数控钻孔动力头.pdf

本发明公开了一种数控钻孔动力头，包括壳体、设于壳体上的主轴、与主轴连接的主轴传动系统、功牙传动系统和数控器，功牙传动系统连接在主轴上，主轴通过轴向活动连接机构与主轴传动系统连接，数控器通过导线分别与主轴传动系统和功牙传动系统连接。利用功牙传动系统使主轴在旋转过程中实现轴向进给，避免了已往手动进给或者依靠导螺杆进给带来的弊端，整体结构操作简单，安装、拆卸方便，加工噪音小，更换和调试容易，数控器控制下的伺服电机提高了孔的加工精度和加工准确性，适用范围广，为后期走向全数字化、自动化做了一个好的开端。

权利要求书
1.  数控钻孔动力头，包括壳体、设于壳体上的主轴以及与主轴连接的主轴传动系统，其特征在于，还包括一套功牙传动系统和一个数控器，所述功牙传动系统连接在主轴上，主轴通过轴向活动连接机构与主轴传动系统连接；所述数控器通过导线分别与主轴传动系统和功牙传动系统连接。

2.  根据权利要求1所述的数控钻孔动力头，其特征在于，所述轴向活动连接机构为相互啮合的花键传动机构，花键槽设置在主轴圆周上。

3.  根据权利要求1所述的数控钻孔动力头，其特征在于，所述功牙传动系统包括动力系统和轴向传动机构，所述动力系统固定在壳体上；所述轴向传动机构连接在动力系统和主轴之间，轴向传动机构带动主轴在轴向移动。

4.  根据权利要求3所述的数控钻孔动力头，其特征在于，所述动力系统包括伺服电机和伺服电机同步轮，所述伺服电机固定在壳体上，伺服电机同步轮固定在伺服电机的输出轴上。

5.  根据权利要求3所述的数控钻孔动力头，其特征在于，所述轴向传动机构包括丝杠同步轮、滚珠丝杠、丝杠螺母和螺母座，所述滚珠丝杠、丝杠螺母和螺母座分别套在主轴上，滚珠丝杠与丝杠螺母啮合连接，丝杠螺母固定在螺母座上，螺母座固定在主轴上；所述丝杠同步轮固定在滚珠丝杠上，伺服电机通过伺服电机同步轮带动丝杠同步轮转动。

