數(shù)控鉆銑床自動換刀的伺服鉆孔動力頭結(jié)構(gòu)
圖中，1. 圓齒輪箱 2. 機架 3. 伺服電機Ⅰ 4. 驅(qū)動軸 5. 圓齒輪箱定位盤 6. 惰 輪定位盤 7. 惰輪安裝盤 8. 鉆削主軸 9. 主動錐齒輪 10. 從動錐齒輪 11. 惰輪 12. 缺口 Ⅰ 13. 定位氣缸Ⅰ 14. 插板Ⅰ 15. 缺口Ⅱ 16. 插板Ⅱ 17. 定位氣缸Ⅱ 18. 伺服電機Ⅱ 19. 同步帶輪Ⅰ 20. 同步帶輪Ⅱ 21. 同步帶Ⅰ 22. 伺服電機Ⅲ 23. 同步帶輪Ⅲ 24. 同步 帶輪Ⅳ 25. 同步帶Ⅱ。
包括 ：機架 2、通過軸承水平轉(zhuǎn)動安裝于機架 2 中的 圓齒輪箱 1、沿圓周方向均布設(shè)置并轉(zhuǎn)動安裝于圓齒輪箱 1 中的若干鉆削主軸 8、用于驅(qū)動 圓齒輪箱 1 相對機架 2 轉(zhuǎn)動的圓齒輪箱驅(qū)動裝置以及鉆削主軸驅(qū)動裝置，各個鉆削主軸 8 的軸線與圓齒輪箱 1 的軸線相垂直，當(dāng)圓齒輪箱驅(qū)動裝置驅(qū)動圓齒輪箱 1 轉(zhuǎn)動至一鉆削主 軸 8 處于豎直向下的狀態(tài)時，該鉆削主軸 8 與鉆削主軸驅(qū)動裝置驅(qū)動連接，且圓齒輪箱 1 通 過圓齒輪箱鎖止裝置鎖止固定。當(dāng)需要在型鋼上進行相應(yīng)孔徑的鉆孔時，圓齒輪箱驅(qū)動裝 置驅(qū)動圓齒輪箱 1 轉(zhuǎn)動，直至安裝有相應(yīng)鉆頭的鉆削主軸 8 處于豎直向下狀態(tài)，此時通過圓 齒輪箱 1 圓齒輪箱鎖止裝置鎖止固定，主軸驅(qū)動裝置驅(qū)動該鉆削主軸 8 轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)鉆孔 工作。由于一個動力頭可以驅(qū)動若干鉆削主軸 8 進行轉(zhuǎn)動鉆孔，因此方便了多鉆孔直徑的 加工，大大縮短了更換鉆頭的時間，提高了工作效率。由于各個鉆削主軸 8 通過一個主軸驅(qū) 動裝置驅(qū)動，因此只有一個鉆削主軸 8 旋轉(zhuǎn)，其余鉆削主軸 8 不選擇，因此避免了能量的無 謂消耗，充分發(fā)揮了電機能量，也避免了無謂的零件磨損。
圓齒輪箱驅(qū)動裝置可以為如下結(jié)構(gòu)，其包括安裝于機架 2 上的伺服電機Ⅲ 22.安 裝于伺服電機Ⅲ 22 輸出軸上的同步帶輪Ⅲ 23 以及安裝于圓齒輪箱 1 上的同步帶輪Ⅳ 24.同步帶Ⅱ 25 傳動連接于同步帶輪Ⅲ 23 以及同步帶輪Ⅳ 24.伺服電機Ⅲ 22 轉(zhuǎn)動通過同步帶Ⅱ 25 帶動圓齒輪箱 1 轉(zhuǎn)動實現(xiàn)各個鉆削主軸工位的旋轉(zhuǎn)切換。進一步的，圓齒輪箱 鎖止裝置可以為如下結(jié)構(gòu)，其包括安裝于機架 2 上的若干定位氣缸Ⅱ 17、安裝于定位氣缸 Ⅱ 17 上活塞桿頭端的插板Ⅱ 16 以及安裝于圓齒輪箱 1 上的圓齒輪箱定位盤 5.圓齒輪箱 定位盤 5 沿圓周方向均布設(shè)置有若干缺口Ⅱ 15.當(dāng)圓齒輪箱 1 旋轉(zhuǎn)到位后，定位氣缸Ⅱ 17 推動插板Ⅱ 16 插入相對應(yīng)的缺口Ⅱ 15 中，因此實現(xiàn)圓齒輪箱 1 旋轉(zhuǎn)到位后的鎖止固定。
鉆削主軸驅(qū)動裝置為如下結(jié)構(gòu)，通過軸承轉(zhuǎn)動安裝于圓齒輪箱 1 中的 驅(qū)動軸 4、安裝于機架 2 中且連接于驅(qū)動軸 4 的伺服電機Ⅰ 3、安裝于驅(qū)動軸 4 頭端的主動 錐齒輪 9、通過軸承轉(zhuǎn)動安裝于驅(qū)動軸 4 上的惰輪安裝盤 7、轉(zhuǎn)動安裝于惰輪安裝盤 7 上的 惰輪 11 以及安裝于各個鉆削主軸尾端的從動錐齒輪 10.機架 2 上安裝有伺服電機Ⅱ 18. 伺服電機Ⅱ 18 的輸出軸上安裝有同步帶輪Ⅰ 19.同步帶輪Ⅱ 20 與惰輪安裝盤 7 同軸固 定，同步帶Ⅰ 21 傳動連接于同步帶輪Ⅰ 19 以及同步帶輪Ⅱ 20.