專利名稱:新型微機(jī)控制微孔高速精密鉆床的制作方法
適用于非金屬、有色金屬、鋼和不銹鋼另件上的微孔加工(鉆、擴(kuò)、鉸)，孔徑為φ0.1～φ0.5mm，精度為±0.005mm，光潔度V8～V10。是手表廠、化纖廠、油泵油咀廠、儀器儀表廠以及電子、航空和國(guó)防工業(yè)領(lǐng)域的科研加工廠用于微孔加工的特效高速精密鉆床。
美國(guó)專利3677351介紹了一種微孔高速精密鉆床，其渦輪供氣壓力為15Psi(1.05kg／cm2)，主軸轉(zhuǎn)速為22000RPM；若渦輪供氣壓力為100Psi(7kg／cm2)，主軸轉(zhuǎn)速為100000RPM。其主軸系統(tǒng)的徑向軸承為整體結(jié)構(gòu)，止推軸承為三圈小孔，三圈共43個(gè)小孔，渦輪(轉(zhuǎn)子)由許多葉片均布于圓周上，空氣直接沖擊葉片旋轉(zhuǎn)；由壓縮空氣驅(qū)動(dòng)主軸軸向送進(jìn)。主軸系統(tǒng)中，經(jīng)向軸承為整體式，工藝性差；渦輪的葉片數(shù)目較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；主軸軸向進(jìn)給受壓縮空氣壓力變化的影響，工作不平穩(wěn)，有抖動(dòng)；且主軸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，另件數(shù)目多，工藝性較差，成本高。
本實(shí)用新型的任務(wù)是提供一種新型微機(jī)控制微孔高速精密鉆床。它的研制充分體現(xiàn)了現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，而克服了上述缺點(diǎn)。
附圖中圖1是機(jī)床總體布局圖，圖2是機(jī)床主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖，圖3是機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)圖，圖4是機(jī)床的氣動(dòng)系統(tǒng)圖，圖5是機(jī)床的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)圖，圖6是滾珠絲杠鎖緊離合器圖，
圖7是主軸轉(zhuǎn)速與供氣壓力曲線(實(shí)驗(yàn)結(jié)果)。
由圖1，本機(jī)床是由控制系統(tǒng)〔1〕、雙立柱塑料導(dǎo)向機(jī)構(gòu)〔2〕、主軸系統(tǒng)〔3〕、測(cè)深機(jī)構(gòu)〔4〕、放大鏡〔5〕、氣動(dòng)系統(tǒng)〔6〕和工作臺(tái)〔7〕等組成。
主要機(jī)構(gòu)的工作原理如下1.主軸系統(tǒng)見圖2主軸為立式回轉(zhuǎn)主軸，由卡頭螺帽(3－1)，彈簧卡頭(3－2)，端蓋(3－3)，主軸(3－4)，孔堵頭(3－5)，軸體(3－6)，徑向軸承(3－7)，中間接套(3－8)，徑向止推軸承(3－9)，聯(lián)接套(3－10)，鎖緊環(huán)(3－11)，止推軸承(3－12)，密氣環(huán)(3－13)，密封環(huán)(3－14)，渦輪(3－15)，堵頭(3－16)，渦輪套(3－17)，螺釘(3－18)，帽(3－19)和氣帽(3－20)組成。
壓縮空氣由上孔(a)進(jìn)入，經(jīng)兩個(gè)徑向軸承節(jié)流小孔(b)(各二排，每排由10～12個(gè)構(gòu)成，孔徑為φ0.15～φ0.35mm)和兩個(gè)止推軸承節(jié)流小孔(c)(各一排，每排由12～16個(gè)構(gòu)成，孔徑為φ0.15～φ0.35mm)，進(jìn)入軸承間隙，與主軸(3－4)之間形成一層薄氣膜(壓縮空氣的壓力為4～5kg／cm2，隨鉆孔直徑大小與工件材料而變化)，將主軸浮起，使主軸居中心位置，保持一定剛度。同時(shí)壓縮空氣又經(jīng)下面孔道(d)進(jìn)入渦輪(3－15)，由其圓周上12～14個(gè)均布的圓柱小孔(f)噴射出(圓柱小孔(f)的軸線與渦輪半徑方向垂直)，在主軸帽內(nèi)腔形成反作用力，驅(qū)動(dòng)主軸(3－4)高速旋轉(zhuǎn)。壓縮空氣再由主軸(3－4)與軸承(3－9)、(3－12)之間和排氣道(e)排出。
2.進(jìn)給系統(tǒng)見圖3由微機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)(1－1)正、反轉(zhuǎn)，經(jīng)變速箱(1－2)的齒輪傳給滾珠絲杠(1－3)帶動(dòng)頭架(1－4)上、下移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，頭架上下移動(dòng)時(shí)，由導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(2)導(dǎo)向，保持主軸(3－4)靈活、平穩(wěn)地移動(dòng)。
