一种具有多组合钻头的专用钻床及其工作方法与流程

本发明涉及一种具有多组合钻头的专用钻床及其工作方法。

背景技术：

在机械行业中，单件或者小批量生产的零件也是占据很大的比例，同时由于日趋激烈的竞争市场氛围，每个企业为了能够在这样的环境下生存必须满足市场不断变化的需求，传统机床设备的缺点便暴露出来。例如，在纺织设备里的针盘的孔和螺纹的加工，采用的是传统的单轴钻床，这样一来需要根据针盘上孔径的螺纹的大小频繁更换刀具，因此对于纺织设备的针盘加工而言现有的钻床设备存在如下问题：（1）加工效率、精度低，频繁的换刀不仅浪费加工时间，根据当前的加工需求安装相应的加工刀具，完成一道工序之后再换刀进行下一步加工工序，传统的钻床加工效率低而且容易导致加工质量不合格；（2）自动化程度低，通过人为的换刀增加了劳动强度，与现代化生产理念不符；（3）结构复杂，不方便维修与操作。

如今组合专用钻床已经为各行各业提供各种零件的加工，可以满足钻扩铰以及攻螺纹等需求，虽然现有的组合钻床已经实现高效和规范化，但是仍然存在着结构复杂、安装与维修不便、成本较高等问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是提供一种结构简单，使用方便，加工效率高的具有多组合钻头的专用钻床及其工作方法。

本发明采用以下方案实现：一种具有多组合钻头的专用钻床，包括底座，所述底座上侧设置有可前后移动并可转动的回转工作台，所述底座上安装有龙门架，所述龙门架的横梁上安装有可横向往复移动的多轴钻攻机构，所述多轴钻攻机构包括机座，所述机座上安装有至少一组的主轴组，每组主轴组具有至少两根沿横向间隔排列并可升降的主轴，所述主轴下端安装有用以装夹钻头或丝锥的夹头，每组主轴组配备一个用以驱动其主轴转动的交流电机，所述机座上还安装有与每根主轴一一对应的用以驱动主轴升降的第一伺服电机。

进一步的，所述主轴上半段为花键轴部，主轴的花键轴部套装在一轴套内并可相对其上下滑动，所述轴套内部开设有与主轴的花键轴部配合的花键孔；所述主轴旁侧安装有与其平行的第一丝杆，所述主轴上外套有与其旋转配合的套筒，所述套筒侧部固定连接有与第一丝杆配合的螺母座，所述第一丝杆上端与所述第一伺服电机的主轴传动连接。

进一步的，所述交流电机安装于机座端部，每组主轴组上最靠近对应交流电机的主轴上端的轴套与交流电机之间通过可变速传动机构传动连接，同一主轴组上的相邻两主轴上端的轴套之间通过传动皮带传动连接。

进一步的，所述可变速传动机构包括安装于交流电机的主轴上的主动带轮、安装于所述轴套上的从动带轮以及连接主动带轮和从动带轮的传动皮带；所述主动带轮和从动带轮均由间距可变的用以配合夹紧传动皮带的活动带轮盘和固定带轮盘组成，活动带轮盘和固定带轮盘相向一面为锥面。

进一步的，所述主动带轮远离交流电机一侧安装有用以驱动主动带轮的活动带轮盘上下移动的步进电机，所述步进电机的主轴上同轴连接有第二丝杆，主动带轮的活动带轮盘朝向步进电机一端固定连接有一连接板，所述连接板上开设有与第二丝杆配合的螺纹孔，第二丝杆旁侧安装有与其平行的导杆，所述连接板上开设有与所述导杆滑动配合的导向孔。

进一步的，所述从动带轮的活动带轮盘位于固定带轮盘的上侧，所述轴套上端安装有用以感应轴套转速的光电编码器，所述轴套上还外套有位于所述从动带轮的活动带轮盘上方用以向下推动活动带轮盘的弹簧。

进一步的，所述机座上具有两组主轴组以及分别用以驱动两组主轴组的两交流电机，两交流电机分别安装在机座的左、右两端，其中一组主轴组的主轴下端安装有钻头，另一组主轴组的主轴下端安装有丝锥，两组主轴组上的所有主轴沿横向一字排开。

