多轴精密钻孔机床的制作方法
【专利摘要】一种多轴精密钻孔机床，包括机架、机架上的工作平台，其技术要点是：所述多轴精密钻孔机床还包括2～6个固定在工作平台上的侧部设有滑槽的支座（9）、2～6个安装在支座上的动力头（5）、安装在工作平台上的分度盘（4）、工件装夹机构、钻套装夹机构；工件装夹机构包括安装在分度盘（4）上的随分度盘（4）旋转的卡盘（12）、用于压紧工件（19）的压紧气缸（2）；钻套装夹机构包括可沿支座（9）的滑槽水平方向调整的悬臂（13）、安装在悬臂（13）一端的可沿悬臂（13）横向方向调整的第一支架（15）及安装在第一支架（15）上的可沿竖直方向调整的第二支架（16）。本发明具有高效、刚性强、稳定性高、用途广泛、加工精度高等优点。
【专利说明】多轴精密钻孔机床
【技术领域】
[0001]本发明属于钻孔设备领域，具体说是一种多轴精密钻孔机床。主要适用于大批量、高效率、高精度加工需求的机械制造业，对于汽车零部件制造业和其他具有同样需求的行业，特别是涡轮增压器中，孔数量多、直径小、精度高部分组件加工。
【背景技术】
[0002]制造业中机械加工是装备制造业制作过程中的重要环节，随着经济的发展、产业格局的变化、社会人工成本的不断提高，以往劳动密集型的生产模式面临着巨大挑战，而其中以大规模批量生产的汽车制造业问题尤为突出。国内的现有的多轴钻孔机，绝大部分是专用机床，由于采用的电机，丝杠精度较差，一般只适合加工体型大、精度低的工件，加工产品种类单一，一旦改变产品，设备就无法使用。对于精度高，特别是小型的加工件，便无法达到要求。国外现有的多轴钻孔机，多是采用标准材料拼装，这种设备虽然自动化程度较高，但是设备的刚性、稳定性较差，也无法满足高效率、高标准的生产需要。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种集成了传感器技术、机构学、空气动力学等多项现代高新技术的多轴精密钻孔机床。其具有高效、刚性强、稳定性高、用途广泛、加工精度高等优点。
[0004]本发明的目的是这样实现的:该多轴精密钻孔机床包括机架、机架上的工作平台，其技术要点是:所述多轴精密钻孔机床还包括2?6个固定在工作平台上的侧部设有滑槽的支座、2?6个安装在支座上的动力头、安装在工作平台上的分度盘、工件装夹机构、钻套装夹机构；动力头通过支座支撑通过支座压盖压紧安装在支座上，钻头通过锁紧螺帽装夹在动力头上；工件装夹机构包括安装在分度盘上的随分度盘旋转的卡盘、用于压紧工件的压紧气缸；钻套装夹机构包括可沿支座的滑槽水平方向调整的悬臂、安装在悬臂一端的可沿悬臂横向方向调整的第一支架及安装在第一支架上的可沿竖直方向调整的第二支架。
[0005]所述卡盘多选自自定心精密三爪卡盘或八爪卡盘。
[0006]所述支座底部设有用于调整动力头高度的调整板。
[0007]本发明具有的优点及积极的技术效果是:通过智能化控制系统实现更高的加工质量和效率，并可根据加工件规格柔性地组织生产，加工范围广。通过支座安装在工作平台上的动力头数量可根据工件的具体加工要求自由增减，并设有由控制面板操控的数控系统，因此可设计多轴、多工序的同时加工，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本。实现高速加工技术对制造业实现高效、优质、低成本生产有广泛的适用性。工作平台上安装有的分度盘，可实现工件在工作台上的360°加工，加工过程方便快捷。钻套装夹机构角度、深度可自由调整，使安装在其上的轴套最大限度接近加工件，从而保证了加工件的加工质量和加工精度，并可提高钻头的刚性，加工过程更稳定。无故障率在98%以上，平均无故障运行时间MTBF大于3000小时。采用本发明的钻孔机床后可自动进行铣、钻、镗、攻丝、滚压、铰孔和扩孔等多种加工工序，成为加工一体化的加工中心。机床的复合加工不但提高加工精度和加工效率，而且节省了占地面积，还能缩短零件的加工周期。综上所述，本发明的多轴精密钻孔机床实现了自适应智能控制，并且能针对形状、尺寸等参数，自动给出最优加工方案。不仅可满足精度高的小型加工件的加工要求，还具有高效、稳定的优点。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]本发明共有两幅附图。
[0009]图1为本发明的工作状态结构示意图；
[0010]图2为本发明另一个角度的工作状态结构示意图。
[0011]图中序号说明:1支座压盖、2压紧气缸、3控制面板、4分度盘、5动力头、6支座螺丝、7动力头调整螺栓、8调整板、9支座、10卡爪、11传感器、12卡盘、13悬臂、14锁紧螺帽、15第一支架、16第二支架、17钻头、18钻套、19工件。
【具体实施方式】