3.氣動(dòng)系統(tǒng)見圖4壓縮空氣是主軸(3－4)回轉(zhuǎn)的動(dòng)力源。氣動(dòng)系統(tǒng)由氣源開關(guān)(6－1)，過濾除水器(6－2)，過濾除塵器(6－3)，進(jìn)氣壓力調(diào)節(jié)閥(6－4)、(6－5)，分配閥(6－6)和貯存氣缸(6－7)組成。壓縮空氣由供氣站或供氣泵供給，壓力應(yīng)穩(wěn)定在5個(gè)大氣壓左右。
4.工作臺(tái)為160×160mm2，可左右前后各移動(dòng)50mm，由精密螺紋絲杠M10×0.5mm帶動(dòng)，手輪為200等分格，每分度格為2.5μm。
5.雙立柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)見圖5本機(jī)床的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(2)采用直徑為φ20～φ28mm雙立柱式結(jié)構(gòu)，導(dǎo)套(2－2)內(nèi)裝有特制的聚四氟乙烯塑料導(dǎo)帶(2－3)，厚度為1.5～2mm，可用整體式，也可用帶狀，撓在導(dǎo)套(2－2)內(nèi)，并粘牢于導(dǎo)套(2－2)的內(nèi)部，再經(jīng)精密加工而成，摩擦系數(shù)小，導(dǎo)向平穩(wěn)，靈活，輕便。
6.鎖緊離合器見圖6為防止鉆床頭架(1－4)因自重而自由降落，本機(jī)床采取了兩項(xiàng)措施1).利用雙立柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(2)和變速箱(1－2)中傳動(dòng)齒輪之間的摩擦阻力與頭架(1－4)因自重下降相互平衡，而使頭架(1－4)不產(chǎn)生自由降落，這可以通過導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(2)的過盈量，和齒輪傳動(dòng)中調(diào)整予緊力來實(shí)現(xiàn)。
2).采用鎖緊離合器結(jié)構(gòu)、見圖6由齒條(8－1)，開口彈性擋圈(8－2)，離合器套(8－3)，滾柱(8－4)，齒輪(8－5)，滾柱支架(8－6)組成。
機(jī)床停止工作之前，用手旋轉(zhuǎn)齒條(8－1)的端螺母，使齒條(8－1)向左移動(dòng)，帶動(dòng)齒輪(8－5)順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，由滾柱螺旋滾道推動(dòng)三個(gè)滾柱(8－4)同時(shí)趨進(jìn)離合器套(8－3)，而將其抱緊。
機(jī)床使用前，先開電機(jī)電源，再使齒條(8－1)反回原位，放開三滾柱(8－4)，離合器套(8－3)方可自由隨滾珠絲杠(1－3)回轉(zhuǎn)，機(jī)床開始工作。
此離合器安裝于變速箱(1－2)的大齒輪下方，結(jié)構(gòu)靈巧，動(dòng)作可靠。
本機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)1.機(jī)床具有高效率(進(jìn)給速度為15～48毫米／分)和高精度(加工孔徑精度為±0.005mm)。
2.機(jī)床具有高速度，見圖7由主軸轉(zhuǎn)速與供氣壓力關(guān)系曲線看出壓縮空氣以1～3kg／cm2的壓力驅(qū)動(dòng)渦輪而使主軸(3－4)獲得15600轉(zhuǎn)／分～42000轉(zhuǎn)／分高速旋轉(zhuǎn)。
3.主軸徑向軸承(3－7)分為上、下兩段，其結(jié)構(gòu)工藝性好。
4.渦輪(3－15)采用圓周小孔均布，利用噴氣反作用驅(qū)動(dòng)主軸(3－4)旋轉(zhuǎn)；且節(jié)流小孔為圓孔，簡(jiǎn)單，工藝性好。
5.由微機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)通過齒輪、滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)頭架(1－4)上、下運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給，不受氣源壓力的影響，同時(shí)在導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(2)內(nèi)采用聚四氟乙烯導(dǎo)帶(2－3)，摩擦系數(shù)小，工作平穩(wěn)。
6.主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，簡(jiǎn)單，另件數(shù)量少，可以降低成本。
7.采用了小巧的鎖緊離合器結(jié)構(gòu)，可靠地防止主軸頭架由于自重引起的自由降落。
結(jié)合