进一步的，所述龙门架的横梁端部安装有用以驱动机座横向移动的第二伺服电机，第二伺服电机通过丝杆螺母机构驱动机座横向移动，所述龙门架的横梁上安装有用以机座横向移动导向的横向导轨；所述底座上安装有用以驱动回转工作台前后移动的第三伺服电机，第三伺服电机通过丝杆螺母机构驱动回转工作台前后移动，所述底座上安装有用以回转工作台前后移动导向的纵向导轨。

本发明另一技术方案：一种如上所述具有多组合钻头的专用钻床的工作方法，根据工件上所需加工的孔的直径，将所需要使用到的不同直径规格的刀具装夹在多轴钻攻机构的主轴上；将工件装夹在回转工作台上，然后回转工作台沿纵向移动至指定位置，并转动至指定角度；某个主轴上的刀具需要进行加工时，与该主轴所在主轴组对应的交流电机便驱动该主轴组的所有主轴转动，该主轴对应的第一伺服电机便驱动该主轴下行完成孔的加工；通过回转工作台的纵向移动和转动以及多轴钻攻机构的横向移动，可以选择不同刀具对工件上的不同位置进行孔的加工。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明具有多组合钻头的专用钻床结构简单，设计合理，安装与维修便利，制造成本较低，可实现多种孔径加工以及专攻一体的功能，减少停机换刀的频率，使用方便，节约加工时间，大大提高加工效率，可以高效准确的根据工件加工需求调节主轴转速，提高加工精度。

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例立体图；

图2是本发明实施例中多轴钻攻机构立体图；

图3是本发明实施例中多轴钻攻机构内部构造示意图；

图4是本发明实施例中可变速传动机构的立体图；

图5是本发明实施例中可变速传动机构的正视图；

图6是本发明实施例中套筒与第一丝杆连接示意图；

图7是本发明实施例中可变速传动机构的主动带轮和从动带轮连接示意图；

图8是本发明实施例中收集槽立体图；

图中标号说明：100-多轴钻攻机构、110-主轴、111-花键轴部、112-钻头、113-丝锥、120-交流电机、130-第一伺服电机、131-第一丝杆、140-轴套、150-套筒、151-螺母座、160-可变速传动机构、161-传动皮带、162-活动带轮盘、163-固定带轮盘、164-步进电机、165-第二丝杆、166-连接板、167-导杆、168-光电编码器、169-弹簧、170-主轴座、180-机座、200-底座、210-龙门架、211-第二伺服电机、300-回转工作台、400-收集槽、410-脚轮、420-冷却液泵。

具体实施方式

如图1~8所示，一种具有多组合钻头的专用钻床，包括底座200，所述底座200上侧设置有可前后移动并可转动的回转工作台300，回转工作台上具有用以装夹工件的夹具，所述底座200上安装有龙门架210，所述龙门架的横梁上安装有可横向往复移动的多轴钻攻机构100，所述多轴钻攻机构包括机座180，所述机座上安装有至少一组的主轴组，每组主轴组具有至少两根沿横向间隔排列并可升降的主轴，所述主轴下端安装有用以装夹钻头或丝锥的夹头，每组主轴组配备一个用以驱动其主轴转动的交流电机120，所述机座180上还安装有与每根主轴一一对应的用以驱动主轴升降的第一伺服电机130，主轴组的组数可以根据需要设置，一般组数为1~3组，组与组之间的位置可以横向排列，也可以纵向排列；通过设置多根主轴，可以在主轴上安装不同直径的钻头或丝锥，使其能够完成不同直径的孔位加工；本发明专用钻床特别适用于回转体类工件上的孔位加工，通过回转工作台的转动和多轴钻攻机构横向移动可以快速准确的定位到所需加工孔的位置。

在本实施例中，由于钻头和丝锥在工作时对转速的要求不同，为了使该钻床同时具备钻孔和攻牙的功能，并且不需要中途更换刀具，所述机座180上具有两组主轴组以及分别用以驱动两组主轴组的两交流电机，两交流电机分别安装在机座的左、右两端，其中一组主轴组的主轴下端安装有钻头，主轴数为3，另一组主轴组的主轴下端安装有丝锥，主轴数为2，两组主轴组上的所有主轴沿横向一字排开。

