微孔高速精密钻床制造技术

本实用新型专利技术提供了一种微孔高速精密钻床。它采用轴向蜗轮驱动的气动主轴系统，主轴采用空气静压轴承支撑，变速箱内装有气动自动锁紧装置，支撑主轴系统的头架由三条导轨导向。本实用新型专利技术有效地提高了钻孔精度和钻孔范围，精度可达±０．００３—０．００５ｍｍ，光洁度可达∴９—∴１０，钻孔范围可达φ０．０５—φ１ｍｍ。本钻床可作为在各种材料上进行钻、扩、铰微孔加工的专用特效钻床，适用于单件、成批和大量工件的加工。（*该技术在1996年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本技术涉及一种微孔高速精密钻床。公知的钻床一般由床身、主轴系统、变速装置、工作台和电动机组成。在US－3677351上公开了一种气体驱动的主轴系统，这种主轴系统采用径向蜗轮驱动，气体悬浮主轴结构。起驱动径向蜗轮作用的压缩空气和起悬浮主轴作用的压缩空气分两路从顶盖上进气孔进入主轴系统，进气孔位于顶盖上表面靠近边缘的位置，蜗轮由一个喷嘴驱动，驱动蜗轮的压缩空气从蜗轮套上的扁孔排入大气，悬浮主轴的压缩空气从顶盖上中心孔排入大气。径向蜗轮不具有抵抗轴向力的作用，承载能力较小。这种主轴系统结构比较复杂，工艺性差。在公知的台钻中，支撑主轴系统的头架是由单圆柱导轨导向，使用普通螺纹丝杠带动头架上下运动，这种结构需要较大功率的电动机用皮带轮传动，头架运动速度低，运动不灵活，不平稳。本技术的技术解决方案是步进电机经变速箱传动，带动滚珠丝杆转动，拖动主轴系统上下运动，步进电机安装在变速箱盖上，变速箱固定在床身上部，滚珠丝杆上下两端分别支承在变速箱和床身上，其特征在于主轴系统中装有轴向蜗轮，变速箱内装有气动自动锁紧离合器，主轴系统由三条导轨导向。本技术的技术解决方案还可以由以下措施达到，轴向蜗轮采用叶片式，也可采用整体式，主轴系统上盖上开有进气孔d，喷气嘴体开有导气槽和螺旋喷气道，螺旋喷气道与上盖共同构成喷嘴。分气锥与喷气嘴体压成一体。蜗轮套具有导气孔f，导气孔f与沿主轴套内壁的环形腔g相通，主轴套上开有与环形腔g相通的排气孔e。气动自动锁紧离合器装有弹簧，弹簧位于齿条活塞左端，齿条与活塞为一整体，活塞位于阀体内的气腔中。支撑主轴系统的头架由三条导轨导向，三条导轨为等腰三角形布置，导轨截面分别为凹形和圆形，导轨上粘有塑料导带。本技术与现有技术相比是有如下选点1.采用压缩空气驱动轴向蜗轮，具有一定的抵抗轴向压力的作用，在1－5个大气压时，转速可达20000－70000转／分，扩大了钻孔范围，钻孔范围可达φ0.05－φ1mm。2.轴向蜗轮工作平稳，可以提高加工精度。3.采用三条导轨导向，并在导轨上粘有塑料导带，使导向平稳、耐磨损，提高了加工精度，加工精度可达±0.003－0.005mm。4.主轴系统结构简单、工艺性好。5.采用气动自动锁紧离合器，主轴停止工作时，可防止主轴系统和头架因自重而下滑，操作简便。6.采用滚珠丝杠带动头架，使头架上下运动灵活，并且能采用小功率电动机，减轻钻床重量。图1钻床总体布置图图2钻床变速箱结构图图3主轴系统结构图图4导轨结构横截面布置图图5供气系统图图6径向辐射偏心曲面蜗轮俯视图图7整体式轴向蜗轮俯视图图8分气锥和喷气嘴体结构图本技术将结合附图对实施例作进一步详述。图1是钻床总体布置图。钻床采用立式箱体型结构，床身(6)安装在底座(10)上，步进电机(1)经变速箱(2)传动，带动滚珠丝杠(14)(见图2)转动，拖动主轴系统(3)上下运动，主轴系统工作由空气分配阀(7)控制。步进电机安装在变速箱盖上，变速箱用螺钉和销固定在床身上部，床身前面为凹形，设有两条垂直导轨(见图4)。滚珠丝杠上下两端分别支承在变速箱和床身上。测深机构(4)由千分表和测深尺组成，当千分表随主轴系统运动时，可测出所钻孔深度。显微放大镜(5)用来调整和观测主轴钻头与工作台中心对准情况，还可用来观测钻孔情况。显微放大镜可以绕主轴回转90°－120°，绕显微放大镜支架轴转30°－45°。工作台(8)为方形，可前后、左右在一定范围内移动，工作台由纵横向螺纹丝杠(9)带动。图2给出了变速箱结构。步进电机带动主动齿轮(11)，主动齿轮带动从动齿轮(13)，并驱动滚珠丝杠(14)转动。变速箱内装有气动自动离合器，可防止主轴系统因自重而下滑。离合器由套筒(15)、齿轮(16)、滚珠(18)，支架(19)、齿条活塞(12)，弹簧(20)、阀体(17)和阀体内气腔(22)组成。当主轴系统工作时，阀体内气腔中充满压缩空气，压缩空气推动位于阀体内气腔中的齿条活塞移动，带动离合器齿轮(16)，打开锁紧离合器，松开滚珠丝杠，当主轴系统不工作时，弹簧反弹，推动齿条活塞复位，锁紧滚珠丝杠。齿条和活塞为一整体。弹簧位于齿条左端。在变速箱下面装有导柱(21)。图3给出了主轴系统结构图。压缩空气分两路进入主轴系统。一路从主轴套上的孔a进入主轴系统，经两个轴承(30)(33)、上的气孔b和孔c进入轴承与主轴(32)的间隙，形成一层薄气膜，将主轴悬浮在中心。然后压缩空气从主轴与端盖(34)之间的间隙和孔e排出。主轴下端装有钻夹头(35)。另一路压缩空气从上盖(24)上的中心孔d进入主轴系统，经分气锥(23)、喷气嘴体(25)上的导槽(36)流向喷气嘴，喷气嘴是由喷气嘴体侧面上的螺旋喷气道(37)和上盖(23)共同构成。压缩空气经喷气嘴喷射到轴向蜗轮(26)叶片上，驱动蜗轮旋转，带动主轴(32)转动。压缩空气通过蜗轮套(27)上的气孔f进入由蜗轮套、止推轴承(28)和隔圈(29)与主轴套(31)内壁构成的环形腔g，最后由与环形腔相通的孔e排入大气。蜗轮套上具有8个均布的气孔f。图4给出了导轨结构横截面布置图。本技术采用三条导轨导向，三条导轨的中心为等腰三角形布置，滚珠丝杠(14)位于等腰三角形底边的中点。三条导轨中两条位于床身(6)上，截面形状为凹形。另一条导轨(21)为圆柱，上端固定在变速箱上，下端固定在床身上。三条导轨上都粘有聚四氟乙烯塑料导带(40)(43)，摩擦系数小，导向平稳。压板(52)将头架(41)的两凸部分压在床身(6)导轨上，镶条(39)和螺钉(38)用来调整侧向间隙。导套(42)压固在头架(41)上。图5是供气系统图。压缩空气供气路线为，经开关(44)和除水滤气器(45)后，分两路，气路1经过除尘滤气器(46)、压力调节器(47)、空气分配阀(7)和变速箱(2)内阀体(17)，从孔a进入主轴系统。气路2经过压力调节器(48)和空气分配阀(7)，从主轴系统上盖(24)上的中心孔d进入主轴系统。气路1和气路2共用一个空气分配阀(7)，可保证在起动时，先开通气路1，然后开通气路2，在停止工作时，先关掉气路2，然后关掉气路1，这样主轴总是在悬浮状态下旋转。图6为径向辐射偏心曲面蜗轮俯视图。该蜗轮上有20－28个均布的曲面叶片(50)，内曲面半径为5－10mm，偏心距为1－1.5mm，蜗轮为铝合金制造。当压缩空气喷射到曲面叶片上，驱动蜗轮转动，并同时产生轴向分力，可抵消部分轴向切削力，使主轴工作平稳。图7为轴向整体式蜗轮俯视图。整体式蜗轮上开有20－28个均布的螺旋槽(51)，螺旋角为30°－60°，蜗轮为铝合金制造。当压缩空气喷射到螺旋槽壁上，驱动蜗轮转动，并同时产生轴向分力，可抵消部分轴向切削力，使主轴工作平稳。图8为分气锥和喷气嘴体结构图。分气锥(23)上部为圆锥体，下部为圆柱体。喷气嘴体(25)上开有2－8个均布的导气槽(36)，与每一个导气槽相连接，喷气嘴体侧面开有螺旋喷气道(37)。分气锥压装在喷气嘴体上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微孔高速精密钻床，步进电机（１）经变速箱（２）传动，带动滚珠丝杆（１４）转动，拖动主轴系统（３）上下运动，步进电机（１）安装在变速箱（２）盖上，变速箱（２）固定在床身（６）上部，滚珠丝杆（１４）上下两端分别支承在变速箱（２）和床身（６）上，其特征在于主轴系统（３）中装有轴向蜗轮（２６），变速箱（２）内装有气动自动锁紧离合器，主轴系统（３）由三条导轨导向。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种微孔高速精密钻床，步进电机(1)经变速箱(2)传动，带动滚珠丝杆(14)转动，拖动主轴系统(3)上下运动，步进电机(1)安装在变速箱(2)盖上，变速箱(2)固定在床身(6)上部，滚珠丝杆(14)上下两端分别支承在变速箱(2)和床身(6)上，其特征在于主轴系统(3)中装有轴向蜗轮(26)，变速箱(2)内装有气动自动锁紧离合器，主轴系统(3)由三条导轨导向。2.按照权利要求1所述的微孔高速精密钻床，其特征是轴向蜗轮为整体式，其上开有20－28个均布的螺旋槽(51)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王润田，
申请(专利权)人：北京工业学院，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]