[0012]根据图1?2详细说明本发明的具体结构。该多轴精密钻孔机床包括机架、机架上的工作平台、固定在工作平台上的支座9、安装在支座上的动力头5、安装在工作平台上的分度盘4、周向设置在分度盘4上的传感器11、安装在分度盘4上的卡盘12、工件装夹机构、钻套装夹机构、气动换向机构、冷却系统等部分。其中，支座9通过支座螺丝6固定，支座9及动力头5均为四个，动力头5通过支座9支撑通过支座压盖I压紧安装在支座9上，四个钻头17通过各动力头的锁紧螺帽14分别装夹在各个动力头5的主轴上。四个支座9通过长键槽定位，固定在同一工作平台上，保证在用动力头调整螺栓7调整动力头5时，每个轴相互间的角度以及与基准面的平行度不变。可根据工件的不同规格，通过支座9下的调整板8调整动力头5的高度，然后用支座螺丝6紧固。卡盘12固定在分度盘4上，工作时随分度盘4旋转。是通过气动换向机构驱动，进而保证分度盘4旋转时气管不发生缠绕。工件装夹机构包括卡盘12(本实施例为三爪卡盘，还可使用八爪卡盘等)、压紧气缸2。三爪卡盘10通过卡盘上的卡爪将工件19自定心定位在分度盘4的中心,并通过压紧气缸2将工件19竖直方向压紧。钻套装夹机构包括固定在支座9侧面滑槽上的可沿滑槽前后(图2的观察方向)调整的悬臂13、固定在悬臂13上的可左右(图2的观察方向)调整的第一支架15、固定在的第一支架15上的可上下(图2的观察方向)调整的第二支架16及固定在第二支架16末端的钻套18。其中，第一支架15、第二支架16均为“L形”。钻套装夹机构包括可沿滑槽前后调整的悬臂13、可左右调整的第一支架15及可上下调整的第二支架16。通过上述三个部件的配合调整，使安装在第二支架16上的钻套18最大限度地接近工件19，保证了加工的精度、加工稳定性及钻头的刚性。通过调整第一支架15、第二支架16还可保证钻套18与主轴上的钻头17同轴，保证加工过程的稳定。
[0013]利用特有的精密滚珠丝杆和角接触轴承来支撑动力头的主轴、进给机构采用高性能伺服电机和精密滚珠丝杆，即使在大切削力负荷的情况下，机床也不会产生振动，保持稳定的进给速度，满足机械加工高精度的要求，加工精度由±50μπι提高到±10μπι;主轴回转精度要求达到5 μ m，加工圆度为5 μ m，采用矢量控制的变频驱动电主轴(电机与主轴一体化)，主轴径向跳动小于3 μ m,轴向窜动小于5 μ m。[0014]加工时，通过数控程序(或PLC控制程序)控制，首先用卡爪10将工件19固定于卡盘12上，然后通过压紧气缸2压紧。控制冷却系统向加工位置喷射冷却液，伺服系统控制多个动力头5快速进给、切削进给，通过变频器调节动力头5的主轴电机转速，通过分度盘4变换工件19的加工角度，即可以实现2?6个动力头5同时对工件19完成不同角度的钻孔、丝孔、铰孔、滚压等的高精密高稳定性的加工。各动力头的主轴电机转速、进给速度、分度盘的旋转、及冷却液的喷射量等，均可通过控制面板3控制，进而实现工件的智能化加工。
[0015]为适应动态市场需求，产品迅速更新是制造业的主要手段，是各国制造业发展的主流趋势，是先进制造领域的基础技术。本发明钻孔机床避免了传统专用机无法适用更新换代后的加工产品，提高了使用寿命，降低了设备更新成本。本发明可通过专用机械手、传送带将智能钻孔机与其他数控单机、加工中心和数控复合加工机床连接形成生产线。
[0016]对于某些特定工件，可通过前馈控制、电机参数的自适应运算，实现自适应控制，自调整工艺参数，提高驱动性能，自动识别负载自动选定进给速度，进而制定出针对特定工件的钻削智能加工方案，既提高加工效率，又减少钻头破损，出口处毛刺。而当需要进行深孔加工时，可进行步进加工，让钻头每加工一段快速退出，让切削液对钻头充分冷却、润滑，将切屑排出(也可以选择内冷系统)，然后迅速返回。而对于中空件(如管件)可在切削进给中间插入快速进给，提高加工效率。
【权利要求】
1.一种多轴精密钻孔机床，包括机架、机架上的工作平台，其特征在于:所述多轴精密钻孔机床还包括2?6个固定在工作平台上的侧部设有滑槽的支座(9)、2?6个安装在支座上的动力头(5)、安装在工作平台上的分度盘(4)、工件装夹机构、钻套装夹机构；动力头(5)通过支座(9)支撑通过支座压盖(I)压紧安装在支座(9)上，钻头(17)通过锁紧螺帽(14)装夹在动力头(5 )上；工件装夹机构包括安装在分度盘(4 )上的随分度盘(4 )旋转的卡盘(12)、用于压紧工件(19)的压紧气缸(2);钻套装夹机构包括可沿支座(9)的滑槽水平方向调整的悬臂(13)、安装在悬臂(13) —端的可沿悬臂(13)横向方向调整的第一支架(15)及安装在第一支架(15)上的可沿竖直方向调整的第二支架(16)。
2.根据权利要求1所述的多轴精密钻孔机床，其特征在于:所述卡盘(12)选自三爪卡盘或八爪卡盘的一种。
3.根据权利要求1所述的多轴精密钻孔机床，其特征在于:所述支座(9)底部设有用于调整动力头(5)高度的调整板(8)。
【文档编号】B23B39/16GK103586503SQ201310558290
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月10日 优先权日:2013年11月10日
【发明者】薛扬, 杨意, 李万垚 申请人:大连迈克斯流体工程技术有限公司