伺服電機Ⅰ 3 轉(zhuǎn)動驅(qū)動 驅(qū)動軸 4 帶動主動錐齒輪 9 轉(zhuǎn)動，當(dāng)一鉆削主軸 8 處于豎直向下的狀態(tài)時，伺服電機Ⅱ 18 驅(qū)動惰輪安裝盤 7 轉(zhuǎn)動至惰輪 11 分別與該鉆削主軸 8 上的從動錐齒輪 10 以及主動錐齒輪 9 相嚙合，惰輪 11 的位置通過惰輪鎖止裝置鎖止固定。此時伺服電機Ⅰ 3 輸出動力即可傳 遞至對應(yīng)的鉆削主軸 8 轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)鉆孔工作。惰輪鎖止裝置可以為如下結(jié)構(gòu)，其包括惰輪安 裝盤 7 同軸固定的惰輪定位盤 6、安裝于機架 2 上的若干定位氣缸Ⅰ 13 以及安裝于定位氣 缸Ⅰ 13 活塞桿頭端的插板Ⅰ 14.惰輪定位盤 6 沿圓周方向均布設(shè)置有若干缺口Ⅰ 12.當(dāng) 惰輪 11 分別與相應(yīng)的從動錐齒輪 10 以及主動錐齒輪 9 相嚙合時，定位氣缸Ⅰ 13 推動相應(yīng) 的插板Ⅰ 14 插入對應(yīng)的缺口Ⅰ 12 中，實現(xiàn)將惰輪定位盤 6 的位置鎖止固定。
鉆削主軸 8 可以有四個，其相互呈十字狀轉(zhuǎn)動安裝于圓齒輪箱 1 中。四個鉆削動 力頭已基本滿足多鉆孔直徑的加工需求。
伺服鉆孔動力頭作為現(xiàn)代機械加工中的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)設(shè)計對于提高加工精度、效率和自動化程度具有至關(guān)重要的作用。以下是對伺服鉆孔動力頭結(jié)構(gòu)構(gòu)成的詳細(xì)分析。
一、引言
伺服鉆孔動力頭是一種集成了伺服電機、控制系統(tǒng)、傳動機構(gòu)以及鉆削機構(gòu)于一體的先進加工設(shè)備。它通過伺服電機的精確控制，實現(xiàn)對工件的高精度鉆孔加工。本文將詳細(xì)闡述伺服鉆孔動力頭的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，包括控制系統(tǒng)、傳動機構(gòu)、鉆削機構(gòu)以及輔助機構(gòu)等部分。
二、伺服鉆孔動力頭的結(jié)構(gòu)構(gòu)成
控制系統(tǒng)
伺服鉆孔動力頭的控制系統(tǒng)是整個設(shè)備的核心，它負(fù)責(zé)接收指令、發(fā)出控制信號以及監(jiān)控設(shè)備運行狀態(tài)。控制系統(tǒng)一般由控制器、驅(qū)動器、編碼器以及相應(yīng)的接口電路組成。
（1）控制器：控制器是控制系統(tǒng)的核心部件，它負(fù)責(zé)接收來自上位機的指令，根據(jù)指令要求發(fā)出控制信號，驅(qū)動伺服電機按照預(yù)定的軌跡和速度運動。控制器一般采用高性能的數(shù)字信號處理器（DSP）或現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）等芯片，具有高速運算、高精度控制以及強大的數(shù)據(jù)處理能力。
（2）驅(qū)動器：驅(qū)動器是連接控制器和伺服電機的關(guān)鍵部件，它將控制器發(fā)出的控制信號轉(zhuǎn)換為伺服電機可以識別的驅(qū)動信號，驅(qū)動伺服電機按照預(yù)定的軌跡和速度運動。驅(qū)動器一般采用PWM（脈寬調(diào)制）技術(shù)，可以實現(xiàn)對伺服電機的精確控制。
（3）編碼器：編碼器用于檢測伺服電機的位置和速度信息，將檢測到的信息反饋給控制器，以便控制器對伺服電機進行精確控制。編碼器一般采用光電式或磁電式傳感器，具有高精度、高可靠性和高抗干擾能力等特點。
（4）接口電路：接口電路用于連接控制器、驅(qū)動器、編碼器等部件，實現(xiàn)它們之間的數(shù)據(jù)交換和通信。接口電路一般采用標(biāo)準(zhǔn)的通信協(xié)議和接口規(guī)范，如RS-232、RS-485、CAN等，以確保設(shè)備之間的兼容性和穩(wěn)定性。
