本發(fā)明涉及加工設(shè)備領(lǐng)域,特別涉及一種大型鍋爐用鍋筒和集箱高速數(shù)控鉆床。
背景技術(shù):
現(xiàn)階段鍋爐行業(yè)使用的集箱管多采用搖臂鉆床或數(shù)控多軸鉆床進(jìn)行加工,但鍋筒及集箱管孔數(shù)量多,且分布在管體徑向的多個(gè)角度,使用搖臂鉆床或普通數(shù)控鉆床加工效率低、精度差。
目前國(guó)內(nèi)缺少針對(duì)鍋筒及集箱管等管件的專(zhuān)用加工設(shè)備。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
為了彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供了一種高效、高精度加工大型鍋爐鍋筒和集箱管孔的高速數(shù)控鉆床。本發(fā)明的數(shù)控鉆床專(zhuān)用于管件加工,尤其是鍋筒和集箱等大型管件加工。
本發(fā)明針對(duì)鍋筒及集箱管的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),提供一種專(zhuān)用于鍋爐行業(yè)鍋筒、集箱管加工的柔性化的既可加工鍋筒又可加工集箱的多用途高速數(shù)控鉆床。
本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種大型鍋爐用鍋筒和集箱高速數(shù)控鉆床,包括鉆削機(jī)構(gòu)、工件支撐機(jī)構(gòu)和數(shù)控分度頭;所述工件支撐機(jī)構(gòu)和數(shù)控分度頭安裝于床身并可沿床身X軸向移動(dòng);所述鉆削機(jī)構(gòu)安裝于底座并通過(guò)可沿底座X軸向移動(dòng)的龍門(mén)跨立于床身;所述床身低于底座;所述龍門(mén)上安裝有可沿Y軸方向調(diào)整的垂直滑枕,所述垂直滑枕上裝有可沿垂直滑枕在Z軸方向移動(dòng)的鉆削動(dòng)力頭;所述工件支撐機(jī)構(gòu)包括若干固定支撐機(jī)構(gòu)和若干可將工件沿Z軸托起的升降支撐機(jī)構(gòu)。
作為優(yōu)選方案,所述數(shù)控分度頭包括設(shè)置于所述床身上X軸向鋼軌的數(shù)控分度頭箱體,所述數(shù)控分度頭箱體上安裝有可沿Z軸移動(dòng)的分度頭滑板,所述分度頭滑板上固定設(shè)有帶有外齒的回轉(zhuǎn)支承,所述回轉(zhuǎn)支承上設(shè)有用于夾緊工件數(shù)控分度的自定心卡盤(pán),用于驅(qū)動(dòng)所述自定心卡盤(pán)回轉(zhuǎn)的行星減速機(jī)與回轉(zhuǎn)支承嚙合;用于驅(qū)動(dòng)所述自定心卡盤(pán)上下調(diào)整的升降減速機(jī)通過(guò)絲杠與所述分度頭滑板固定連接。
作為優(yōu)選方案,所述升降支撐機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于所述床身上X軸向鋼軌的升降支撐架底座,所述升降支撐架底座上設(shè)有V型支撐架,所述V型支撐架上設(shè)有若干Z軸向的導(dǎo)向板,用于承托工件的V型滾輪架通過(guò)所述導(dǎo)向板安裝于所述V型支撐架,所述升降支撐架底座上設(shè)有用于將V型滾輪架Z軸托起的升降油缸。
進(jìn)一步地,所述升降支撐架底座上設(shè)有用于對(duì)所述V型支撐架Z軸向調(diào)整的楔鐵,所述升降支撐架底座上設(shè)有用于鎖定所述V型支撐架高度的雙層自鎖機(jī)構(gòu)。
作為優(yōu)選方案,所述固定支撐機(jī)構(gòu)包括設(shè)置于所述床身上X軸向鋼軌的固定支撐架底座,所述固定支撐架底座上設(shè)有V型支撐架,所述V型支撐架上設(shè)有用于負(fù)載工件的支撐條。
進(jìn)一步地,所述固定支撐架底座上設(shè)有用于對(duì)所述V型支撐架Z軸向調(diào)整的楔鐵,所述固定支撐架底座上設(shè)有用于鎖定所述V型支撐架高度的雙層自鎖機(jī)構(gòu)。
作為優(yōu)選方案,所述升降支撐架底座和所述固定支撐架底座上均設(shè)有Y軸向調(diào)整的楔鐵,并設(shè)有用于鎖定V型支撐架高度的雙層自鎖機(jī)構(gòu)。
作為優(yōu)選方案,所述垂直滑枕上固定設(shè)有跨立于所述鉆削動(dòng)力頭并位于所述鉆削動(dòng)力頭前方的隨動(dòng)壓料油缸。
作為優(yōu)選方案,所述鉆削動(dòng)力頭包括高速主軸、主軸電機(jī)、打刀機(jī)構(gòu)和動(dòng)力頭箱體。
作為優(yōu)選方案,所述底座上設(shè)有用于鎖緊所述龍門(mén)的液壓鎖緊機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明的有益效果為:
本發(fā)明通過(guò)加大夾持范圍配合專(zhuān)用工裝夾具實(shí)現(xiàn)既可加工鍋筒又可加工集箱的多用途目標(biāo)。
床身上安裝有多個(gè)固定支撐機(jī)構(gòu),固定支撐機(jī)構(gòu)為剛性支撐,以提高工件剛性,減少振動(dòng),提高刀具使用壽命。
床身上安裝有多個(gè)升降支撐機(jī)構(gòu),升降支撐機(jī)構(gòu)為柔性支撐,可在上料時(shí)或旋轉(zhuǎn)定位時(shí)抬起,減少旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力及上料沖擊力。
工件支撐機(jī)構(gòu)與數(shù)控分度頭協(xié)作完成工件加工時(shí)的旋轉(zhuǎn)定位,定位精確度非常高。
隨動(dòng)壓料油缸與鉆削動(dòng)力頭同時(shí)行進(jìn)并且不影響鉆削動(dòng)力頭的進(jìn)給動(dòng)作,可在加工前壓住鍋筒、集箱管,以減小鉆削過(guò)程中的震動(dòng),提高加工精度。
經(jīng)試驗(yàn),本發(fā)明數(shù)控鉆床加工鍋筒和集箱精度比搖臂鉆床或數(shù)控多軸鉆床加工精度高363%。
本發(fā)明大型鍋爐用鍋筒和集箱高速數(shù)控鉆床專(zhuān)用于鍋爐行業(yè)鍋筒、集箱管等各種管件的加工,方便了管狀工件的加工作業(yè),提高了生產(chǎn)效率,降低了勞動(dòng)強(qiáng)度,相應(yīng)的降低了勞動(dòng)成本。
附圖說(shuō)明
為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案,下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹,顯而易見(jiàn)地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例,對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講,在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為本發(fā)明大型鍋爐用鍋筒和集箱高速數(shù)控鉆床的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖;
圖2為本發(fā)明大型鍋爐用鍋筒和集箱高速數(shù)控鉆床的正視結(jié)構(gòu)示意圖;
圖3為本發(fā)明大型鍋爐用鍋筒和集箱高速數(shù)控鉆床鉆削機(jī)構(gòu)的正視結(jié)構(gòu)示意圖;
圖4為本發(fā)明大型鍋爐用鍋筒和集箱高速數(shù)控鉆床鉆削機(jī)構(gòu)的等軸測(cè)結(jié)構(gòu)示意圖;
圖5為本發(fā)明大型鍋爐用鍋筒和集箱高速數(shù)控鉆床數(shù)控分度頭的正視結(jié)構(gòu)示意圖;
圖6為本發(fā)明大型鍋爐用鍋筒和集箱高速數(shù)控鉆床數(shù)控分度頭的側(cè)視結(jié)構(gòu)示意圖;
圖7為本發(fā)明大型鍋爐用鍋筒和集箱高速數(shù)控鉆床數(shù)控分度頭的等軸測(cè)結(jié)構(gòu)示意圖;
圖8為本發(fā)明大型鍋爐用鍋筒和集箱高速數(shù)控鉆床升降支撐機(jī)構(gòu)的正視結(jié)構(gòu)示意圖;
圖9為本發(fā)明大型鍋爐用鍋筒和集箱高速數(shù)控鉆床升降支撐機(jī)構(gòu)的等軸測(cè)結(jié)構(gòu)示意圖;
圖10為本發(fā)明大型鍋爐用鍋筒和集箱高速數(shù)控鉆床固定支撐機(jī)構(gòu)的正視結(jié)構(gòu)示意圖;
圖11為本發(fā)明大型鍋爐用鍋筒和集箱高速數(shù)控鉆床固定支撐機(jī)構(gòu)的等軸測(cè)結(jié)構(gòu)示意圖;
圖12為本發(fā)明大型鍋爐用鍋筒和集箱高速數(shù)控鉆床鉆削動(dòng)力頭的等軸測(cè)結(jié)構(gòu)示意圖;
圖13為本發(fā)明大型鍋爐用鍋筒和集箱高速數(shù)控鉆床隨動(dòng)壓料油缸的正視結(jié)構(gòu)示意圖;
圖中:1.底座,2. 可調(diào)地基螺釘,3. 隨動(dòng)壓料油缸,4.鉆削動(dòng)力頭,5. 垂直滑枕,6. 龍門(mén),7. 排屑系統(tǒng),8. 床身,9. 升降支撐機(jī)構(gòu),10. 固定支撐機(jī)構(gòu),11. 數(shù)控分度頭,12. 驅(qū)動(dòng)齒輪齒條副,13.手柄,14. 傳動(dòng)齒輪齒條副,15.直線滾柱導(dǎo)軌副,16. 油缸支架,17. 鎖緊油缸,18鋼導(dǎo)軌,19.鎖緊螺釘,20.操作臺(tái),21.電氣系統(tǒng),23.平衡油缸,24. 自定心卡盤(pán),25. 數(shù)控分度頭箱體,26. 精密行星減速機(jī),27. 分度頭滑板,28.升降減速機(jī),29.回轉(zhuǎn)支承,30.傳動(dòng)齒輪,31. 支撐架底座,32. V型支撐架,33.導(dǎo)向銅板,34. V型滾輪架,35.支撐輥,36.升降油缸,37.楔鐵,38. 雙層自鎖機(jī)構(gòu),39.支撐條,40. 高速主軸,41. 主軸電機(jī),42. 打刀機(jī)構(gòu),43. 同步帶和精密滾珠絲杠副,44. 動(dòng)力頭箱體。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例為本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例,也可以在該實(shí)施例的基礎(chǔ)上進(jìn)行調(diào)整。
實(shí)施例1
如圖1-圖13所示,本發(fā)明的大型鍋爐用鍋筒和集箱高速數(shù)控鉆床包括底座1、床身8、鉆削機(jī)構(gòu)、工件支撐機(jī)構(gòu)、數(shù)控分度頭11、排屑系統(tǒng)7、液壓系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)21和方便人員觀察與操作的操作臺(tái)20。
鉆削機(jī)構(gòu)位于底座1;工件支撐機(jī)構(gòu)和數(shù)控分度頭11位于床身8。床身8低于底座1。一般來(lái)說(shuō),床身8置于地窖中。
底座1及床身8作為機(jī)床基礎(chǔ)件,采用鑄造結(jié)構(gòu),時(shí)效去應(yīng)力處理,具有較好的剛性和穩(wěn)定性,其底面上密布許多可調(diào)地基螺釘2,可以方便的調(diào)整確保上導(dǎo)軌面的平面度和直線度。
鉆削機(jī)構(gòu)包括龍門(mén)6、垂直滑枕5、鉆削動(dòng)力頭4和隨動(dòng)壓料油缸3。底座1為平鋪式結(jié)構(gòu),底座1上各有兩條高承載力直線滾珠導(dǎo)軌,龍門(mén)6 X 軸移動(dòng)采用固定在底座1上的直線滾柱導(dǎo)軌副導(dǎo)向,底座1的一側(cè)安裝有斜齒齒條,龍門(mén)6采用伺服電機(jī)經(jīng)精密減速器由消隙傳動(dòng)齒輪齒條副14驅(qū)動(dòng)。
龍門(mén)6采用焊接框架結(jié)構(gòu),龍門(mén)6 X軸移動(dòng)采用固定在底座1上的兩條高承載力65 號(hào)直線導(dǎo)軌副導(dǎo)向,驅(qū)動(dòng)采用雙側(cè)同步驅(qū)動(dòng),導(dǎo)軌與齒輪齒條均已消除了間隙,響應(yīng)好,定位精度高,其雙側(cè)同步驅(qū)動(dòng)保證了龍門(mén)6的平行移動(dòng),保證在任何位置Y軸對(duì)X軸的垂直度。龍門(mén)6與底座1之間設(shè)有液壓鎖緊機(jī)構(gòu)(鎖緊油缸17),當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)鎖緊油缸夾緊,使龍門(mén)6在底座1上能鎖定,確保X軸搞的定位精度和快速定位。
龍門(mén)6上裝有可沿Y軸方向調(diào)整的垂直滑枕5(比如采用螺桿對(duì)垂直滑枕5在Y軸方向微調(diào),以實(shí)現(xiàn)鉆削動(dòng)力頭與工件中心線相交),垂直滑枕5上裝有可沿垂直滑枕5在Z軸方向移動(dòng)的鉆削動(dòng)力頭4。垂直滑枕5上固定設(shè)有跨立于鉆削動(dòng)力頭4并位于鉆削動(dòng)力頭4前方的隨動(dòng)壓料油缸3。隨動(dòng)壓料油缸3通過(guò)油缸支架16聯(lián)接在垂直滑枕5上,油缸支架16為“冂”字形結(jié)構(gòu),跨過(guò)鉆削動(dòng)力頭4,且不影響鉆削動(dòng)力頭4進(jìn)給動(dòng)作。當(dāng)龍門(mén)6移動(dòng)到鉆孔位置后,隨動(dòng)壓料油缸3可壓住鍋筒、集箱管,以減小鉆削過(guò)程的振動(dòng),其夾壓可調(diào)。
鉆削動(dòng)力頭4安裝在垂直滑枕5上,由直線滾柱導(dǎo)軌副15導(dǎo)向,采用伺服電機(jī)帶動(dòng)同步帶和精密滾珠絲杠副43驅(qū)動(dòng)沿垂直方向(Z軸)上下,實(shí)現(xiàn)數(shù)字進(jìn)給。鉆削動(dòng)力頭4、垂直滑枕5移動(dòng)采用兩條直線滾柱導(dǎo)軌副15導(dǎo)向,驅(qū)動(dòng)采用AC伺服電機(jī)帶動(dòng)同步帶和精密滾珠絲杠副傳動(dòng),沿橫向(Y軸)移動(dòng)。Z軸電機(jī)帶有自動(dòng)抱閘功能,在斷電的情況下,自動(dòng)抱閘將電機(jī)軸抱緊,使之不能轉(zhuǎn)動(dòng)。工作時(shí),當(dāng)鉆頭未接觸工件時(shí),快速進(jìn)給;當(dāng)鉆頭接觸工件后,自動(dòng)切換為工進(jìn)。當(dāng)鉆頭鉆透工件后,自動(dòng)切換為快退;當(dāng)鉆頭端部離開(kāi)工件到達(dá)設(shè)定位置時(shí),平移到下一個(gè)孔位,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)循環(huán)。并且可以實(shí)現(xiàn)鉆盲孔、銑削、倒角、斷屑、自動(dòng)排屑等功能,提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率。
鉆削動(dòng)力頭4為方形滑枕結(jié)構(gòu),由高速主軸40、主軸電機(jī)41、打刀機(jī)構(gòu)42、動(dòng)力頭箱體44組成。動(dòng)力頭采用主軸電機(jī)41帶動(dòng)同步帶輪驅(qū)動(dòng)高速主軸40旋轉(zhuǎn)傳遞扭矩的結(jié)構(gòu),其高速主軸轉(zhuǎn)速最高為3000r/min。該動(dòng)力頭采用伺服電機(jī)經(jīng)同步帶、同步輪減速,直線滾珠導(dǎo)軌副導(dǎo)向,驅(qū)動(dòng)豎直的滾珠絲杠旋轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)數(shù)字進(jìn)給。動(dòng)力頭配有液壓打刀缸來(lái)配合主軸的45°四瓣爪拉刀機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)松刀和自動(dòng)拉刀動(dòng)作,方便刀具的裝卸。垂直滑枕5與龍門(mén)6之間安裝有滑動(dòng)絲杠副,用于調(diào)節(jié)主軸軸線與工件軸線,在加工過(guò)程中是相交的。
工件支撐機(jī)構(gòu)包括固定支撐機(jī)構(gòu)10和升降支撐機(jī)構(gòu)9;床身8上設(shè)置硬質(zhì)鋼導(dǎo)軌18,其上設(shè)有升降支撐機(jī)構(gòu)9、固定支撐機(jī)構(gòu)10及數(shù)控分度頭11。升降支撐機(jī)構(gòu)9、固定支撐機(jī)構(gòu)10及數(shù)控分度頭11采用硬質(zhì)鋼導(dǎo)軌18導(dǎo)向,并采用伺服電機(jī)經(jīng)精密減速器由驅(qū)動(dòng)齒輪齒條副12驅(qū)動(dòng)。具體的,床身8一側(cè)設(shè)有驅(qū)動(dòng)齒條,驅(qū)動(dòng)齒條與升降支撐機(jī)構(gòu)9、固定支撐機(jī)構(gòu)10及數(shù)控分度頭11上的驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合,以驅(qū)動(dòng)升降支撐機(jī)構(gòu)9、固定支撐機(jī)構(gòu)10及數(shù)控分度頭11沿X軸向移動(dòng)。
數(shù)控分度頭11包括數(shù)控分度頭箱體25、分度頭滑板27、回轉(zhuǎn)支承29、自定心卡盤(pán)24、精密行星減速機(jī)26、升降減速機(jī)28、傳動(dòng)齒輪30。
數(shù)控分度頭箱體25設(shè)置于床身8上的X軸向鋼軌,由鋼導(dǎo)軌導(dǎo)向,采用伺服電機(jī)經(jīng)精密減速器和驅(qū)動(dòng)齒輪齒條副12驅(qū)動(dòng),可沿床身長(zhǎng)度方向(X軸向)移動(dòng),以適應(yīng)不同長(zhǎng)度的工件。數(shù)控分度頭箱體25上安裝有可沿Z軸移動(dòng)的分度頭滑板27,分度頭滑板27上固定設(shè)有帶有外齒的回轉(zhuǎn)支承29,回轉(zhuǎn)支承29上設(shè)有用于夾緊工件數(shù)控分度的自定心卡盤(pán)24,回轉(zhuǎn)支承29為外齒型,其上的齒與傳動(dòng)齒輪30嚙合并由精密行星減速機(jī)26驅(qū)動(dòng),完成自定心卡盤(pán)24的回轉(zhuǎn)動(dòng)作,控制自定心卡盤(pán)24的分度;用于驅(qū)動(dòng)自定心卡盤(pán)24上下調(diào)整的升降減速機(jī)28通過(guò)絲杠與分度頭滑板27固定連接,升降減速機(jī)通過(guò)滾珠絲杠副帶動(dòng)分度頭滑板上下移動(dòng),實(shí)卡盤(pán)抬起與下落的動(dòng)作。自動(dòng)定心卡盤(pán)在升降減速機(jī)28和精密行星減速機(jī)26的驅(qū)動(dòng)下完成工件的夾持、分度、上料動(dòng)作。優(yōu)選的,數(shù)控分度頭箱體25還設(shè)有平衡油缸23,平衡油缸23頂著分度頭滑板27。
床身8上臺(tái)面安裝有多個(gè)升降支撐機(jī)構(gòu)及若干固定支撐機(jī)構(gòu),各升降支撐機(jī)構(gòu)和固定支撐機(jī)構(gòu)均由X軸向的硬質(zhì)鋼導(dǎo)軌18導(dǎo)向,一側(cè)設(shè)有齒輪,與床身8上的齒條嚙合,由人工通過(guò)手柄13驅(qū)動(dòng),可根據(jù)加工需要任意移動(dòng),并通過(guò)鎖緊裝置鎖定。
升降支撐機(jī)構(gòu)9包括支撐架底座31,支撐架底座31設(shè)置于床身8上的X軸向的鋼導(dǎo)軌。支撐架底座31上設(shè)有V型支撐架32,V型支撐架32上設(shè)有若干Z軸向的導(dǎo)向銅板33,用于承托工件的V型滾輪架34通過(guò)導(dǎo)向銅板安裝于V型支撐架32,支撐架底座31上設(shè)有用于將V型滾輪架34沿Z軸托起的升降油缸36。V型滾輪架34上設(shè)有支撐輥35。支撐架底座31上設(shè)有用于對(duì)V型支撐架32沿Z軸向調(diào)整的楔鐵37,支撐架底座31上設(shè)有用于鎖定V型支撐架32高度的雙層自鎖機(jī)構(gòu)38(比如鎖緊螺釘19)。
固定支撐機(jī)構(gòu)10包括支撐架底座31,支撐架底座31設(shè)置于床身8上的X軸向的鋼導(dǎo)軌。支撐架底座31上設(shè)有V型支撐架32,V型支撐架32上設(shè)有用于負(fù)載工件的支撐條39。支撐架底座31上設(shè)有用于對(duì)V型支撐架32沿Z軸向調(diào)整的楔鐵37,支撐架底座31上設(shè)有用于鎖定V型支撐架32高度的雙層自鎖機(jī)構(gòu)38。
作為優(yōu)選方案,升降支撐架底座和固定支撐架底座上均設(shè)有Y軸向調(diào)整的楔鐵,并設(shè)有用于鎖定V型支撐架高度的雙層自鎖機(jī)構(gòu)。
升降支撐機(jī)構(gòu)9和固定支撐機(jī)構(gòu)10均采用人工驅(qū)動(dòng)螺桿推動(dòng)楔鐵37實(shí)現(xiàn)V型支撐架32精確升降,升降到位后靠雙層自鎖機(jī)構(gòu),保持V型支撐架32高度不變,保證工件兩端上母線所連成的直線與龍門(mén)移動(dòng)直線平行。采用多件集箱管支撐機(jī)構(gòu)可以提高工件剛性,減少加工過(guò)程的振動(dòng)。
升降支撐機(jī)構(gòu)上有V型滾輪架34,V型滾輪架34的作用是在上料時(shí)或旋轉(zhuǎn)定位時(shí)抬起,實(shí)現(xiàn)鍋筒管或集箱管在滾輪上旋轉(zhuǎn),減少旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的摩擦力及上料沖擊力。鉆孔時(shí)自動(dòng)落到固定支撐機(jī)構(gòu)以下。
由固定支撐支撐工件以提高工件剛性,減少振動(dòng),提高刀具使用壽命。并有足夠的防護(hù)使升降機(jī)構(gòu)不被鐵屑損壞。
所有支撐機(jī)構(gòu)都有微調(diào)功能(Z 軸和 Y 軸),鍋筒管過(guò)長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)變形,通過(guò)微調(diào)保證工件兩端上母線所連成的直線與龍門(mén)移動(dòng)直線平行。此外,支撐鍋筒兩端的支承架應(yīng)能選擇不使用 Z 軸和 Y 軸方向的微調(diào)功能,以保證鍋筒管兩端以中心定位且使工件兩端上母線所連成的直線。微調(diào)后可以鎖緊。