6.  根据权利要求5所述的数控钻孔动力头，其特征在于，还包括套筒，所述套筒套在主轴上，套筒与主轴间设有轴承，所述螺母座固定在套筒上，套筒外端与主轴相连接。

7.  根据权利要求5所述的数控钻孔动力头，其特征在于，还包括导向块，所述导向块上端位于壳体沿主轴轴向设置的导引槽中，导向块下端固定在螺母座上。

说明书数控钻孔动力头
技术领域
本发明涉及一种孔加工设备，属于机械加工领域，特别涉及一种精确度高、可依次完成钻孔、攻牙加工的数控钻孔动力头。
背景技术
目前市场上普遍使用的液压式钻孔、攻牙动力头，其技术不足之处主要体现在以下几个方面：
1、操作方面普通的钻孔、攻牙动力头为分体式结构，工件在加工时，需分别进行钻孔和功牙两道工序，不能有效的融为一体，使用不便、劳动强度大。而对于普通操作人员来说，还会在使用中带来其它的技术问题，如设备的安装调试等。
2、加工精度方面普通钻孔、攻牙动力头其加工精度是由手动控制、机械限位，加工精度存在一定的偏差，主要依靠技术工人的操作经验来保证加工准确性。
3、结构与原理方面普通式钻孔动力头其结构是由三相异步电动机带动主轴旋转，液压油缸带动主轴筒进给，需要增加一个液压站，设备才能工作，设备成本高。而攻牙动力头是由攻牙导螺杆来导向完成攻牙动作，当加工不同螺距的产品时，必需更换相应地攻牙导向螺杆才能完成，造成普通式钻孔动力头通用性差、效率低。
随着近年来竞争加剧，大批量、流水化作业要求越来越高，对于普通式钻孔动力头的要求也在不断提高，降低设备成本，简化操作过程，扩大适用范围就成为一种发展趋势，也正是本发明所想要解决的问题。
发明内容
鉴于上述现有技术中的不足，本发明旨在提供一种通用性强、可精确控制加工精度、保证一次装夹完成钻孔和功牙全过程的数控钻孔动力头。
本发明是通过以下技术方案来实现的：
数控钻孔动力头，包括壳体、设于壳体上的主轴以及与主轴连接的主轴传动系统，还包括一套功牙传动系统和一个数控器，功牙传动系统连接在主轴上，主轴通过轴向活动连接机构与主轴传动系统连接，数控器通过导线分别与主轴传动系统和功牙传动系统连接。
所述轴向活动连接机构为相互啮合的花键传动机构，花键槽设置在主轴圆周上。
所述功牙传动系统包括动力系统和轴向传动机构，所述动力系统固定在壳体上，轴向传动机构连接在动力系统和主轴之间，轴向传动机构带动主轴在轴向移动。
所述动力系统包括伺服电机和伺服电机同步轮，伺服电机固定在壳体上，伺服电机同步轮固定在伺服电机的输出轴上。
所述轴向传动机构包括丝杠同步轮、滚珠丝杠、丝杠螺母和螺母座，滚珠丝杠、丝杠螺母和螺母座分别套在主轴上，滚珠丝杠与丝杠螺母啮合连接，丝杠螺母固定在螺母座上，螺母座固定在主轴上，丝杠同步轮固定在滚珠丝杠上，伺服电机通过伺服电机同步轮带动丝杠同步轮转动。
所述轴向传动机构还包括套筒，套筒套在主轴上，套筒与主轴间设有轴承，螺母座固定在套筒上，套筒外端与主轴相连接。
所述轴向传动机构还包括导向块，导向块上端位于壳体沿主轴轴向设置的导引槽中，导向块下端固定在螺母座上。
本发明所述的数控钻孔动力头，利用连接在主轴上的功牙传动系统，使主轴在旋转过程中实现轴向进给，避免了已往手动进给或者依靠导螺杆进给带来的弊端，为数字化控制动力头的加工过程提供了保障。本结构主要用于机械零件的钻孔、攻牙等工艺加工，可由多个数控钻孔动力头组合在一台钻床上，其安装、拆卸方便。数控器控制下的伺服电机大幅提高了孔的加工精度和加工准确性，加工噪音小、更换与安装容易，改善了初期安装和调试不便的局面，适用范围广、操作简单，为后期走向全数字化、自动化做了一个好的开端。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为图1的结构剖视图。
具体实施方式
下面结合附图1、图2对本发明做进一步的描述：
本发明所述的数控钻孔动力头，包括壳体2、设于壳体2上的主轴1、与主轴1连接的主轴传动系统、功牙传动系统和数控器20。主轴1和主轴传动系统为横向垂直排列，主轴传动系统主要包括三相异步电机3和主轴传动轮5，主轴1通过轴向活动连接机构与主轴传动轮5连接，轴向活动连接机构起到对主轴传递转动运动的同时还要保持主轴的轴向可相对移动，此处，轴向活动连接机构为相互啮合的花键传动机构，花键槽6设置在主轴1圆周上，主轴传动轮5与花键槽6相配合，既可将主轴传动系统中三相异步电机3的旋转运动传递到主轴1上，还不会限制主轴1在轴向的水平移动，为后期的钻孔、功牙过程提供结构保障。
功牙传动系统包括动力系统和轴向传动机构，动力系统主要包括伺服电机7和伺服电机同步轮8，伺服电机7固定在主轴1下方的壳体2外侧，伺服电机同步轮8固定在伺服电机7的输出轴上，伺服电机同步轮8通过皮带4与轴向传动机构连接。轴向传动机构连接在伺服电机同步轮8和主轴1之间，轴向传动机构主要起到推动旋转主轴1在轴向上的移动，实现钻孔或功牙的推进过程。
轴向传动机构包括丝杠同步轮9、滚珠丝杠10、丝杠螺母12、螺母座11、套筒13和导向块15。滚珠丝杠10、丝杠螺母12、螺母座11和套筒13分别套在主轴1上，滚珠丝杠10与丝杠螺母12啮合连接，丝杠螺母12固定在螺母座11上，螺母座11固定在套筒13上，套筒13套在主轴1上，套筒13与主轴1间设有轴承14，套筒13外端与主轴1相连接。滚珠丝杠10通过滚珠与主轴1之间保持相对滑动，丝杠同步轮9固定在滚珠丝杠10上，伺服电机7通过伺服电机同步轮8、皮带4带动丝杠同步轮9及滚珠丝杠10在主轴1上转动。套筒13可保证主轴1外端连接和传动的平稳性，同时，还可带动主轴1在轴向上水平移动。为进一步提高螺母座11以及套筒13水平移动的稳定性，导向块15上端位于壳体2沿主轴轴向设置的导引槽16中，导向块15下端固定在螺母座11上，当螺母座11及套筒13水平移动时，导向块15可有效限制螺母座11左右方向的摆动，保证螺母座11和套筒13的水平移动。
当然，为提高控制的有效性和灵活性，主轴传动系统和功牙传动系统通过导线分别与数控器20连接，接受数控器20发生的控制指令，实现相互间的协调运动。
实际使用中，数控钻孔动力头被安装在相应地钻机上，既可安装一套，也可安装多套。通过数控器20输入控制参数，根据加工工件的需要确定相应地转速、进给量等。工作时，三相异步电机3转动，带动主轴传动轮5转动，主轴传动轮5通过花键带动主轴1旋转，保证主轴1工作过程的主要切屑动力。当需要进给时，通过数控器20控制伺服电机7旋转，伺服电机7通过伺服电机同步轮8、皮带4、丝攻同步轮9带动滚珠丝杠10旋转，由于滚珠丝杠10与主轴1间位置保持相对固定，滚珠丝杠10旋转时，丝杠与丝杠螺母12的啮合会将滚珠丝杠10的旋转运动转换成丝杠螺母12的水平轴向移动，从而使丝杠螺母12带动螺母座11沿主轴轴向移动。螺母座11在移动过程中，会受到连接在螺母座11上方的导向块15和导引槽16的限制，保证了螺母座11轴向移动的稳定性和可靠性。由于螺母座11外端与套筒13内端固定连接，并且套筒13和螺母座11在同一个轴心线上，轴向移动的螺母座11同样会带动套筒13向外端水平移动，套筒13外端与主轴1外端连接，从而带动主轴1向外伸出，实现了主轴1旋转中的进给。进给量由伺服电机7的转速决定，其数值由数控器20输入后实现控制，进给量的多少就是钻孔或功牙时的进给速度，而功牙的进给速度就会体现成为功牙的牙距，功牙的牙距可随着进给量的设置任意选择，保证了数控钻孔动力头对各种牙距的适用性，扩大了使用范围。当需要退出加工时，相应控制伺服电机7反转即可。