傳動機構(gòu)
傳動機構(gòu)是伺服鉆孔動力頭的重要組成部分，它負(fù)責(zé)將伺服電機的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為鉆削機構(gòu)所需的直線運動或旋轉(zhuǎn)運動。傳動機構(gòu)一般由伺服電機、減速機構(gòu)、聯(lián)軸器、導(dǎo)軌以及絲杠等部件組成。
（1）伺服電機：伺服電機是傳動機構(gòu)的動力源，它根據(jù)控制器的指令驅(qū)動傳動機構(gòu)進行運動。伺服電機一般采用永磁同步電機或交流伺服電機等類型，具有高精度、高響應(yīng)速度和高可靠性等特點。
（2）減速機構(gòu)：減速機構(gòu)用于降低伺服電機的轉(zhuǎn)速并增加其輸出扭矩，以滿足鉆削機構(gòu)對運動速度和扭矩的要求。減速機構(gòu)一般采用行星輪系、蝸輪蝸桿等結(jié)構(gòu)形式，具有傳動效率高、結(jié)構(gòu)緊湊和承載能力大等特點。
（3）聯(lián)軸器：聯(lián)軸器用于連接伺服電機和減速機構(gòu)，傳遞扭矩和運動。聯(lián)軸器一般采用彈性聯(lián)軸器或剛性聯(lián)軸器等類型，具有傳遞效率高、安裝方便和可靠性高等特點。
（4）導(dǎo)軌和絲杠：導(dǎo)軌和絲杠用于實現(xiàn)鉆削機構(gòu)的直線運動或旋轉(zhuǎn)運動。導(dǎo)軌一般采用高精度直線導(dǎo)軌或滾動導(dǎo)軌等類型，具有定位精度高、運動平穩(wěn)和承載能力強等特點；絲杠一般采用滾珠絲杠或梯形絲杠等類型，具有傳動效率高、定位精度高和可靠性高等特點。
鉆削機構(gòu)
鉆削機構(gòu)是伺服鉆孔動力頭的核心部件之一，它負(fù)責(zé)實現(xiàn)對工件的鉆孔加工。鉆削機構(gòu)一般由鉆頭、主軸、夾具以及冷卻液系統(tǒng)等部件組成。
（1）鉆頭：鉆頭是鉆削機構(gòu)的關(guān)鍵部件之一，它直接接觸工件進行鉆孔加工。鉆頭一般采用硬質(zhì)合金或高速鋼等材料制成，具有耐磨、耐高溫和切削性能優(yōu)良等特點。鉆頭的形狀和尺寸根據(jù)加工需求進行選擇和設(shè)計。
（2）主軸：主軸是鉆削機構(gòu)的旋轉(zhuǎn)部件之一，它負(fù)責(zé)帶動鉆頭進行旋轉(zhuǎn)運動。主軸一般采用高精度軸承和伺服電機進行驅(qū)動和控制，具有旋轉(zhuǎn)精度高、響應(yīng)速度快和承載能力大等特點。主軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向可以根據(jù)加工需求進行調(diào)整和控制。
（3）夾具：夾具用于固定工件并使其與鉆頭保持一定的位置和角度關(guān)系。夾具一般采用氣動或液壓夾緊方式，具有夾緊力大、夾緊精度高和操作方便等特點。夾具的結(jié)構(gòu)和尺寸根據(jù)工件形狀和尺寸進行選擇和設(shè)計。
（4）冷卻液系統(tǒng)：冷卻液系統(tǒng)用于在鉆孔加工過程中提供冷卻液以降低鉆頭和工件的溫度，保證加工質(zhì)量和延長鉆頭的使用壽命。冷卻液系統(tǒng)一般由冷卻液箱、泵、管道和噴嘴等部件組成，可以根據(jù)加工需求進行選擇和配置。
輔助機構(gòu)
輔助機構(gòu)是伺服鉆孔動力頭中不可少的部分，它們?yōu)樵O(shè)備的正常運行提供必要的支持和保障。輔助機構(gòu)一般包括防護罩、潤滑系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等部分。
（1）防護罩：防護罩用于保護設(shè)備和操作人員的安全，防止飛濺的切削液和切屑對設(shè)備和人員造成傷害。防護罩一般采用鋼板或塑料等材料制成，具有結(jié)構(gòu)堅固、防護效果好和便于觀察等特點。
（2）潤滑系統(tǒng)：潤滑系統(tǒng)用于為設(shè)備的傳動機構(gòu)和運動部件提供必要的潤滑和冷卻條件，以保證其正常運行和延長使用壽命。潤滑系統(tǒng)一般采用油潤滑或脂潤滑方式，可以根據(jù)設(shè)備的工作條件和要求進行選擇和配置。
