数控钻床布局形式及功能特点

数控钻床是数字控制为主的孔加工机床。在数控机床的发展过程中，数控钻床的出现是比较早的。50年代末，我国已有几种数控钻床的雏形。美国普拉特惠特尼公司在1961年就成批生产Tape-O-Matic数控钻床。它也是数控钻床的最早产品。此后，美国、日本等的公司也陆续生产数控钻床，数控转塔钻床等产品。

数控钻床按其布局形式及功能特点可分为数控立式钻床、钻削中心、印刷线路板数控钻床，数控深孔钻床及其它大型数控钻床等。

2.1.1数控立式钻床

数控立式钻床是在普通立式钻床的基础上发展起来的，可以完成钻，扩，铰，攻丝等多道工序。适用于孔间距离有精度要求的零件的中小批量生产。它一般带有两坐标数控十字型工作台，被加工零件装夹在工作台上可进行两坐标移动，其控制系统一般是点位控制系统。属于经济型数控，价格便宜。

2.1.2钻削中心

钻削中心是在3坐标数控立式钻床的基础上增加转塔刀库及自动换刀机构而成的

采用无级调速的主轴电动机，可实现自动变换主轴转速，可以进行钻、扩、铰、锪、攻丝等加工工序，而且，可以完成具有直线和圆弧插补的轮廓控制铣削。

由于一般中小型零件大多需要几把刀具来加工，故增加自动换刀装置并同时自动变换主轴转速。可减轻劳动强度，减少换刀时间，既提高了机床的自动化程度，又提高了生产率。

由于用轮廓控制数控系统代替了点位控制数控系统。可进行具有直线和圆弧插补功能的铣削加工，于钻铣联合加工的零件。

根据换刀原理及机床结构的不同，目前钻削中心分为单立柱式玉双立柱式两种。多立柱式的换刀方式是在砖塔中径布置6或8根主轴，由转塔回转实现主轴转换及自动换刀。

由于转塔中需要布置多根主机，并由主轴主传动，分度，定位等机构。由于转塔头结构复杂，加工困难，还有尺寸限制，主轴刚性受到影响，各主轴间的位置精度也不理想，因此多主轴式钻削中心存在上述一些问题，很多厂家了单轴式钻削中心，它是在同一根主轴上自动换装有各种刀具的刀柄实现自动换刀，并采用转塔式刀库，克服了多轴式的缺点。

2.1.3印刷线路板数控钻床

印刷线路板数控钻床是一种专门用来加工印刷线路板的钻孔机床。

2.1.4其它大型数控钻床

对于某些大型零件，在一般数控钻床，钻削中心上无法加工。故使用大型数控钻床。由于该设计的钻床是要求钻妃的直径为，且工件为的盘形零件，工件高度为，属大型多孔零件，加工所需刀雎较少，且不频繁换刀，孔距精度要求不太高，故设计成龙门式数控 钻床，其也可完成钻、扩、铰、攻丝等多道工序。

2.2数控钻床功能组成及各部件方案论证

数控钻床一般包括以下几个部分：（1）、主机 包括床身，立柱，工作台，和主轴箱等机械部件（2）、数控系统（3）、驱动装置（4）、其它辅助装置，如冷却系统，防护罩，排屑器。

2.2.1数控系统总体方案确定

2.2.1.1系统运动方式的确定

数控统的运动方式可分为点位控制系统，点们直线系统，连续控制系统。点位控罅系统只能够实现由一个位置到另一个位置的移动，在移动过程中不进行任何加工。连续控制系统要求工作台或刀具沿各个坐标轴的运动有的运动关系。数控钻床在工作台移动过程中钻头并不进行钻孔加工，回此数控装置可采用点位控制方式。点位系统的要求是定位，定位精度。

2.2.1.2伺服系统的选择

开环控制系统没有检测反馈部件，不能纠正系统的传动误差。但其结构简单，调整维修方便，在速度和精度要求不太高的场合广泛应用。

闭环控制系统在机床移动部件上装有检测反馈元件来检测实际位移，能补偿系统的传动误差，伺服控制，调试复杂，系统造价高。

由于该机床是加工敢距精度有要求但不太高的零件，采用开环控制系统。精度要求满足，结构简单，调整维修容易，可降低机床造价。并采用步进电机作为伺服电机。

2.2.1.3执行机构传动方式确定

为数控系统的传动精度和工作台平稳性，通常提出低摩擦，低质量，高刚度，无间隙，高谐振，以及由适宜阻尼比的要求。为满足低摩擦，尽量传动间隙的要求。本设计横梁采用滚珠丝杠螺母传动副。为提高系统的传动刚度，加工精度，丝杠支撑设计成两端轴向固定，并加预拉伸的结构。

2.2.2主机部分总体方案确定

2.2.2.1工作台

工作台是数控机床的重要部件，其形式尺寸往往表现机床的规格和性能。工作台有矩形，回转形式，以及倾斜成各种角度的工作台等三种。由于该机床是加工大型盘形零件。故采用回转工作台。并采用开环控制。其定们精度由控制系统决定。开环系统中的数控转台由传动系统，间隙装置，及蜗轮夹紧装置等组成。

2.2.2.2床身

采用龙门式结构。由两立柱，顶梁，横梁，工作台，主轴箱等组成。其钻孔的位置定们分别由主轴箱沿横梁的横向移动和工作台的转动来实现。横梁可沿两个立柱的导轨上下调整位置，以适应不同高度的加式需要。这种布局形式由两个立柱，顶梁和床身构成龙门框架式结构，主轴中心线的悬身距离也很小，所以刚度较高，可提高加工精度。

2.2.2.3主轴箱

带有刀具的主轴箱的垂直移动为Z坐标。采用步进电机驱动。其旋转主运动采用交流电机驱动，可变换主轴转速，以适应钻孔直径改变的需要。