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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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