（3）電氣系統(tǒng)：電氣系統(tǒng)用于為設(shè)備的控制系統(tǒng)和傳動機構(gòu)提供電力支持和控制信號傳輸。電氣系統(tǒng)一般包括電源、開關(guān)、繼電器、指示燈等部件，可以根據(jù)設(shè)備的功能和性能要求進行選擇和配置。
三、總結(jié)與展望
伺服鉆孔動力頭作為一種先進的加工設(shè)備，其結(jié)構(gòu)設(shè)計對于提高加工精度、效率和自動化程度具有至關(guān)重要的作用。本文詳細(xì)闡述了伺服鉆孔動力頭的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，包括控制系統(tǒng)、傳動機構(gòu)、鉆削機構(gòu)以及輔助機構(gòu)等部分，并對每個部分的功能和特點進行了分析和說明。未來，隨著制造業(yè)的不斷發(fā)展和技術(shù)的進步，伺服鉆孔動力頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計和性能將不斷優(yōu)化和提升，為制造業(yè)的發(fā)展注入新的動力。
鉆孔動力頭是一個集動力頭的主運動、進給運動和控制裝置于一體的鉆削動力頭，為了實現(xiàn)其外形 的緊湊，本動力頭采用主軸嵌入氣缸結(jié)構(gòu)，主軸與活塞桿同心，活塞桿是空心的。里面裝有進口的滾動軸 承，以提高主軸的回轉(zhuǎn)精度，主軸安裝在軸承上，由同步帶通過花鍵與電機連接，氣缸體固定在托架上， 活塞桿上裝有液壓精密穩(wěn)速器和行程調(diào)整螺釘，通過調(diào)整螺釘碰撞限位開關(guān)，實現(xiàn)動力頭主軸的復(fù)位。 鉆孔動力頭的結(jié)構(gòu)是怎樣構(gòu)成的呢？具體介紹如下：
（1）控制系統(tǒng)
氣壓式鉆孔動力頭的進給運動采用了壓縮空氣為動力源，其進給運動的控制也采用了氣動控制系統(tǒng)，由一個二位五通氣控閥、一個機動閥、二個手動閥，若干個節(jié)流閥和兩個外部控制氣源口組成，結(jié)構(gòu)緊湊，具有手動和遠(yuǎn)距離控制操作功能及原位、前位信號和復(fù)位信號保護功能。動力頭快進行程和工進行程可通過擋鐵連續(xù)可調(diào)。
（2）主運動
氣動自動進給鉆削動力頭的主運動采用三相異步電機驅(qū)動，經(jīng)同步齒形帶及花鍵軸將電機的轉(zhuǎn)矩傳遞給主軸，不同的主軸轉(zhuǎn)速可由更換不同的同步齒形帶輪來實現(xiàn)。由于動力頭的主運動采用電機驅(qū)動，主軸的轉(zhuǎn)速特性好，輸出功率和轉(zhuǎn)矩大，能適應(yīng)于多軸鉆削和較大孔徑的加工工況。
（3）進給運動
由于氣壓傳動具有動作反應(yīng)快、環(huán)境的適應(yīng)性好、結(jié)構(gòu)簡單、體積小等優(yōu)點，并能實現(xiàn)無級調(diào)速，工作壽命長，動力源來源方便，因此，動力頭的進給運動采用壓縮空氣作為動力源。考慮到空氣的可壓縮性，載荷變化時動力頭的運動的平穩(wěn)性較差，工進速度的調(diào)整和控制采用液壓調(diào)速器來實現(xiàn)，動力頭的快進和快退速度分別用排氣節(jié)流閥來調(diào)整。
鉆孔動力頭多功能鉆機主要由可分離式的雙動力頭、高穩(wěn)定性履帶式樁架和先進的液壓電氣控制系統(tǒng)構(gòu)成，配置套管螺旋鉆桿及潛孔錘等組合鉆具，可進行多功能、多用途施工，鉆孔動力頭特別是能在卵石漂石層及堅硬巖層等復(fù)雜地層率鉆孔，成樁孔徑、孔壁形狀規(guī)整、質(zhì)量好，垂直精度高，施工無泥漿污染,是一種環(huán)保型的樁工機械新產(chǎn)品和新工藝。
關(guān)鍵詞：鉆孔動力頭，攻絲動力頭，多軸器，鉆削動力頭
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