉動狀態。
當微機控制系統(10)幾乎在同時(或稍后)下指令，令步進電機(9)轉動，而通過蝸桿(46)、蝸輪(41)和齒輪(43)，傳動設在轉塔頭體(15)的且與外側端面齒盤(14)成一體的圓柱齒輪，使轉塔體(15)轉過60°而完成換刀動作。若有欠到位或過到位的狀態發生，則定位保護裝置便可通過接近開關(18)，給微機控制系統發回信號而得以糾正。
當換刀動作正確無誤地完成后，微機控制系統(10)下指令作工作復位動作，隨著主軸箱(7)下降，鉸鏈(24)、滾輪(25)與斜楔(26)脫開，在壓簧(39)、(49)、(30)等作用下，中間軸(16)向內滑移，外側端面齒盤(14)和內側端面齒盤(19)嚙合，滑移齒輪(40)與主軸齒輪(13)嚙合。主軸箱(7)繼續下移作工作進給，新主軸(12)開始工作。
本實用新型的實施例同如上描述，其有關參數為交流變頻電機系采用嘉興電機廠生產的YVP112M型，其功率為4KW。變頻器(51)系采用日本三菱公司的產品，功率容量為5.5KW，變頻范圍為10HZ～120HZ，其相應的主軸工作轉速為50r.p.m～2000r.p.m，在實際應用中以＞40HZ為最佳。有6根主軸6把刀，主軸直徑為45mm，其最佳鉆孔直徑為，鑄鐵件＜40mm，鋼制件＜30mm。
本實用新型的主軸電機(23)，轉塔頭步進電機(9)、Y軸步進電機(11)、Z軸步進電機(6)、X軸步進電機(2)，均可改用伺服電機。但其售價將會非常昂貴。例如，主軸單元采用了伺服電機，其造價就比采用步進電機要高出10倍。
權利要求1.一種數控轉塔式鉆床，由底座(1)、十字滑臺(3)、工作臺(4)、立柱(5)、具有主軸電機(23)的主軸箱(7)、換刀裝置(8)和微機控制系統(10)等部分組成，其特征在于，所說的換刀裝置(8)為多主軸轉刀式結構，而該多主軸轉刀式結構又由轉塔頭機構，主傳動機構，轉塔頭軸向位移機構，撥叉聯動機構組成a)所說的轉塔頭機構，由步進電機(9)、轉塔頭體(15)、蝸輪(41)、蝸桿(46)、減速箱(42)、齒輪軸(45)、齒輪(43)、主軸齒輪(13)、與圓柱形齒輪成一體的外側端面齒盤(14)、主軸(12)、內側端面齒盤(19)等組成，且步進電機(9)固裝在主軸箱體(36)的側壁上，蝸輪(41)和蝸桿(46)兩者通過減速箱(42)安裝在主軸箱體(36)內，蝸桿(46)與步進電機(9)輸出軸固定聯結，蝸輪(41)與齒輪軸(45)的一端為固定聯結，設在齒輪軸(45)另一端的齒輪(43)，與固定設在轉塔頭體(15)上的且與外側端面齒盤(14)成一體的圓柱齒輪相嚙合，在轉塔頭體(15)的圓周上，至少均布有3個主軸(12)，在主軸(12)上固定聯結有主軸齒輪(13)，且主軸齒輪(13)與設在主軸箱體(36)內的滑移齒輪(40)相嚙合，內側端面齒盤(19)設在與外側端面齒盤(14)相對應的主軸箱體(36)的箱壁上；b)所說的主傳動機構，由主軸電機(23)，通過齒輪傳動鏈，而傳動滑移齒輪(40)；c)所說的轉塔頭軸向位移機構，由固定在立柱(5)上部的斜楔(26)，設在主軸箱體(36)上部的支架(28)、鉸鏈芯軸(27)、鉸鏈(24)以及滾輪(25)組成的斜面增力裝置，撞桿(29)，杠桿架(22)，芯軸(21)，杠桿(32)，中間軸(16)，支架(20)，碟形壓簧(49)和擋板(54)等組成，且撞桿(29)設在主軸箱體(36)的孔內，撞桿(29)可作軸向移動，杠桿(32)通過芯軸(21)、杠桿架(22)固定在主軸箱體(36)上，杠桿(32)的長臂與撞桿(29)的下端接觸，撞桿(29)的上端頂住鉸鏈(24)，而杠桿(32)的短臂端則與設在主軸箱體(36)凸臺孔內的中間軸(16)接觸，中間軸(16)與轉塔頭體(15)固定聯結，中間軸(16)可沿軸向滑動，碟形壓簧(49)套裝在中間軸(16)上，且處在主軸箱體(36)的凸臺和擋板(54)之間，擋板(54)與中間軸(16)為固定聯結；d)所說的撥叉聯動機構，由滑移齒輪(40)、調節螺母(31)、支架(33)，觸桿(34)、芯軸(37)、杠桿(38)、撥叉(52)、壓簧(39)等組成，且調節螺母(31)的上端與杠桿(32)接觸，而其下端則擰在觸桿(34)的上端，觸桿(34)裝設在固定在主軸箱體(36)上的支座(33)的孔內，觸桿(34)的下端與杠桿(38)接觸，杠桿(38)通過芯軸(37)裝設在主軸箱體(36)上，撥叉(52)的一端與杠桿(38)為動聯結，撥叉(52)的另一端配裝在滑移齒輪(40)的槽內，在滑移齒輪(40)的上端面與主軸箱體(36)的凸臺之間設有復位壓簧(39)。
2.根據權利要求1所述的數控轉塔式鉆床，其特征在于，所說的設在主軸箱(7)部分的主軸電機(23)，為交流變頻電機。
3.根據權利要求1和2所述的數控轉塔式鉆床，其特征在于，還設有轉塔頭體(15)定位保護裝置，該定位保護裝置由支架(20)、接近開關(18)和感應塊(17)組成，而接近開關(18)裝在支架(20)上，支架(20)裝在設在中間軸(16)上的擋板(54)上，感應塊(17)的塊數與主軸(12)的根數相等，且在以中間軸(16)為中心的同一半徑的圓線上均勻分布，感應塊(17)壓裝在轉塔頭體(15)上，且與接近開關(18)相對應。
專利摘要本實用新型公開了一種具有多主軸轉刀式換刀裝置的數控轉塔式鉆床。它是在目前類似ZH5125型鉆削中心的基本結構的基礎上作改進而成的。而所說的多主軸轉刀式換刀裝置，是由轉塔頭機構、主傳動機構、轉塔頭軸向位移機構和撥叉聯動機構等四部分組成。本實用新型具有中低速切削力大，換刀速度快，成本低，售價便宜等特點。特別適宜于中低速加工中等精度的工件，是國內一般機械加工生產廠家，實現鉆削加工自動化的一種理想設備。
文檔編號B23B39/00GK2177552SQ93237870
公開日1994年9月21日 申請日期1993年10月30日 優先權日1993年10月30日
發明者張明祖, 尤國強 申請人:常州機床總廠