通过查阅钻床技术的相关文献,了解了钻床的主轴箱,传动机构,立柱结构以及钻盲孔横孔的各种刀具等工作原理。立式钻床有排式、多轴坐标和转塔等多种类型。
①排式钻床:一般由2~6个立柱和主轴箱排列在一个公用底座上,各主轴顺次加工同一工件上的不同孔或分别进行各种孔加工工序,可节省更换刀具的时间,用于中小批量生产。
图2。1 排式钻床②多轴立式钻床:机床的多个主轴可根据加工需要调整轴心位置,用于成批生产。
图2。2多轴立式钻床③坐标立式钻床:在方柱立钻上加可纵、横移动的十字工作台而成,可按坐标尺寸进行钻削。
图2。3 坐标立式钻床④转塔立式钻床:多采用程序控制或数字控制,使装有不同刀具的转塔头自动转位、主轴自动改变转速和进给量,工件自动调整位置,实现多工序加工的自动化循环。
图2。4 转塔立式钻床对于加工工件孔(简称主孔)内径向盲孔,目前市场上供应的机床专用附件“角度头”装置,可进行主孔直径在ψ150mm以上横孔的钻削。具体方法为:将角度头联结在机床主轴上,并在工件主孔内设计简单的定位装置即可加工。若径向盲孔在主孔内部特殊位置,其轴线接近接近底部或顶部位置,主孔为通孔,且加工批量较少,可以采用手板式进行工件加工,主轴通过扳动扳手使之产生主运动。但这有局限,工件上要有扳手扳动空间才可使用。若工件主孔内无扳手扳动空间,或用手板式所需加工时间无法满足生产要求时,可以采用手摇或电机驱动的连续转动式实现主运动,就是在输入轴上安装手轮进行手摇转动,或者安装低速电机驱动通过一对锥齿和圆柱齿轮传动。本课题是专用孔内径向盲孔加工钻床的设计,通过专用钻床的加工,对工件的精度,在产品的质量上有很大的提升,作为金属制品的常用加工机床,对于发展我国制造业水平密切相关。
3 拟解决的关键问题及难点
(1)钻床的传动机构设计
机械传动机构本身是一个动力学系统,它承受的外力有电机的输出力矩,工作抗力,导轨及传动件间的固体摩擦力只,以及各个传动部件与导轨上的阻尼力。执行部件的质量做直线运动,各传动件做旋转运动,有各自的惯性质量。分析这样的力学系统的理论依据是动力学定理。
(2)钻床的主轴箱设计
机床主轴箱的结构和布置有多种类型,本次所设计的立式钻床是小型的半自动化机床,主轴箱所占的空间不能太大,因此,选用合适的减速方案不仅能简化了机床的机构,也能使操作更为简单。钻床主轴箱设计之前,须先熟悉主轴箱与其中各零件的关系,尤其是其中各部分零件的工艺要求。设计主轴箱包括下述的全部或部分内容:
①主轴箱外形尺寸及其他相关部件的联系尺寸;
②工件轮廓尺寸及各孔位置尺寸;
③工件与主轴箱相对位置尺寸;
④所有主轴的位置关系尺寸;
⑤各主轴的转速和转向;
⑥工件材料,加工表面要求;
⑦主轴的工序内容和主轴外伸部分尺寸;
⑧动力部件型号,功率N(千瓦),转速n和其他主要参数。
(3)钻床的立柱结构设计
机床立柱作为机床大件的重要组成部分,其作用和功能是不可忽视的。对立式钻床而言,它不仅需有承受钻削载荷、重力、惯性力等动静态力,还在保证各部件间的相对位置精度和运动部件的相对运动轨迹的准确性、保证工件的加工精度等方面有着重要作用。因此立柱结构的动静态性能直接影响着机床的整体性能。