CN103978241A - 全自动大口径钻床 - Google Patents

Abstract

本发明是全自动大口径钻床。以立式为主，其用两根导柱，故又称为全自动大口径双立柱龙门钻床。它的基座上安装有卡盘和两根平行的导柱，卡盘用来夹或圆或方需钻孔的工件；而移动横梁则沿着两根导柱作上下平动，移动横梁上的减速机在电机的驱动下带着钻头旋转。移动横梁的平动由装在导柱两侧的油缸驱动，为此在基座下方装有液压站。钻头在钻孔时须冷却，故在基座下还装有冷却水箱。另外还装了起辅助作用的上下两个限位、平动测速***、固定横梁和电柜等。电柜里还有变频器，这样，在变频器的调频下可调转速的钻头被同样可调推进速度的两个油缸驱向固定在卡盘上的工件，从而实现了工件大口径钻孔的自动化。

Description

全自动大口径钻床

一.技术领域

本发明涉及的是机械机床领域，尤其涉及到钻床。 

二.背景技术

目前，在机械制造加工领域，数控车床逐步取代普通车床，每次加工的工件数量非常多，需钻孔的工件数量也相应大量增加，这些工件用人工钻孔会使车工又累又枯燥，且有速度慢、效率低等缺点。而如果工人用摇臂钻床或方柱钻床钻孔，使用起来比较麻烦，而且价格非常高，很不经济。 

三.发明内容

本发明的目的在于提供两种使用起来简单、轻松、效率高且非常经济的大口径钻床。 

为实现上述目的，本发明的技术方案有二： 

一是全自动大口径双立柱龙门钻床，包括：基座、导柱、测速条、上限位、钻头套、导套、下限位、钻头、控制面板、电柜、铁屑盆、冷却水箱、固定横梁、电机、减速机、导柱、针阀油杯、移动横梁、活塞杆、卡盘、油缸、液压站。该钻床的基座上安装有卡盘和两根平行的导柱，导柱外有导套，导套与移动横梁固定，移动横梁上有减速机，减速机在电机的驱动下带着钻头旋转。移动横梁的平动由装在导柱两侧的油缸驱动，因此在基座下方装有液压站。钻头在钻孔时须冷却，故在基座下还装有冷却水箱。另外还装了起辅助作用的上限位、下限位、测速条、铁屑盆、固定横梁、针阀油杯、和电柜。 

二是全自动大口径卧式钻床，包括：床身、电机、液压站、铁屑盆、冷却水箱、电柜、控制面板、行程开关、直线平行导槽、平动滑块、双出中空活塞杆、油缸、钻头套、钻头、防护罩、卡盘、机头箱、联轴器、减速机。该钻床的床身上安装有机头箱和油缸，机头箱的一端装有卡盘，另一端装有联轴器，联轴器与减速机相接，减速机由电机驱动；油缸正对着卡盘的一端可装钻头，另一端装有平动滑块，而平动滑块则在直线平行导槽里作直线运动，进而带动钻头作直线运动。油缸的驱动需液压站，而钻头的冷却需冷却水箱里的冷却水。另外还装了起辅助作用的铁屑盆、电柜、控制面板、行程开关、双出中空活塞杆和防护罩。 

这两种方案均能取到如下积极效果： 

1、经济。本发明价格远比摇臂钻钻床或方柱钻床钻低，且因效率高而能节约大量人工成本，这在人工成本不断迅速增加的当代更有现实意义。 

2、效率高。因为自动化程度高，所以不需要找专人钻孔，完全可由任何人在做本职工作的同时每过一段时间去更换所需钻孔的工件即可。例如，可由钳工或正操作数控车床的车工等利用间隙更换钻孔工件。这样可大大减少工人的体力支出，也可大大提高工人的工作效率。此其一，其二是操作简单和非人力钻孔也大大提高了效率。 

