CN107962394B - 一种多功能钻攻铣床及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机加工设备领域，尤其是涉及的是一种多功能钻攻铣床及其操作方法。本发明公开一种多功能钻攻铣床，包括底座、立柱、旋转工作台、机头和主轴。六工位转塔式主轴，可实行快速换刀，具备钻孔攻牙铣削功能，旋转工作台为直连式伺服电机配合RV减速机，实现高扭矩高精度，克服了传统蜗轮蜗杆形式存在背隙，DD直驱电机形式又扭力不足的缺点，极大提高加工精度和效率。

Description

一种多功能钻攻铣床及其操作方法

技术领域

本发明涉及机加工设备领域，尤其是涉及的是一种多功能钻攻铣床及其操作方法。

背景技术

钻孔攻牙是机械加工中出镜率较高的环节之一，目前市场大多采取老式钻床或者通用加工中心来实现。传统的老式钻床精度较低，每次钻攻都需要重新定位找点，效率极低，即便是采用油压驱动的钻孔机精度和效率也往往无法跟进时代需求。而通用加工中心来实现钻孔攻牙，精度高，搭配刀库可以实现自动换刀，提高效率，但是成本很高，特别是加工需要角度位置的孔位往往需要搭配旋转工作台，价格相当昂贵。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种多功能钻攻铣床及其操作方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：一种多功能钻攻铣床，包括底座、立柱、旋转工作台、机头和主轴。所述立柱固定在底座上面的一侧；所述底座上面设有Y向导轨、Y向丝杆副和设于立柱下部的Y向电机；所述旋转工作台安装于Y向导轨上，Y向丝杆副由Y向电机控制用于驱动旋转工作台沿着Y向移动。

所述立柱内侧侧面设有Z向导轨、Z向丝杆副和Z向电机；所述机头安装于Z向导轨上，Z向丝杆副由Z向电机控制用于驱动机头沿Z向移动。

所述主轴安装于机头,为砖塔式主轴，包括主轴电机、传动机构、主轴转盘和子主轴；所述主轴电机设于机头上面，主轴转盘倾斜设于机头下面；所述子主轴有若干个，均匀安装于主轴转盘；所述主轴电机驱动控制传动机构使主轴转盘转动更换子主轴、或驱动子主轴作业。子主轴作业和子主轴切换由同一主轴电机控制。采用此结构的机床可以实现快速换刀，加工带有角度要求的孔位，精度高，成本较低。

优选的，所述机头与主轴电机之间设有皮带箱；所述机头设有一开口向上的Z向空腔，Z向空腔下面开有Z向轴道，Z向轴道内径小于Z向空腔。所述主轴转盘中间设有转盘心轴，转盘心轴上端固定安装有转盘斜齿轮。主轴转盘设有若干子主轴，子主轴均匀环绕于转盘心轴。所述传动机构包括小带轮、大带轮、传动轴、主轴轴承座和传动连接轴；所述小带轮安装于主轴电机下面，所述大带轮固定安装于传动轴上端；小带轮、大带轮内置于皮带箱内，大带轮与小带轮通过一同步带连接。所述转塔式主轴由伺服主轴电机搭配同步带轮驱动，大扭力，高精度。所述传动轴、传动连接轴、子主轴由上至下依次花键连接；主轴轴承座设于Z向空腔上面，并空套于传动轴；所述传动连接轴下部设有与转盘斜齿轮匹配的传动斜齿轮；所述传动连接轴上部设有与Z向空腔内径相等的法兰，传动连接轴直径与Z向轴道相等，法兰由一气缸控制驱动带动传动连接轴沿Z向空腔移动。

所述子主轴有六个。六个子主轴和主轴电机之间采用特殊的斜齿轮连接，有自主设计的定位机构，可同时装夹六种刀具。子主轴间的切换和子主轴的旋转作业皆有同一主轴电机带动，省去了传统刀库的打刀过程，旋转到位即可加工，效率极高。