實(shí)施例1.主軸(3－4)見圖2，主軸直徑為φ16～φ20mm，主軸尺寸精度為－0.009mm，光潔度為V11～V12，主軸與軸承(3－7)間的間隙為0.02～0.035mm，空氣節(jié)流小孔(b)、(c)的直徑為φ0.15～φ0.35mm，2.導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(2)，見圖5采用雙立柱式，立柱直徑為φ20～φ28mm，聚四氟乙烯導(dǎo)帶厚度為1.5～2mm，可用整體式，也可用帶狀或螺旋式，將其繞在導(dǎo)套(2－2)內(nèi)，并粘牢，3.渦輪(3－15)見圖2渦輪為中空旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，直徑為φ60～φ65mm，在R25～R30mm處與其半徑方向相垂直的鉆出φ0.8～φ1.2mm小孔(f)12～14個(gè)均布，使氣體從內(nèi)腔經(jīng)小孔(f)噴射出，沖擊主軸上帽(3－19)內(nèi)壁，形成反作用力，驅(qū)動(dòng)渦輪帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，渦輪制造應(yīng)壁厚均勻，材料用硬鋁，小孔均布，要求動(dòng)平衡。
4.鎖緊離合器，如圖6所示齒條(8－1)和齒輪(8－5)的m＝1，齒輪(8－5)的Z＝45，材料為T8，滾柱直徑為φ4，齒輪上滾道圓弧半徑為R＝14.2mm，偏心距為1mm的三段圓弧各占120°，其鎖緊力矩大于3kgcm，外形尺寸為φ47mm×20mm左右。
權(quán)利要求
1.一種微機(jī)控制的微孔高速精密鉆床，由控制系統(tǒng)(1)，導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(2)，主軸系統(tǒng)(3)，測(cè)深機(jī)構(gòu)(4)，放大鏡(5)，氣動(dòng)系統(tǒng)(6)和工作臺(tái)(7)組成，其特征在于a、由微機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)(1-1)旋轉(zhuǎn)，經(jīng)變速箱(1-2)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠(1-3)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)床頭(1-4)上、下運(yùn)動(dòng)；b、主軸(3-4)的直徑為φ16～φ20mm，精度為-0.009mm，光潔度為
11～
12，主軸系統(tǒng)(3)的徑向軸承(3-7)分為上、下兩段，每段有雙排節(jié)流小孔(b)[各二排，每排由10～12個(gè)構(gòu)成，孔徑為φ0.15～φ0.35mm]和兩個(gè)止推軸承(3-12)節(jié)流小孔(c)(各一排，每排由12～16個(gè)構(gòu)成，孔徑為φ0.15～φ0.35mm)，主軸與軸承間的間隙沿直徑方向?yàn)?.02～0.035mm)，以形成空氣靜壓軸承；c、壓縮空氣進(jìn)入渦輪(3-15)，在主軸帽內(nèi)形成反作用力，驅(qū)動(dòng)主軸(3-4)高速旋轉(zhuǎn)。
2.按權(quán)利要求
1所述的微孔高速精密鉆床，其特征在于，渦輪(3－15)為中空旋轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，直徑為φ60～φ65mm，在R25～R30mm處的圓周上有φ0.8～φ1.2mm的12～14個(gè)小圓柱孔柱孔(f)均布，圓柱孔(f)的軸線與渦輪半徑方向垂直，渦輪(3－15)用硬鋁制成。
3.按權(quán)利要求
1或2所述的微孔高速精密鉆床，其特征在于，有一個(gè)直徑為φ20～φ28mm的雙立柱導(dǎo)向機(jī)構(gòu)(2)，導(dǎo)套(2－2)內(nèi)裝有聚四氟乙烯塑料導(dǎo)帶(2－3)，其厚度為1.5～2mm，可制成整體式，也可制成帶狀式，繞或粘在導(dǎo)套(2－2)內(nèi)。
4.按權(quán)利要求
1或2所述的微孔高速精密鉆床，其特征在于，有一個(gè)鎖緊離合器，由材料為T8，模數(shù)m＝1的齒條(8－1)，開口彈性擋圈(8－2)，離合器套(8－8)，直徑為φ4的滾柱(8－4)，模數(shù)m＝1，齒數(shù)Z＝45的齒輪(8－5)，滾柱支架(8－6)組成，齒輪(8－5)上的滾道圓弧半徑為R＝14.2mm，偏心距為1mm的三段圓弧各占120°，外形尺寸為φ47mm×20mm左右。
專利摘要
本實(shí)用新型提供了一種新型的微機(jī)控制微孔高速精密鉆床。適合于在非金屬、有色金屬、鋼和不銹鋼材料上進(jìn)行孔加工(鉆，擴(kuò)，鉸)，孔徑為φ0.1～φ0.5mm，精度為±0.005mm，光潔度為8～10。本機(jī)床的主軸采用空氣靜壓軸承，用特制的空氣渦輪驅(qū)動(dòng)。由微機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)，通過齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)軸向進(jìn)給。采用雙立柱式導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，以及新穎的結(jié)構(gòu)布局。是單件、成批和大量生產(chǎn)中使用的專用特效微孔鉆床。
文檔編號(hào)B23B41/14GK86203587SQ86203587
公開日1987年6月10日 申請(qǐng)日期1986年6月4日
發(fā)明者王潤(rùn)田 申請(qǐng)人:北京工業(yè)學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan