一種數顯型搖臂鉆床的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及機械加工行業中的一種數顯型搖臂鉆床。
【背景技術】
[0002]目前，在機械加工行業中搖臂鉆床是用于單件或批量生產帶有多孔大型零件的孔加工的一種機床。一般主軸箱可在搖臂上移動，并隨搖臂繞立柱回轉的鉆床。搖臂沿立柱上下移動，以適應加工不同高度的工件。較小的工件安裝在工作臺上，較大的工件直接放在機床底座或地面上。搖臂鉆床廣泛應用于單件和中小批生產中，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。滑座式搖臂鉆床是將基型搖臂鉆床的底座改成滑座而成，滑座沿床身導軌移動，以擴大加工范圍，適用于鍋爐、橋梁、機車車輛和造船等行業。萬向搖臂鉆床的搖臂除作垂直和回轉運動外，并作水平移動，主軸箱在搖臂上作傾斜調整，以適應工件各部位的加工。此外，還有車式、壁式和數字控制搖臂鉆床等。搖臂鉆床是一種孔加工設備，用來鉆孔、擴孔、鉸孔、攻絲及修刮端面等多種形式的加工。按用途和結構分類，鉆床分為立式鉆床、臺式鉆床、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帶有多孔大型零件的孔加工，是一般機械加工車間常見的機床。
[0003]搖臂鉆床主要由底座、內立柱、外立柱、搖臂、主軸箱及工作臺等部分組成。內立柱固定在底座的一端，在他的外面套有外立柱，夕卜立柱可繞內立柱回轉360度。搖臂的一端為套筒，它套裝在外立柱做上下移動。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動，只能與外立柱一起繞內立柱回轉。主軸箱是一個復合部件，由主傳動電動機、主軸和主軸傳動機構、進給和變速機構、機床的操作機構等部分組成。主軸箱安裝在搖臂的水平導軌上，通過手輪操作，使其在水平導軌上沿搖臂移動。
[0004]為確保系統的靈敏性，搖臂鉆床一般安裝保護控制裝置的結構，采用光電傳感器及控制模塊廠并配以繼電器和保護開關組成一套獨立、完整的安全保護裝置。將此裝置與原設備電氣部分配套使用。當人體進入危險區域時，安全裝置迅速切斷電源，使設備停止工作。光電傳感器盒上設有轉換開關，設自動(投入保護工作)及手動(停止保護工作)兩擋，為確保系統運行可靠，均采用德國施耐德公司元器件，并采用雙路保護器，一個用于保護安全模塊，一個用于保護控制回路。控制響應速度可達10-30yS，光電傳感器有效作用距離根據需要而定（用光電傳感器上的精密電位器進行調整），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量決定，一般情況下，紅外探頭數量應不少于三個。
[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，且不能實現無極變速，工作位置不能實現圖形和數字的顯示，導軌結構還存在磨損后修復困難，導軌的導向精度差，主軸無限位功能，控制系統比較落后，有些操作難于實現，冷卻水易噴入數顯控制系統，結構復雜，成本高，功能差，強度剛度均低，傳動精度低，使用壽命短，費時費力，零件多，故障率高。因此，研制開發一種數顯型搖臂鉆床是一個急待解決的新課題。
【發明內容】
[0006]本實用新型的目的是提供一種數顯型搖臂鉆床，該實用新型主軸在不停車的情況下能實現無極變速，工作位置能實現圖形和數字的顯示，導軌結構磨損后修復容易，導軌的導向精度高，主軸具有限位功能且靈敏可靠，控制系統先進，冷卻水不易噴入數顯控制系統，零件大幅度減少，結構簡單合理，外觀簡潔美觀，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，強度剛度高，壽命長。
[0007]本實用新型的目的是這樣實現的：一種數顯型搖臂鉆床，包括主軸變速及主軸進給變速系統、主軸進給機構、主軸及平衡機構、主軸正反轉及變速操縱機構、搖臂及夾緊機構、立柱及搖臂升降機構、液壓及冷卻系統、測量系統、數顯控制系統、機座、工作臺，機座通過地腳螺栓固定在水泥地基上，在機座上設置工作臺，在機座上安裝立柱及搖臂升降機構并固定，搖臂及夾緊機構安裝在立柱及搖臂升降機構的矩形導軌方外柱上，數顯控制系統安裝在立柱及搖臂升降機構的矩形導軌方外柱上，主軸變速及主軸進給變速系統安裝在搖臂及夾緊機構上，主軸進給機構、主軸及平衡機構、主軸正反轉及變速操縱機構、液壓及冷卻機構安裝在主軸變速及主軸進給變速系統上，測量系統安裝在搖臂及夾緊機構上，數顯控制系統上安裝電源開關A和冷卻水開關B，在搖臂及夾緊機構上安裝三色霓紅燈C;