优选的，所述机头与主轴转盘之间还设有刹车装置和用于控制刹车装置的刹车气缸；刹车装置安装于机头。

优选的，所述旋转工作台由上至下包括工作台面、安装上板、RV减速机、安装下板、鞍座，以及位于鞍座中间的转动电机和位于工作台面与鞍座之间的转动刹车机构；所述安装上板、安装下板直径小于工作台面，安装上板固定于RV减速机上面，安装下板固定于RV减速机下面，安装下板下面固定于鞍座上；所述工作台面与安装上板固定连接；转动电机上端与安装上板连接，用于驱动安装上板带动工作台面旋转；安装上板与安装下板之间设有转盘轴承；所述转动电机与RV减速机直联；所述转动刹车机构固定在鞍座上；所述Y向丝杆副套接于鞍座下面。所述旋转工作台为直连式，伺服电机搭配RV减速机结构，与传统涡轮蜗杆驱动的工作台相比可以达到一样的大扭矩，又减少了背隙误差；与DD直驱马达驱动的工作台相比，一样的紧凑结构，又能达到更高的扭矩。此旋转工作台带有刹车机构，能够保证工件在稳固的情况下加工，提高精度。

优选的，所述底座包括顶壁和内腔，所述内腔设有横向肋条、纵向肋条和支撑柱；支撑柱位于内腔的中部，将纵向肋条、横向肋条与顶壁连接。该结构使底座具有较好的减震性能，可提高本发明进行钻攻铣作业的精度。

优选的，所述立柱内部为空腔结构，立柱内壁上设有复数环状肋板和条状肋板，侧面设有镂空孔，该结构设计可增加立柱的刚性和减震性能。

所述Y向导轨和Z向导轨均为线性滚柱直线导轨。线性滚柱直线导轨的承载能力强、精度高、速度快。

优选的，所述机头包括机头座和机头滑座；所述主轴安装于机头座上；所述机头滑座安装于Z向导轨上，由Z向电机控制Z向丝杆副驱动沿Z向移动。

优选的，所述Y向电机、Z向电机、主轴电机、转动电机均为伺服电机。

一种多功能钻攻铣床的操作方法，所述主轴转盘更换子主轴操作：刹车气缸控制刹车装置松开主轴转盘；气缸控制法兰带动传动连接轴向上移动，传动连接轴下端与子主轴脱离；同时传动斜齿轮与转盘斜齿轮匹配啮合；启动主轴电机，并依次带动小带轮、大带轮、传动轴、传动连接轴、传动斜齿轮、转盘斜齿轮，驱动主轴转盘旋转。

优选的，所述子主轴作业方式：刹车气缸控制刹车装置刹紧主轴转盘，气缸控制法兰带动传动连接轴向下移动，传动连接轴下端与子主轴花键连接；同时传动斜齿轮与转盘斜齿轮匹配啮合；传动斜齿轮与转盘斜齿轮分开；启动主轴电机，并依次带动小带轮、大带轮、传动轴、传动连接轴、传动斜齿轮、转盘斜齿轮，驱动子主轴进行作业。

通过采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：本发明公开一种多功能钻攻铣床，包括底座、立柱、旋转工作台、机头和主轴。六工位转塔式主轴，可实行快速换刀，具备钻孔攻牙铣削功能，旋转工作台为直连式伺服电机配合RV减速机，实现高扭矩高精度，克服了传统蜗轮蜗杆形式存在背隙，DD直驱电机形式又扭力不足的缺点，极大提高加工精度和效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明主轴结构示意图；

