数控钻床和数控钻床工作台的设计
2018-11-29 来源：中捷机床有限公司 作者：郝宝珠 王 岩
摘 要：数控是当今加工中最常谈的词语，是机械行业中高质量、高精度、高效率的加工方法，钻床也向着数控化转化，数控钻床是通过普通钻床衍生而来的，数控钻床和数控机床一样是分为控制系统和机床本体，它的优点就是实现钻孔的自动化，但对于数控钻床的工作台也要随之改变，在硬件上实现整个设备的更新，实现加工连续性，加工精度高。
关键词：数控钻床；控制系统；工作台设计
1 、数控钻床
数控钻床的种类有很多，分类也不同，形式上也有区分，在加工上可以实现钻、扩、铰等工序，对孔类加工的精度也高，工作台可以实现左右、上下移动，主轴在加工时候也可以实现自动和非自动，在设计上实现数控和非数控。
在对数控钻床的设计上可以通过以下几个方面进行分析：
（1）机床台面的设计，在数控钻床的台面设计上，要保证它的稳定性和一定的刚性，要避免钻床在进行钻削时候由于钻削力对床身造成的震动，所以在床身的设计中有些设计者，选用大理石作为床身。
（2）转轴的速度，在钻床的刀具中，有些对合金零件进行钻削时候，刀具也相对于一般刀具比较硬，这样的刀具不合适替换，所以对于这样的刀具要保护，不能因为钻削速度使刀具损坏，所以钻床的转轴速度要保证钻削的速度，同时也要不能浪费资源。
（3）钻床的移动精度，数控钻床的主要加工目的就是加工孔，所以在加工时候保证两孔之间的位置公差是非常重要的，所以数控钻床的移动精度要非常高。
（4）刀具管理，数控机床中的刀具夹现在可以达到几十，有的还可以达到上百，所以在对数控钻床的设计时候，为了使钻床的加工范围广，尽量设计的刀具夹多一些，选取 100 刀具夹比较合理一些。
2 、控制系统
数控钻床的控制系统和其他数控机床相差不多，控制系统也是可以分为开环控制系统，半闭环控制系统和闭环控制系统。
开环控制系统是数控钻床直接控制机床的主轴和工作台，没有任何监控装置，而在这个控制系统中一般是选用步进电机来作为执行件，带动丝杠使工作台运动，控制的原理图如图 1。
图 1 开环控制系统示意图
半闭环控制系统是添加了对数控钻床监控的装置，在电机的前端安装检测装置，在丝杠的端部安装检测装置，具体的原理图如图2。
图 2 半闭环控制系统示意图
闭环控制系统和半闭环控制系统有些相似，不同的是位置检测装置是在工作台上和电机前端，闭环控制系统比半闭环控制系统更精确，如图 3。
3 、工作台设计
图 3 闭环控制系统示意图
在工作台设计上，一般工作台式分回转工作台和分度工作台，这两种工作台是有着不同的功能的，回转工作台的功能包含分度工作台的，所以工作台设计为回转的。
在对数控钻床工作台设计上，选取滚珠丝杠螺母机构时候，对丝杠的导程进行计算，计算公式如下：
选取滚珠丝杠螺母机构是对整个工作台的运动起到一个平稳的作用，它能保证工作台在加工时候的高精度，高可靠性，同时滚动丝杠螺母机构的寿命比较长，降低对数控机床元件的更换频率，耐用性特别强，对于主轴和工作台之间的联系和反馈同步性起到了关键的作用。
滚动丝杠螺母机构是将电动机的旋转运动转化为工作台的直线运动，内部是由螺杆、螺母、滚珠组成，螺母固定在工作台上，滚珠镶嵌在螺母和丝杠中，使螺母能沿着丝杠旋转做运动。
伺服系统是控制电动机的，而数控钻床的工作台设计上，电动机是它的一个重要部件，是工作台的动力元件，选取交流伺服电机作为工作台的动力装置，这种电动机的速度低，但转矩大，对工作台及工作台上的零件都可以使其运动。
在工作台的轴承是对丝杠支撑的作用，而轴承安装的位置需要轴承座，轴承座是将内圆与轴承的外圆配合，同时轴承座的端面还要对轴承定位的作用。
4 、结束语
现代企业中还是用普通钻床加工零件的居多，一个在思想上的原因，另一个是加工上的原因，对于一些高精密加工企业，是必须要选择数控钻床进行加工的，对整个孔的精度是一个保证，所以设计者们不能满足现状数控钻床发展，还要不断地对数控钻床机构进行性能提升，使数控钻床更优良，加工更效率，不断更新工艺，尽快掌握国内先进的知识，更好地设计出高性能的数控钻床。
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