[0008]所述的主軸變速系統及主軸進給變速系統由主軸變速系統和主軸進給變速系統組成，主軸變速系統包括無極調速電機、第一傳動齒輪、第二傳動齒輪、第一傳動軸、傳動滑動齒輪、第二傳動軸、花鍵套、第三傳動齒輪、第四傳動齒輪、第五傳動齒輪、拉桿、變速油缸、第六傳動齒輪、第七傳動齒輪、變速箱，在變速箱左上部設置無極調速電機，在無極調速電機的輸出軸的軸承上設置第一傳動齒輪，在變速箱中部設置第一傳動軸，在第一傳動軸上端的軸承上設置第二傳動齒輪，第一傳動齒輪與第二傳動齒輪嚙合，在第一傳動軸下端設置第七傳動齒輪，在變速箱中部設置第二傳動軸，在第二傳動軸中部通過花鍵設置傳動滑動齒輪，在第二傳動軸和傳動滑動齒輪上設置第五傳動齒輪，在第二傳動軸中部設置第六傳動齒輪，第七傳動齒輪與第六傳動齒輪嚙合，在第二傳動軸下端設置拉桿、變速油缸，在變速箱中部設置花鍵套，在花鍵套上設置第三傳動齒輪、第四傳動齒輪，當傳動滑動齒輪下移時與第五傳動齒輪的內齒嚙合，第五傳動齒輪的外齒與第四傳動齒輪嚙合，當傳動滑動齒輪上移時與第五傳動齒輪的內齒脫開，傳動滑動齒輪與第三傳動齒輪嚙合;主軸進給變速系統包括進給伺服電機、第八傳動齒輪、第九傳動齒輪、第三傳動軸，在變速箱右上部設置進給伺服電機，在進給伺服電機的輸出軸上設置第八傳動齒輪，在變速箱右中部設置第三傳動軸，在第三傳動軸上設置第九傳動齒輪，第八傳動齒輪與第九傳動齒輪嚙合；
[0009]所述的主軸進給機構，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，在芯軸的中部設置第三齒輪，在芯軸的中部軸承上設置第蝸輪，芯軸的中部軸承孔內安裝第二離合器，第一離合器安裝在蝸輪的孔內，在第一離合器和第二離合器的內孔安裝彈簧，在芯軸的下部設置手輪、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置第一花鍵套、第二花鍵套，第三傳動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構包括主軸、接近開關、主軸套、非鐵磁材料感應塊，在變速箱上設置接近開關，在主軸的軸承上設置主軸套，非鐵磁材料感應塊安裝在主軸套上，在主軸的上部安裝花鍵套；
[0011]所述的主軸正反轉及變速操縱機構包括手柄、閥板、電磁換向閥、油栗、分油器，在變速箱上設置手柄、閥板，在電磁換向閥上設置閥板，在變速箱上設置油栗、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構包括搖臂、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，在搖臂上設置推軸，在搖臂上設置支架，油缸安裝在支架上，活塞、凸輪安裝在油缸內，油缸蓋安裝在油缸上；
[0013]所述的立柱及搖臂升降包括內柱、滾子、矩形導軌方外柱、軸承、蝸輪、絲杠、絲母、升降電機、保險離合器、蝸桿、箱體殼，內柱安裝在機座上，矩形導軌方外柱通過滾子、軸承安裝在內柱上，蝸輪、絲杠通過軸承安裝在箱體殼上，絲杠與絲母嚙合，升降電機安裝在箱體殼上，蝸桿與保險離合器內孔安裝在一起，升降電機與保險離合器的外輪廓安裝在一起，內柱通過軸承與矩形導軌方外柱連接，搖臂通過夾緊壓板與矩形導軌方外柱固定；
[0014]所述的液壓及冷卻系統包括油箱、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，在油箱上設置油栗，負責變速箱與搖臂之間夾緊的第一夾緊油缸與第一油管連接，負責內柱與矩形導軌方外柱之間夾緊的第二夾緊油缸與第二油管連接，負責搖臂與矩形導軌方外柱之間夾緊的第三夾緊油缸與第二油管連接，水栗固定在機座上，噴水管固定在變速箱上；
[0015]所述的測量系統包括度數頭、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，度數頭固定在支架上，角度編碼器與內柱固定在一起，角度編碼器的外殼固定在箱體殼上。
[0016]所述的數顯控制系統包括微控制單元、可編程邏輯器件、分線器，微控制單元進行綜合分析計算，發出模擬量給主軸變頻器及與可編程邏輯器件結合完成發送脈沖并記錄脈沖個數，微控制單元需要與可編程邏輯器件進行總線通信，可編程邏輯器件作為微控制單元的存儲器來進行讀寫;通過對可編程邏輯器件編寫程序處理增量式信號的反饋包括進給伺服驅動器反饋回來的進給伺服電機和編碼器的編碼器信號、矩形導軌方外柱上的旋轉編碼器信號、主軸變頻電機上的編碼器信號、搖臂上的光柵尺信號，并且通過并行方式采集和發送分線器上的IO信號;分線器采用光耦將數顯型搖臂鉆床上輸入輸出信號轉換為可編程邏輯器件直接讀取和控制的信號量；
[0017]所述的一種數顯型搖臂鉆床的數顯控制系統實現的功能包括主軸無極變速和不停車變速功能、自動將數顯型搖臂鉆床的極坐標轉換為直角坐標并且通過圖形顯示功能、刀具移動到相關位置時能夠自動鎖緊矩形導軌方外柱和變速箱功能、鉆孔深度定程和轉進給功能、手動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，