數(shù)控鉆床和數(shù)控鉆床工作臺(tái)的設(shè)計(jì)

郝寶珠+王巖

摘 要：數(shù)控是當(dāng)今加工中最常談的詞語(yǔ)，是機(jī)械行業(yè)中高質(zhì)量、高精度、高效率的加工方法，鉆床也向著數(shù)控化轉(zhuǎn)化，數(shù)控鉆床是通過(guò)普通鉆床衍生而來(lái)的，數(shù)控鉆床和數(shù)控機(jī)床一樣是分為控制系統(tǒng)和機(jī)床本體，它的優(yōu)點(diǎn)就是實(shí)現(xiàn)鉆孔的自動(dòng)化，但對(duì)于數(shù)控鉆床的工作臺(tái)也要隨之改變，在硬件上實(shí)現(xiàn)整個(gè)設(shè)備的更新，實(shí)現(xiàn)加工連續(xù)性，加工精度高。

關(guān)鍵詞：數(shù)控鉆床；控制系統(tǒng)；工作臺(tái)設(shè)計(jì)

1 數(shù)控鉆床

數(shù)控鉆床的種類(lèi)有很多，分類(lèi)也不同，形式上也有區(qū)分，在加工上可以實(shí)現(xiàn)鉆、擴(kuò)、鉸等工序，對(duì)孔類(lèi)加工的精度也高，工作臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)左右、上下移動(dòng)，主軸在加工時(shí)候也可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和非自動(dòng)，在設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)數(shù)控和非數(shù)控。

在對(duì)數(shù)控鉆床的設(shè)計(jì)上可以通過(guò)以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：

（1）機(jī)床臺(tái)面的設(shè)計(jì)，在數(shù)控鉆床的臺(tái)面設(shè)計(jì)上，要保證它的穩(wěn)定性和一定的剛性，要避免鉆床在進(jìn)行鉆削時(shí)候由于鉆削力對(duì)床身造成的震動(dòng)，所以在床身的設(shè)計(jì)中有些設(shè)計(jì)者，選用大理石作為床身。

（2）轉(zhuǎn)軸的速度，在鉆床的刀具中，有些對(duì)合金零件進(jìn)行鉆削時(shí)候，刀具也相對(duì)于一般刀具比較硬，這樣的刀具不合適替換，所以對(duì)于這樣的刀具要保護(hù)，不能因?yàn)殂@削速度使刀具損壞，所以鉆床的轉(zhuǎn)軸速度要保證鉆削的速度，同時(shí)也要不能浪費(fèi)資源。

（3）鉆床的移動(dòng)精度，數(shù)控鉆床的主要加工目的就是加工孔，所以在加工時(shí)候保證兩孔之間的位置公差是非常重要的，所以數(shù)控鉆床的移動(dòng)精度要非常高。

（4）刀具管理，數(shù)控機(jī)床中的刀具夾現(xiàn)在可以達(dá)到幾十，有的還可以達(dá)到上百，所以在對(duì)數(shù)控鉆床的設(shè)計(jì)時(shí)候，為了使鉆床的加工范圍廣，盡量設(shè)計(jì)的刀具夾多一些，選取100刀具夾比較合理一些。

2 控制系統(tǒng)

數(shù)控鉆床的控制系統(tǒng)和其他數(shù)控機(jī)床相差不多，控制系統(tǒng)也是可以分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。

開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)是數(shù)控鉆床直接控制機(jī)床的主軸和工作臺(tái)，沒(méi)有任何監(jiān)控裝置，而在這個(gè)控制系統(tǒng)中一般是選用步進(jìn)電機(jī)來(lái)作為執(zhí)行件，帶動(dòng)絲杠使工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)，控制的原理圖如圖1。

半閉環(huán)控制系統(tǒng)是添加了對(duì)數(shù)控鉆床監(jiān)控的裝置，在電機(jī)的前端安裝檢測(cè)裝置，在絲杠的端部安裝檢測(cè)裝置，具體的原理圖如圖2。

閉環(huán)控制系統(tǒng)和半閉環(huán)控制系統(tǒng)有些相似，不同的是位置檢測(cè)裝置是在工作臺(tái)上和電機(jī)前端，閉環(huán)控制系統(tǒng)比半閉環(huán)控制系統(tǒng)更精確，如圖3。

3 工作臺(tái)設(shè)計(jì)

在工作臺(tái)設(shè)計(jì)上，一般工作臺(tái)式分回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和分度工作臺(tái)，這兩種工作臺(tái)是有著不同的功能的，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的功能包含分度工作臺(tái)的，所以工作臺(tái)設(shè)計(jì)為回轉(zhuǎn)的。

在對(duì)數(shù)控鉆床工作臺(tái)設(shè)計(jì)上，選取滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)時(shí)候，對(duì)絲杠的導(dǎo)程進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算公式如下：

選取滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)是對(duì)整個(gè)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)起到一個(gè)平穩(wěn)的作用，它能保證工作臺(tái)在加工時(shí)候的高精度，高可靠性，同時(shí)滾動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)的壽命比較長(zhǎng)，降低對(duì)數(shù)控機(jī)床元件的更換頻率，耐用性特別強(qiáng)，對(duì)于主軸和工作臺(tái)之間的聯(lián)系和反饋同步性起到了關(guān)鍵的作用。

滾動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)是將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為工作臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)，內(nèi)部是由螺桿、螺母、滾珠組成，螺母固定在工作臺(tái)上，滾珠鑲嵌在螺母和絲杠中，使螺母能沿著絲杠旋轉(zhuǎn)做運(yùn)動(dòng)。

伺服系統(tǒng)是控制電動(dòng)機(jī)的，而數(shù)控鉆床的工作臺(tái)設(shè)計(jì)上，電動(dòng)機(jī)是它的一個(gè)重要部件，是工作臺(tái)的動(dòng)力元件，選取交流伺服電機(jī)作為工作臺(tái)的動(dòng)力裝置，這種電動(dòng)機(jī)的速度低，但轉(zhuǎn)矩大，對(duì)工作臺(tái)及工作臺(tái)上的零件都可以使其運(yùn)動(dòng)。

在工作臺(tái)的軸承是對(duì)絲杠支撐的作用，而軸承安裝的位置需要軸承座，軸承座是將內(nèi)圓與軸承的外圓配合，同時(shí)軸承座的端面還要對(duì)軸承定位的作用。

4 結(jié)束語(yǔ)

現(xiàn)代企業(yè)中還是用普通鉆床加工零件的居多，一個(gè)在思想上的原因，另一個(gè)是加工上的原因，對(duì)于一些高精密加工企業(yè)，是必須要選擇數(shù)控鉆床進(jìn)行加工的，對(duì)整個(gè)孔的精度是一個(gè)保證，所以設(shè)計(jì)者們不能滿(mǎn)足現(xiàn)狀數(shù)控鉆床發(fā)展，還要不斷地對(duì)數(shù)控鉆床機(jī)構(gòu)進(jìn)行性能提升，使數(shù)控鉆床更優(yōu)良，加工更效率，不斷更新工藝，盡快掌握國(guó)內(nèi)先進(jìn)的知識(shí)，更好地設(shè)計(jì)出高性能的數(shù)控鉆床。

參考文獻(xiàn)

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