在本实施例中，所述主轴110上半段为花键轴部111，主轴110的花键轴部套装在一轴套140内并可相对其上下滑动，所述轴套140内部开设有与主轴的花键轴部配合的花键孔；所述主轴110旁侧安装有与其平行的第一丝杆131，所述主轴上外套有与其旋转配合的套筒150，套筒和主轴之间不会发生轴向相对移动，所述套筒150侧部固定连接有与第一丝杆配合的螺母座151，所述套筒150和第一丝杆131均安装于一主轴座170内，所述套筒可相对该主轴座上下滑动，该主轴座安装于机座180下侧，所述第一丝杆131上端与所述第一伺服电机130的主轴通过传动皮带传动连接，第一伺服电机的主轴上以及第一丝杆上端均安装有皮带轮，在某一主轴需要进行加工时，该主轴对应的第一伺服电机130便通过第一丝杆131带动套筒向下移动，从而带动主轴向下移动完成孔位加工；由于主轴上端是通过花键轴部与轴套的花键孔配合，实现了在主轴上下移动的同时能够保证动力传递。

在本实施例中，所述交流电机120安装于机座180端部，每组主轴组上最靠近对应交流电机的主轴110上端的轴套140与交流电机之间通过可变速传动机构160传动连接，同一主轴组上的相邻两主轴上端的轴套之间通过传动皮带传动连接，每个主轴上端的轴套上均安装有用以安装传动皮带的皮带轮。

在本实施例中，所述可变速传动机构160包括安装于交流电机的主轴上的主动带轮、安装于所述轴套上的从动带轮以及连接主动带轮和从动带轮的传动皮带161；所述主动带轮和从动带轮均由间距可变的用以配合夹紧传动皮带的活动带轮盘162和固定带轮盘163组成，活动带轮盘162和固定带轮盘163相向一面为锥面，由于活动带轮盘162和固定带轮盘163夹紧传动皮带一面为锥面，所以在活动带轮盘162和固定带轮盘163之间的间距变小时，活动带轮盘162和固定带轮盘163上夹住传动皮带的位置便会向外扩，使得传动皮带弧形部位的直径便会变大，反之，在活动带轮盘162和固定带轮盘163之间的间距变大时，活动带轮盘162和固定带轮盘163上夹住传动皮带的位置便会向内缩，使得传动皮带弧形部位的直径便会变小，由此通过控制活动带轮盘162和固定带轮盘163之间的间距便可实现传动比的调整；由于传动皮带的周长是固定的，因此主动带轮的活动带轮盘和固定带轮盘的间距和从动带轮的活动带轮盘和固定带轮盘的间距是此消彼长的工作方式，也就是主动带轮的活动带轮盘和固定带轮盘的间距变小时，从动带轮的活动带轮盘和固定带轮盘的间距就相应变大，传动比变大；主动带轮的活动带轮盘和固定带轮盘的间距变大时，从动带轮的活动带轮盘和固定带轮盘的间距就相应变小，传动比变小。

在本实施例中，主动带轮的固定带轮盘与交流电机的主轴同步转动并且其轴向位置固定，而主动带轮的活动带轮盘也随交流电机的主轴同步转动并且轴向位置可调，所述主动带轮远离交流电机120一侧安装有用以驱动主动带轮的活动带轮盘上下移动的步进电机164，所述步进电机164的主轴上同轴连接有第二丝杆165，主动带轮的活动带轮盘朝向步进电机一端固定连接有一连接板166，所述连接板上开设有与第二丝杆配合的螺纹孔，第二丝杆旁侧安装有与其平行的导杆167，所述连接板上开设有与所述导杆滑动配合的导向孔；通过步进电机164驱动主动带轮的活动带轮盘上下移动可以实现活动带轮盘和固定带轮盘之间的间距调节。

在本实施例中，交流电机120的主轴端朝上设置，步进电机164位于可变速传动机构160的主动带轮上方，主动带轮的活动带轮盘位于固定带轮盘的上侧，活动带轮盘上端具有向上延伸出的套体，所述连接板固定连接于套体上端，所述第二丝杆伸入套体中；而在具体实施过程中，也可以交流电机120的主轴端朝下设置，主动带轮的活动带轮盘位于固定带轮盘的下侧，步进电机164位于可变速传动机构160的主动带轮下方。

在本实施例中，所述从动带轮的活动带轮盘位于固定带轮盘的上侧，所述轴套上端安装有用以感应轴套转速的光电编码器168，通过光电编码器能够实时检测到主轴的转速；所述轴套上还外套有位于所述从动带轮的活动带轮盘上方用以向下推动活动带轮盘的弹簧169（图4中未示出），该弹簧169的作用不仅能够自动调整传动皮带的松紧度，而且能够实现从动带轮的活动带轮盘和固定带轮盘之间间距的自适应调节，在弹簧压紧力和传动皮带涨开力的配合作用下，主动带轮的活动带轮盘和固定带轮盘之间间距变大或变小时，从动带轮的活动带轮盘和固定带轮盘之间间距随之变小或变大，使传动皮带两端弧形段的直径发生改变，进而完成传动比的调整，实现无级变速。

在本实施例中，所述龙门架的横梁端部安装有用以驱动机座横向移动的第二伺服电机211，第二伺服电机211通过丝杆螺母机构驱动机座横向移动，所述龙门架的横梁上安装有用以机座横向移动导向的横向导轨（图中未示出）；所述底座上安装有用以驱动回转工作台前后移动的第三伺服电机（图中未示出），第三伺服电机通过丝杆螺母机构驱动回转工作台前后移动，所述底座上安装有用以回转工作台前后移动导向的纵向导轨（图中未示出）；回转工作台的具体结构属于现有技术，在此不做具体阐述。

在本实施例中，所述底座上开设有位于回转工作台下方的排屑排液口，底座下方设置有位于排屑排液槽正下方的收集槽400，收集槽底部安装有脚轮410，所述收集槽上还安装有冷却液泵420，该钻床加工时产生的金属屑经排屑排液口落入收集槽中，同时加工时所使用的冷却液也经排屑排液口流入收集槽中，并通过冷却液泵实现循环使用，收集槽中的冷却液经滤网隔绝金属屑后再进入冷却液泵。

本发明以龙门架、底座、回转工作台和多轴钻攻机构为主体，结构简单，安装与维修便利，成本较低，多轴钻攻机构采用多轴组合结构，可实现多种孔径加工以及专攻一体的功能，提高效率。多轴钻攻机构中的交流电机与对应主轴以带传动连接方式实现无级变速，可以高效准确的根据工件加工需求调节主轴转速。

一种如上所述具有多组合钻头的专用钻床的工作方法，根据工件上所需加工的孔的直径，将所需要使用到的不同直径规格的刀具（即钻头或丝锥）装夹在多轴钻攻机构的主轴上；将工件装夹在回转工作台上，然后回转工作台沿纵向移动至指定位置，并转动至指定角度；某个主轴上的刀具需要进行加工时，与该主轴所在主轴组对应的交流电机便驱动该主轴组的所有主轴转动，该主轴对应的第一伺服电机便驱动该主轴下行完成孔的加工；通过回转工作台的纵向移动和转动以及多轴钻攻机构的横向移动，可以选择不同刀具对工件上的不同位置进行孔的加工；在加工过程中，以主轴组的顺序进行，即先完成同一主轴组上的所有刀具的加工，再切换至下一个主轴组，这样可以提供效率，也能有效节省电能。

上述本发明所公开的任一技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。

本发明如果公开或涉及了互相固定连接的零部件或结构件，那么，除另有声明外，固定连接可以理解为：能够拆卸地固定连接(例如使用螺栓或螺钉连接)，也可以理解为：不可拆卸的固定连接(例如铆接、焊接)，当然，互相固定连接也可以为一体式结构(例如使用铸造工艺一体成形制造出来)所取代(明显无法采用一体成形工艺除外)。

另外，上述本发明公开的任一技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。

本发明提供的任一部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。