图3为本发明主轴内部结构示意图；

图4为本发明旋转工作台结构示意图；

图5为本发明底座的结构结构示意图；

图6为本发明立柱的结构侧视图。

主要附图标记说明：(1、底座；11、Y向导轨；12、Y向丝杆副；13、Y向电机；14、顶壁；15、内腔；16、横向肋条；17、纵向肋条；18、支撑柱；2、立柱；21、Z向导轨；22、Z向丝杆副；23、Z向电机；24、环状肋板；25、条状肋板；26、镂空孔；3、旋转工作台；31、工作台面；32、安装上板；33、RV减速机；34、安装下板；35、鞍座；36、转动电机；37、转动刹车机构；38、转盘轴承；4、机头；41、机头座；42、机头滑座；43、Z向空腔；44、Z向轴道；5、主轴；51、主轴电机；52、主轴转盘；521、转盘心轴；522、转盘斜齿轮；523、子主轴；53、皮带箱；54、小带轮；55、大带轮；56、传动轴；57、主轴轴承座；58、传动连接轴；581、传动斜齿轮；582、法兰；59、刹车装置；591、刹车气缸)。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例来进一步说明本发明。

本发明中所提到的方向用语，例如：上、下、内、外等，仅是参考说明书附图1的方向。因此，使用的方向用语仅是用来说明，并非用来限制本发明。

如图1-图6所示，本发明一种多功能钻攻铣床，包括底座1、立柱2、旋转工作台3、机头4和主轴5。

所述立柱2固定在底座1上面的一侧；所述底座1上面设有Y向导轨11、Y向丝杆副12和设于立柱2下部的Y向电机13；所述旋转工作台3安装于Y向导轨11上，Y向丝杆副12由Y向电机13控制用于驱动旋转工作台3沿着Y向移动。

所述机头4包括机头座41和机头滑座42。所述立柱2内侧侧面设有Z向导轨21、Z向丝杆副22和Z向电机23.所述机头滑座42安装于Z向导轨21上，由Z向电机23控制Z向丝杆副22驱动沿Z向移动。

所述Y向导轨11和Z向导轨21均为线性滚柱直线导轨。线性滚柱直线导轨的承载能力强、精度高、速度快。

如图2-图3所示，所述主轴5安装于机头座41,为砖塔式主轴，包括主轴电机51、传动机构、主轴转盘52和子主轴53。所述主轴电机51设于机头4上面，主轴转盘52倾斜设于机头4下面。所述子主轴53有六个，均匀安装于主轴转盘52；所述主轴电机51驱动控制传动机构使主轴转盘52转动更换子主轴53、或驱动子主轴53作业。子主轴53作业和子主轴53切换由同一主轴电机51控制。采用此结构的机床可以实现快速换刀，加工带有角度要求的孔位，精度高，成本较低。

所述机头4与主轴电机51之间设有皮带箱53；所述机头4设有一开口向上的Z向空腔43，Z向空腔43下面开有Z向轴道44，Z向轴道44内径小于Z向空腔43。所述主轴转盘52中间设有转盘心轴521，转盘心轴521上端固定安装有转盘斜齿轮522。主轴转盘52设有若干子主轴523，子主轴523均匀环绕于转盘心轴521。所述传动机构包括小带轮54、大带轮55、传动轴56、主轴轴承座57和传动连接轴58；所述小带轮54安装于主轴电机51下面，所述大带轮55固定安装于传动轴56上端；小带轮54、大带轮55内置于皮带箱53内，大带轮55与小带轮54通过一同步带(未示出)连接。所述转塔式主轴由伺服主轴电机51搭配同步带轮驱动，大扭力，高精度。所述传动轴56、传动连接轴57、子主轴523由上至下依次花键连接；主轴轴承座57设于Z向空腔43上面，并空套于传动轴56；所述传动连接轴58下部设有与转盘斜齿轮522匹配的传动斜齿轮581；所述传动连接轴58上部设有与Z向空腔43内径相等的法兰582，传动连接轴58直径与Z向轴道44相等，法兰582由一气缸控制驱动带动传动连接轴58沿Z向空腔43移动。

六个子主轴523和主轴电机51之间采用特殊的斜齿轮连接，有自主设计的定位机构，可同时装夹六种刀具。子主轴523间的切换和子主轴523的旋转作业皆有同一主轴电机51带动，省去了传统刀库的打刀过程，旋转到位即可加工，效率极高。

