數(shù)控鉆床和數(shù)控鉆床工作臺的設計
2018-11-29 來源：中捷機床有限公司 作者：郝寶珠 王 巖
摘 要：數(shù)控是當今加工中最常談的詞語，是機械行業(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)控鉆床是通過普通鉆床衍生而來的，數(shù)控鉆床和數(shù)控機床一樣是分為控制系統(tǒng)和機床本體，它的優(yōu)點就是實現(xiàn)鉆孔的自動化，但對于數(shù)控鉆床的工作臺也要隨之改變，在硬件上實現(xiàn)整個設備的更新，實現(xiàn)加工連續(xù)性，加工精度高。
關鍵詞：數(shù)控鉆床；控制系統(tǒng)；工作臺設計
1 、數(shù)控鉆床
數(shù)控鉆床的種類有很多，分類也不同，形式上也有區(qū)分，在加工上可以實現(xiàn)鉆、擴、鉸等工序，對孔類加工的精度也高，工作臺可以實現(xiàn)左右、上下移動，主軸在加工時候也可以實現(xiàn)自動和非自動，在設計上實現(xiàn)數(shù)控和非數(shù)控。
在對數(shù)控鉆床的設計上可以通過以下幾個方面進行分析：
（1）機床臺面的設計，在數(shù)控鉆床的臺面設計上，要保證它的穩(wěn)定性和一定的剛性，要避免鉆床在進行鉆削時候由于鉆削力對床身造成的震動，所以在床身的設計中有些設計者，選用大理石作為床身。
（2）轉(zhuǎn)軸的速度，在鉆床的刀具中，有些對合金零件進行鉆削時候，刀具也相對于一般刀具比較硬，這樣的刀具不合適替換，所以對于這樣的刀具要保護，不能因為鉆削速度使刀具損壞，所以鉆床的轉(zhuǎn)軸速度要保證鉆削的速度，同時也要不能浪費資源。
（3）鉆床的移動精度，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)控鉆床的移動精度要非常高。
（4）刀具管理，數(shù)控機床中的刀具夾現(xiàn)在可以達到幾十，有的還可以達到上百，所以在對數(shù)控鉆床的設計時候，為了使鉆床的加工范圍廣，盡量設計的刀具夾多一些，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)控機床相差不多，控制系統(tǒng)也是可以分為開環(huán)控制系統(tǒng)，半閉環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)。
開環(huán)控制系統(tǒng)是數(shù)控鉆床直接控制機床的主軸和工作臺，沒有任何監(jiān)控裝置，而在這個控制系統(tǒng)中一般是選用步進電機來作為執(zhí)行件，帶動絲杠使工作臺運動，控制的原理圖如圖 1。
圖 1 開環(huán)控制系統(tǒng)示意圖
半閉環(huán)控制系統(tǒng)是添加了對數(shù)控鉆床監(jiān)控的裝置，在電機的前端安裝檢測裝置，在絲杠的端部安裝檢測裝置，具體的原理圖如圖2。
圖 2 半閉環(huán)控制系統(tǒng)示意圖
閉環(huán)控制系統(tǒng)和半閉環(huán)控制系統(tǒng)有些相似，不同的是位置檢測裝置是在工作臺上和電機前端，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 、工作臺設計
圖 3 閉環(huán)控制系統(tǒng)示意圖
在工作臺設計上，一般工作臺式分回轉(zhuǎn)工作臺和分度工作臺，這兩種工作臺是有著不同的功能的，回轉(zhuǎn)工作臺的功能包含分度工作臺的，所以工作臺設計為回轉(zhuǎn)的。
在對數(shù)控鉆床工作臺設計上，選取滾珠絲杠螺母機構時候，對絲杠的導程進行計算，計算公式如下：
選取滾珠絲杠螺母機構是對整個工作臺的運動起到一個平穩(wěn)的作用，它能保證工作臺在加工時候的高精度，高可靠性，同時滾動絲杠螺母機構的壽命比較長，降低對數(shù)控機床元件的更換頻率，耐用性特別強，對于主軸和工作臺之間的聯(lián)系和反饋同步性起到了關鍵的作用。
滾動絲杠螺母機構是將電動機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為工作臺的直線運動，內(nèi)部是由螺桿、螺母、滾珠組成，螺母固定在工作臺上，滾珠鑲嵌在螺母和絲杠中，使螺母能沿著絲杠旋轉(zhuǎn)做運動。
伺服系統(tǒng)是控制電動機的，而數(shù)控鉆床的工作臺設計上，電動機是它的一個重要部件，是工作臺的動力元件，選取交流伺服電機作為工作臺的動力裝置，這種電動機的速度低，但轉(zhuǎn)矩大，對工作臺及工作臺上的零件都可以使其運動。
在工作臺的軸承是對絲杠支撐的作用，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，同時軸承座的端面還要對軸承定位的作用。
4 、結束語
現(xiàn)代企業(yè)中還是用普通鉆床加工零件的居多，一個在思想上的原因，另一個是加工上的原因，對于一些高精密加工企業(yè)，是必須要選擇數(shù)控鉆床進行加工的，對整個孔的精度是一個保證，所以設計者們不能滿足現(xiàn)狀數(shù)控鉆床發(fā)展，還要不斷地對數(shù)控鉆床機構進行性能提升，使數(shù)控鉆床更優(yōu)良，加工更效率，不斷更新工藝，盡快掌握國內(nèi)先進的知識，更好地設計出高性能的數(shù)控鉆床。
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