1、第五章钻床和镗床第五章钻床和镗床第一节 概 述 钻床和镗床都是用途广泛的孔加工机床。 钻床可以用钻头直接加工出精度要求不太高的孔，也可以通过钻孔扩孔铰孔的工艺手段加工精度要求较高的孔，利用夹具还可以加工要求一定相互位置精度的孔系。另外，钻床还可以进行螺纹加工，锪孔和锪端面等工作。 钻床在加工时，工件一般不动，刀具则一面作旋转主运动，一面作轴向进给运动。 镗床主要用于加工尺寸较大、精度要求较高的孔，特别适用于加工分布在不同位置上的孔，且孔距精度、相互位置精度要求很严格的孔系。除镗孔外，镗床还可以完成钻孔、扩孔、铰孔等工作，大部分镗床还具有铣削的功能。 镗床在加工时，以刀具的旋转为主运动，而进给运
2、动则根据机床类型和加工情况由刀具或由工件来完成。 钻床的主要类型有：台式钻床、立式钻床、摇臂钻床、深孔钻床和中心孔钻床等。钻床的主参数一般为最大钻孔直径。 镗床的主要类型有：立式镗床、卧式铣镗床、坐标镗床等。镗床的主参数根据机床的类型不同，由镗轴直径、工作台宽度或最大镗孔直径来表示。第二节 Z3040型摇臂钻床 一、主要组成部件 图5-1所示为Z3040型摇臂钻床的外形图，其主要组成部件为：底座、立柱、摇臂、主轴箱等。工件和夹具可安装在底座1或工作台8上。立柱为双层结构，内立柱2安装于底座上，外立柱3可绕立柱2转动，并可带着夹紧在其上的摇臂5摆动。主轴箱6可在摇臂水平导轨上移动。 123456
3、78 图5-1 Z3040型摇臂钻床外形图 1-底座；2-内立柱；3-外立柱； 4-摇臂升降丝杠；5-摇臂；6-主轴箱； 7-主轴；8-工作台 二、机床的传动系统 摇臂钻床具有主轴旋转、主轴轴向进给、主轴箱沿导轨的移动、摇臂的摆动及摇臂沿立柱的升降等五个运动。前两个运动为表面成形运动，后三个运动为调整位置的辅助运动，图5-2所示为Z3040型摇臂钻床的传动系统图。 1.1kW1500r/min3kW1440r/min42541620T=6mm3555374220393629A36383836365020208061M33437B3147442244C3922414816223541161830
4、24163125401641CB772M613主轴套筒齿条2035 m=2A25MM4m=377图5-2 Z3040型摇臂传动系统图 M2M11、主运动 主电动机由轴经齿轮副35/55传至轴，并经轴上的双向多片式摩擦离合器M1，使运动由37/42或36/3636/58传至轴，从而控制主轴正转或反转。 2、进给运动 主轴的旋转运动由齿轮副37/4822/41传至轴，再经轴-间四组双联滑移齿轮变速组传至轴。轴经安全离合器M5（常合），内齿式离合器M4，将运动传至轴，然后经蜗杆蜗轮副2/77、离合器M6使空心轴上的Z=13小齿轮传动齿条，从而使主轴套筒连同主轴一起实现轴向进给运动。三、主轴部件结构
5、摇臂钻床的主轴在加工时既作旋转主运动又作轴向进给运动，所以，它的主轴部件结构不同于通用车床和铣床的主轴部件。如图5-3所示，主轴1由深沟球轴承和推力轴承支承在主轴套筒2内，而主轴套筒则安装在箱体的镶套中。 1235678410911图 5-3 z3040 型摇臂钻床主轴件 8-弹簧； 9-凸轮； 10-齿轮； 11-套； 12-螺钉 钻床加工时，主轴承受较大的轴向力，但径向力并不大，且对旋转精度要求不高，因此，主轴的前支承采用两个深沟球轴承和一个推力轴承，分别承受径向力和向上的轴向力；主轴后端的推力球轴承主要承受空转时主轴的重量或某些加工方法中产生的向下的切削力。 主轴前端有一4号莫氏锥孔，用
6、以安装和紧固刀具。在这部位还开有两个横向扁尾孔，上面一个可与刀柄相配，以传递扭矩，并可用专用的卸刀扳手插人孔中旋转，从而卸下刀具；下面的一个用于在特殊加工方式下固定刀具，如倒刮端面时，需将楔块穿过扁尾孔将刀具锁紧，以防止刀具在向下切削力作用下从主轴孔中掉下。 为了防止主轴因自重下落，以及使操纵升降轻便，在摇臂钻床内设有一圆柱弹簧凸轮平衡机构（见图5-3）。该装置主要由弹簧8、链轮6、链条5、平板凸轮9及齿轮10、4等组成。弹簧8的弹力通过套11、链条5、凸轮9、齿轮10、 4作用在主轴套筒2上，与主轴的重量相平衡。主轴上下移动时，改变弹簧8的压缩量，使弹簧力改变了，也改变了链条至凸轮9的力臂，
7、从而使力矩保持不变。例如主轴上下移动时，齿轮10及凸轮9顺时针转动，通过链条5使弹簧8缩短，从而加大了弹力，但同时，由于链条5与凸轮9回转中心靠近而缩小了力臂，从而使平衡力矩保持不变。平衡力大小可通过螺钉12调整弹簧压缩量来调节。第三节 TP619型卧式铣镗床 卧式铣镗床的工艺范围十分广泛，除镗孔外，还可钻孔、扩孔和铰孔；可铣削平面、成形面及各种沟槽；还可在平旋盘上安装车刀车削平面、短圆柱面、内外环形槽及内外螺纹等。因此，工件安装在卧式铣镗床上，往往可完成大部分，甚至于全部加工工序。 TP619型卧式铣镗床的主参数为镗轴直径，直径值为90mm，工作台工作面积为1100mm 950mm，主轴最大
8、行程630mm,平旋盘径向刀架最大行程为160mm。一、主要组成部件及其运动 TP619型卧式铣镗床由床身1、主轴箱9、工作台5、平旋盘7和前后立柱8、2等组成（见图5-4）。主轴箱9安装在前立柱垂直导轨上，可沿导轨上下移动。 123456 789图 5-4 TP619 型卧式铣镗床外形图1-床身; 2-后立柱; 3-下滑座; 4-上滑座;5-工作台;6-主轴;7-平旋盘;8-前立柱;9-主轴箱 由此可见，卧式铣镗床可根据加工情况，作以下工作运动：镗轴和平旋盘的旋转主运动，镗轴的轴向进给运动，平旋盘刀具溜板的径向运动，主轴箱的垂直进给运动，工作台纵、横向进给运动等。机床还可以做以下辅助运动：工
9、作台的纵、横向及主轴箱垂直方向的调位移动，工作台转位，后立柱的纵向及后支承架的垂直方向的调位移动。(a)(b)(c)(d)(e)(f)f1n轴f3n盘f3n盘n盘n盘f2f4f4n轴图 5-5 卧式铣镗床的典型加工工序 (a) 用镗轴上的刀杆镗孔; (b) 用后支架支承长刀杆镗削两同轴孔; (c) 用平旋盘上的刀杆镗大直径孔; (d) 用镗轴上的端面铣刀铣端面;(e) 用平旋盘刀具溜板上的车刀车内沟槽; (f) 用平旋盘刀具溜板上的车刀车端面二、平旋盘刀具溜板的径向进给 利用平旋盘车大端面及较大内外环形槽时，需要刀具一面随平旋盘绕主轴轴线旋转，一面随刀具溜板做径向进给。 平旋盘由安装在其上的齿
10、轮Z72带动旋转，其本身又可通过两条传动路线，经合成机构合成后，由合成机构输出轴左端齿轮Z20传动空套在平旋盘上的大齿轮Z164。这两条传动路线分别为：一条由齿轮Z72经进给传动链，最后由齿轮Z21传至合成机构输入轴及右中心轮Z23；另一条由齿轮Z72经合成机构壳体上的齿轮Z20，传至合成机构。 大齿轮Z164经安装在平旋盘上的齿轮Z16、圆锥齿轮副16/16、齿轮副6/16、丝杠及安装在刀具溜板上的半螺母与刀具溜板保持传动联系。如果大齿轮Z164的转速及转向与齿轮Z72相同，即大齿轮Z164相对于平旋盘不转动，则Z16小齿轮不转动。如果大齿轮Z164相对于平旋盘运动，并使Z16小齿轮做自转，
11、从而通过圆锥齿轮副16/16及丝杠螺母副使刀具溜板做径向进给。平旋盘z164z72空心主轴半螺母 丝杠P=12mmz16z16z20z18z21z22noz20z16z18(nL)Z23(nR)图 5-6 平旋盘刀溜板径向进给原理第四节 ZK7640型立式数控镗铣钻床 ZK7640型立式数控镗铣钻床具有X轴、Y轴、Z轴三个控制轴，采用开环、点位数控系统控制。数控系统型号可根据用户要求选配，工件在一次装夹后，可自动完成铣、镗、钻、功螺纹等多种工序的加工，因此在加工时不需要钻镗模具即可直接钻镗孔，且能保证孔距精度，节省了工艺装备，缩短了生产周期，从而降低了成本，提高了生产效益。32141-床身;
12、2-工作台; 3-主轴箱; 4-控制箱; 5-操作面板5图5-7 ZK7640型数控立式镗铣钻床外观图一、机床的主要技术参数 机床的主要技术参数见表5-1所示。 二、机床的ZK7640型立式数控镗铣钻床ZK的传动系统图。 交流调速电动机1通过轴、轴、轴间的齿轮传动，可得高、低两档的无及变速主运动。 X轴、Y轴进给（纵、横向）运动由110BYG550C型步进电动机3、4直接通过联轴器带动滚珠丝杠轴、轴来实现。Z轴进给（垂向）由110BYG550C型步进电动机2通过齿轮带动滚珠丝杠轴来实现。12z=36 m=5z=72 m=5z=32 m=2.5z=36 m=2.5z=65 m=2.5z=25 m
13、=2.5z=76 m=2.5D=32 P=6D=32 P=6D=32 P=643图5-8 机床的传动系统图1-交流调速主电动机; 2-Z方向步进电动机; 3-X方向步进电动机; 4- Y方向步进电动机三、机床的典型机构 1主轴部件 主轴由4KW交流电动机可以在206000r/min范围内通过变频进行无级调速。动力从交流主轴电动机经二级齿轮变速传到主轴，主轴转速有两档：低速和高速，低速档通过齿轮Z25和齿轮Z76啮合，转速范围为631333r/min，恒扭矩输出；高速档通过齿轮Z56和齿轮Z36啮合，转速范围为13333000r/min，恒功率输出。低速档和高速档的转换由气动控制回路实现。 图5
14、-9 主轴的转速和功率特性转速/（r/min）功率P/kW2.911.04063 24334597030005333133342润滑系统 机床的主轴轴承由润滑脂润滑，主轴箱内的齿轮通过摆线泵进行润滑。X、Y、Z轴滚珠丝杠、各滑动导轨通过自动润滑泵进行润滑。 图5-10 机床润滑系统原理图1-油泵；2-密封圈；3-扣压式B型高压管； 4-扩口三通管接口；5-Z向导轨润滑点； 6-Z向丝杠润滑点；7-X丝杠润滑点； 8-Y向丝杠润滑点；9-X、Y向导轨润滑点 1234567893气动回路 机床的主轴变速、刀具的松开和夹紧均由气动系统来控制。12345612主轴变速刀具放松1-过滤器；2-开关型压力表；3-二位五通双电控电磁阀；4-二位五通单电控电磁阀；5、6-单向节流阀图5-11 机床的气动原理图气源