所述机头4与主轴转盘52之间还设有刹车装置59和用于控制刹车装置59的刹车气缸591；刹车装置59安装于机头座41。

如图4所示，所述旋转工作台3由上至下包括工作台面31、安装上板32、RV减速机33、安装下板34、鞍座35，以及位于鞍座35中间的转动电机36和位于工作台面34与鞍座35之间的转动刹车机构37。所述安装上板32、安装下板34直径小于工作台面31，安装上板32固定于RV减速机33上面，安装下板34固定于RV减速机33下面，安装下板34下面固定于鞍座35上。所述工作台面34与安装上板32固定连接；转动电机36上端与安装上板32连接，用于驱动安装上板32带动工作台面31旋转；安装上板32与安装下板34之间设有转盘轴承38；所述转动电机36与RV减速机33直联；所述转动刹车机构37固定在鞍座35上；所述Y向丝杆副12套接于鞍座35下面。

所述旋转工作台3为直连式，伺服电机(转动电机36)搭配RV减速机33结构，与传统涡轮蜗杆驱动的工作台相比可以达到一样的大扭矩，又减少了背隙误差；与DD直驱马达驱动的工作台相比，一样的紧凑结构，又能达到更高的扭矩。此旋转工作台带有刹车机构，能够保证工件在稳固的情况下加工，提高精度。

如图5所示，所述底座1包括顶壁14和内腔15，所述内腔15设有横向肋条16、纵向肋条17和支撑柱18；支撑柱18位于内腔15的中部，将纵向肋条17、横向肋条16与顶壁14连接。该结构使底座1具有较好的减震性能，可提高本发明进行钻攻铣作业的精度。

如图6所示，所述立柱2内部为空腔结构，立柱2内壁上设有复数环状肋板24和条状肋板25，侧面设有镂空孔26，该结构设计可增加立柱2的刚性和减震性能。

所述Y向电机13、Z向电机23、主轴电机、转动电机均为伺服电机。

所述主轴转盘5更换子主轴523操作：刹车气缸591控制刹车装置59松开主轴转盘52；气缸控制法兰582带动传动连接轴58向上移动，传动连接轴58下端与子主轴523脱离；同时传动斜齿轮581与转盘斜齿轮522匹配啮合；启动主轴电机51，并依次带动小带轮54、大带轮55、传动轴56、传动连接轴58、传动斜齿轮581、转盘斜齿轮522，驱动主轴转盘52旋转。

所述子主轴523作业方式：刹车气缸591控制刹车装置59刹紧主轴转盘52，气缸控制法兰582带动传动连接轴58向下移动，传动连接轴58下端与子主轴523花键连接；同时传动斜齿轮581与转盘斜齿轮522匹配啮合；传动斜齿轮581与转盘斜齿轮522分开；启动主轴电机51，并依次带动小带轮54、大带轮55、传动轴56、传动连接轴58、传动斜齿轮581、转盘斜齿轮522，驱动子主轴523进行作业。

以上所述的，仅为本发明的较佳实施例而已，不能限定本实用实施的范围，凡是依本发明申请专利范围所作的均等变化与装饰，皆应仍属于本发明涵盖的范围内。

Claims (8)

1.一种多功能钻攻铣床，其特征在于：包括底座、立柱、旋转工作台、机头和主轴；所述立柱固定在底座上面的一侧；所述底座上面设有Y向导轨、Y向丝杆副和设于立柱下部的Y向电机；所述旋转工作台安装于Y向导轨上，Y向丝杆副由Y向电机控制用于驱动旋转工作台沿着Y向移动；

所述立柱内侧侧面设有Z向导轨、Z向丝杆副和Z向电机；所述机头安装于Z向导轨上，Z向丝杆副由Z向电机控制用于驱动机头沿Z向移动；

所述主轴安装于机头,为砖塔式主轴，包括主轴电机、传动机构、主轴转盘和子主轴；所述主轴电机设于机头上面，主轴转盘倾斜设于机头下面；所述子主轴有若干个，均匀安装于主轴转盘；所述主轴电机驱动控制传动机构使主轴转盘转动更换子主轴、或驱动子主轴作业；

所述机头与主轴电机之间设有皮带箱；所述机头设有一开口向上的Z向空腔，Z向空腔下面开有Z向轴道，Z向轴道内径小于Z向空腔；所述主轴转盘中间设有转盘心轴，转盘心轴上端固定安装有转盘斜齿轮；主轴转盘设有若干子主轴，子主轴均匀环绕于转盘心轴；所述传动机构包括小带轮、大带轮、传动轴、主轴轴承座和传动连接轴；所述小带轮安装于主轴电机下面，所述大带轮固定安装于传动轴上端；小带轮、大带轮内置于皮带箱内，大带轮与小带轮通过一同步带连接；所述传动轴、传动连接轴、子主轴由上至下依次花键连接；主轴轴承座设于Z向空腔上面，并空套于传动轴；所述传动连接轴下部设有与转盘斜齿轮匹配的传动斜齿轮；所述传动连接轴上部设有与Z向空腔内径相等的法兰，传动连接轴直径与Z向轴道相等，法兰由一气缸控制驱动带动传动连接轴沿Z向空腔移动；

所述旋转工作台由上至下包括工作台面、安装上板、RV减速机、安装下板、鞍座，以及位于鞍座中间的转动电机和位于工作台面与鞍座之间的转动刹车机构；所述安装上板、安装下板直径小于工作台面，安装上板固定于RV减速机上面，安装下板固定于RV减速机下面，安装下板下面固定于鞍座上；所述工作台面与安装上板固定连接；转动电机上端与安装上板连接，用于驱动安装上板带动工作台面旋转；安装上板与安装下板之间设有转盘轴承；所述转动电机与RV减速机直联；所述转动刹车机构固定在鞍座上；所述Y向丝杆副套接于鞍座下面。

2.根据权利要求1所述的一种多功能钻攻铣床，其特征在于：所述机头与主轴转盘之间还设有刹车装置和用于控制刹车装置的刹车气缸；刹车装置安装于机头。

3.根据权利要求1所述的一种多功能钻攻铣床，其特征在于：所述底座包括顶壁和内腔，所述内腔设有横向肋条、纵向肋条和支撑柱；支撑柱位于内腔的中部，将纵向肋条、横向肋条与顶壁连接。

4.根据权利要求1所述的一种多功能钻攻铣床，其特征在于：所述立柱内部为空腔结构，立柱内壁上设有复数环状肋板和条状肋板，侧面设有镂空孔；所述Y向导轨和Z向导轨均为线性滚柱直线导轨。

5.根据权利要求1所述的一种多功能钻攻铣床，其特征在于：所述机头包括机头座和机头滑座；所述主轴安装于机头座上；所述机头滑座安装于Z向导轨上，由Z向电机控制Z向丝杆副驱动沿Z向移动。

6.根据权利要求1所述的一种多功能钻攻铣床，其特征在于：所述Y向电机、Z向电机、主轴电机、转动电机均为伺服电机；所述子主轴有六个。

7.一种根据权利要求3所述的一种多功能钻攻铣床的操作方法，其特征在于：主轴转盘更换子主轴操作：刹车气缸控制刹车装置松开主轴转盘；气缸控制法兰带动传动连接轴向上移动，传动连接轴下端与子主轴脱离；同时传动斜齿轮与转盘斜齿轮匹配啮合；启动主轴电机，并依次带动小带轮、大带轮、传动轴、传动连接轴、传动斜齿轮、转盘斜齿轮，驱动主轴转盘旋转。

8.根据权利要求7所述的一种多功能钻攻铣床的操作方法，其特征在于：所述子主轴作业方式：刹车气缸控制刹车装置刹紧主轴转盘，气缸控制法兰带动传动连接轴向下移动，传动连接轴下端与子主轴花键连接；同时传动斜齿轮与转盘斜齿轮分开；启动主轴电机，并依次带动小带轮、大带轮、传动轴、传动连接轴，驱动子主轴进行作业。