3、操作简单易懂。 

4、操作轻松。 

四.附图说明

图1为全自动大口径双立柱龙门钻床结构图 

图2为全自动大口径卧式钻床结构图 

图3为有阶正爪结构图 

图4为平头钻正视图 

图5为上下两个限位的图片 

图6为控制面板上液晶显示器的图片 

图7为显示普通钻头倾角的正视图 

图8为正确安装钻头的图片 

图9为用钢圆捅出钻头的图片 

图10为***悬挂处 

图11为用普通车床车特长钢圆外径的图片 

图12为锯床在锯车好外径的特长钢圆 

图13为在全自动大口径钻床上钻孔的图片 

图14为数控车床在加工钻好孔后的工件 

五.具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式。 

1.第一次使用前应先做些准备工作：a.把本机固定在地桩上；打开基座下方液压站上滤油网盖子，向内注入33升32#液压油(一般半年更换一次)；往基座下方的水槽里倒满含有适量皂化油的冷却水；再把适量润滑油灌进减速机；接上地线和3*4平方毫米电源线各一根。 

b.本机出厂前，主电动机及其风扇、液压站上的电动机和风冷器、水泵等的转动方向均己调好，如果它们中的任意一个的转动方向与正方向不一致，则其它几个也会不一致；同样，如果它们中的任意一个的转动方向与正方向一致，则其它几个也会一致。接上电源后，打开电柜内的“空气开关”，按下面板上的“电机启动”按钮，检查一下电动机风扇、水泵转向和电机风扇的转动方向是否与正方向一致。如是，则可进入下一步；如否，则需请电工调换三相进线(U、V、W)中的任意两相，以使它们一致。请尽量不要去调换电动机、风扇、水泵和风冷器接线盒里的进线。 

因为变频器的原因，本机容易产生大量静电，所以请把本机接地。 

c.顺时针旋转电柜面板上红色的“紧急停止”按钮，接着摁下“电机启动”按钮。 

d.摁“快进”和“快退”按钮，反复让油缸运动到两个极限位置多次，直到油路里的空气被排净为止。 

本发明用上下两个限位(图5)实现了工件钻孔的自动化，但操作者不能把本机置于视线之外，也不能远离本机。另外，限位上带有标尺，这使钻沉孔很是方便，孔深精度可达1毫米以内。 

2.按下“推进启动”按钮，旋转面板上的“推进调速阀”，调至合适的推进速度，无论是立式钻床还是卧式钻床中钻头的平动推进速度均通过液压无级变速而轻松实现。钻头的平动推进速度大小采用液晶显示(图6)的方式，这样可使操作者一目了然。钻头每推进几个毫米，显示器上的数据就会刷新一次，具体大小以“推进速度显示器”所显示的最小数据为准。当然，即使“推进调速阀”固定不动，钻头的推进速度也会随着液压油温度的升高而加快，在冬天或在天气比较寒冷的地区，本机要使用一段时间后当液压油油温稳定了推进速度才会跟着稳定，所以液压油温度在稳定前操作者应关注一会并作微调。 

推进速度随着钻头大小的变化而应作出调整，下表是一些钻头大小对应推进速度的推荐值： 

钻头大小(mm)	推进速度(mm／min)	钻头转速(r／min)	变频器频率(Hz)
				20	68	216	75
25	63	199	69
				30	49	173	60
35	40	158	55
				40	30	144	50
45	24	144	50
				50	20	144	50
55	16	144	50
				60	14	144	50
63	12	144	50

(Z5263龙门钻之进转表) 

注：a.上表中mm即毫米；mm／min即毫米／分钟；r／min即圈／分钟 

    b.上表中之数据均与45#钢相对应 

    c.其它材料请仿车床：调节推进速度时，不管何种材料，均以不产生大量水蒸汽为限 

    d.需强调的是：上表仅作参考。因为推进速度不仅与钻头大小有关，还与钻头钻尖的倾角、钻头刃口的锋利程度、钻头的长短和工件的髓质等等有关，所以操作者应适当调整推进速度。 

补充说明：与人工钻孔不一样，钻头工作部分的倾角(如图7)大些反有利钻削。 

3.推进速度调整好后，需旋转面板上的“转速调节”按钮，以使立式钻床上钻头的转速或卧式钻床上的工件转速调至一合适数值。在本发明中，立式钻床中的钻头转速和卧式钻床中的工件转速均通过变频器频率的改变(Z5232和Z5240除外)而达到无极调速的目的。“转速调节”按钮旋转时，变频器的频率在改变，从而能把转速调至合适的数值。注意，变频器所显示的是频率，本机出厂前，已作默认设置。如要看其它数据，请查阅变频器说明书。现就钻头的大小对应钻头转速的大小和频率作些推荐，见Z5263龙门钻之进转表。 

注：a.r／min即圈／分钟；Hz即赫兹. 

    b.变频器频率f(Hz)和钻头转速w(r／min)有一一对应关系，关系式为： 

                f=w／2.88 

    c.同样需强调一下：上表仅作参考。因为钻头转速与钻头本身的性能和工作髓质等有关， 所以得视效果适当做出微调。 

由于本机在50Hz以内为恒转矩调速，所以当频率小于50Hz时，适当加快转速对钻孔有利，但不适合那些或硬(如合金钢)或韧(如H62黄铜)的工件。当然，推进速度不能因转速加快而相应加得过大，否则钻头会因过度发热或钻削阻力过大而与工件咬死。如果过载，变频器会使移动横梁自动回到上限位处。强调一下，本机工作时，尽量不要不使用冷却液!也因此，本机只要摁下“推进启动”按钮，即会喷出冷却液。 

4.按住控制面板上的“快进”按钮，可粗调两个限位至合适位置，当然，其主要作用是使钻头迅速抵近工件。摁下“快退”按钮或下限位被触发会使钻头快速退至最初出发处。 

5.当出现钻头咬死(当出现此情况时，本机除Z5232和Z5240外原始设定的程序会自动使移动横梁带着钻头回到最初出发处)或其它异样状况时，可按下面板上的“紧急停止”按钮，待查明原因再开钻。说明一下，此按钮可用作整个机床的电源开关使用，顺时针旋转就能打开“紧急停止”按钮。因为Z5232和Z5240不带变频器，所以当钻头咬死时液压***还在运转，需摁下“快退”按钮或触发下限位才可使钻头脱离工件。 

6.再说一下钻头的装卸。钻头的安装与车床同，只不过要用榔头敲击隔着软件(如木板和橡胶等)的钻头下方(如图8)，使其紧贴退拔面。而在全自动大口径双立柱龙门钻床上卸下钻头则需用适当粗细且较直的钢圆(15毫米以下)捅出(如图9)；在全自动大口径卧式钻床上卸下钻头也需用适当粗细且较直的钢圆经双出中空活塞杆捅出。钻头被捅出时要使其撞击在软件(如木板和橡胶等)上面，以免损伤钻头刃部。 

7.与立式钻床相比，卧式钻床多了个“点动”按钮，摁住时三爪卡盘会慢慢转动至合适位置，届时就能象使用车床一样装卸工件。 

好了，现在可以装上工件，按住“快进”按钮至离工件几个毫米处，再按下面板上的“推进启动”按钮开钻了。祝顺利! 

为使钻削状况置于操作者的视线之内，本机不设护栏，一旦遇到异样情况，请按“紧急停止”按钮或“快退”按钮，绝对不能用手去碰------更不能用手去抓不肯断的正转动着的铁屑和钻头。此举危险之极，切记！ 

8.每当钻孔告一段落，最好用***(如图10)把机床吹干净，尤其是三爪卡盘里。 

基于本发明的一个典型加工工艺 

1.取尽可能长的钢圆，在普通车床上车外圆至还剩约2mm的余量(如图11)。 

2.把上述加工过的钢圆用锯床锯至比所需长度长约2mm的一段段短工件(如图12)。 

3.把上述的一段段短工件置于全自动大口径钻床上钻孔(如图13)。 

4.把上述钻好孔的工件用数控车床进一步精车内外圆及平面(如图14)。 

此工艺的优点(亦主要是本发明的优点)如下： 

1..效率高。由于自动化和机械化程度高，一个人可同时兼顾上述所有环节还有余(实践已证实)，这比传统的加工方法效率高出好多，也更经济。当然，此法较适合批量化加工。 

2.简单且省力。上述任何一个环节都很简单且省力，以至于可由一个女人或中年人同时去完成 上述所有环节，而以前的车加工基本上是拒绝女人或中年人的。这一点对时下及未来的中国非常有益，因为中国青壮年劳力越来越稀缺，而老年人越来越多。 

Claims (4)

1.全自动大口径双立柱龙门钻床(摘要附图图1)包括：测速条(11)、导柱(12)、上限位(13)、钻头套(14)、导套(15)、下限位(16)、钻头(17)、控制面板(18)、电柜(19)、铁屑盆(20)、冷却水箱(21)、固定横梁(22)、电机(23)、减速机(24)、导柱(25)、针阀油杯(26)、移动横梁(27)、活塞杆(28)、卡盘(29)、油缸(30)、基座(31)、液压站(32)。其特征在于：基座(31)上安装有卡盘(29)和两根平行的导柱(25)，导柱(25)外有导套(15)，导套(15)与移动横梁(27)固定，移动横梁(27)上有减速机(24)，减速机(24)在电机(23)的驱动下带着钻头(17)旋转。移动横梁(27)的平动由装在导柱两侧的油缸(30)驱动，因此在基座下方装有液压站(32)。在钻孔时须冷却，故在基座下还装有冷却水箱(21)。另外还装了起辅助作用的上限位(13)、下限位(16)、测速条(11)、铁屑盆(20)、固定横梁(22)、针阀油杯(26)、和电柜(19)。

2.全自动大口径卧式钻床(说明书附图图2)包括：电机(11)、液压站(12)、铁屑盆(13)、冷却水箱(14)、电柜(15)、控制面板(16)、行程开关(17)、直线平行导槽(18)、平动滑块(19)、双出中空活塞杆(20)、油缸(21)、钻头套(22)、钻头(23)、防护罩(24)、卡盘(25)、机头箱(26)、联轴器(27)、减速机(28)、床身(29)。其特征在于：床身(29)上安装有机头箱(26)和油缸(21)，机头箱(26)的一端装有卡盘(25)，另一端装有联轴器(27)，联轴器(27)与减速机(28)相接，减速机(28)由电机(11)驱动；油缸(21)正对着卡盘(25)的一端可装钻头(23)，另一端装有平动滑块(19)，而平动滑块(19)则在直线平行导槽(18)里作直线运动，进而带动钻头作直线运动。油缸(21)的驱动需液压站(12)，而钻头(23)的冷却需冷却水箱(14)里的冷却水。另外还装了起辅助作用的铁屑盆(13)、电柜(15)、控制面板(16)、行程开关(17)、双出中空活塞杆(20)和防护罩(24)。

3.全自动大口径双立柱龙门钻床中的卡盘(29)和全自动大口径卧式钻床中的卡盘(25)需用到正爪，本发明专门作了台阶设计，其可称之为有阶正爪(说明书附图图3)，它可实现大批量工件的定位。

4.全自动大口径双立柱龙门钻床中的钻头(17)和全自动大口径卧式钻床中的钻头(23)一般均用普通的麻花钻。麻花钻一般都有一个倾角，用它钻通孔是没问题的，但如钻的是沉孔——车工都知道——钻孔过后的进一步车加工比较烦且累，故为本机设计制造了平头钻(说明书附图图4)，它的倾角是180°，仅在工作部分的正中央有一个小而尖起导向作用的突起。用平头钻钻出来的沉孔使进一步的内孔车加工(尤其是在数控车床上)变得非常简单。