CN103624294B - 一种摇臂钻床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钻床领域，具体为一种摇臂钻床。该摇臂钻床的工作台固定在底座上的一端，内立柱固定在底座的另一端，在内立柱上套有外立柱，摇臂的一端为摇臂套筒，摇臂套筒套装在外立柱外侧，摇臂套筒与外立柱通过配套使用的摇臂升降丝杠和升降丝母形成丝杠丝母配合结构，外立柱顶部的减速箱体带动中设置立柱夹紧装置、摇臂升降保险装置；摇臂一端的摇臂套筒外端部开口，该部位设置摇臂夹紧装置，摇臂的上、下侧均设置母线，上、下侧母线采用双曲线；主轴变速箱安装在摇臂的摇臂导轨上，主轴变速箱中设置主变速电磁离合器。采用本发明后，可以达到增加性能、结构简化、易造、宜用、节能、轻松操作的目的。

Description

一种摇臂钻床

技术领域

本发明涉及钻床领域，具体为一种摇臂钻床。

背景技术

摇臂钻床是一种孔加工设备，可以用来钻孔、扩孔、铰孔、攻丝及修刮端面等多种形式的加工。摇臂钻床各部位夹紧结构，可以分为液压结构和机械结构，摇臂钻床操作方便、灵活，适用范围广，具有典型孔加工性能，特别适用于单件或批量生产中带有多孔的大、中、小型零件的孔加工，是一般机械加工车间常见的机床。

如图1(b)所示，摇臂钻床主要由底座1、外立柱8、摇臂升降减速箱9、主轴变速箱15、工作台23、传统内立柱24、传统摇臂25、传统摇臂导轨26等部分组成，工作台23固定在底座1上的一端，传统内立柱24固定在底座1上的另一端，传统内立柱根部108的高度为480mm，在传统内立柱24上套有外立柱8，外立柱8与传统内立柱24之间通过配套的轴承和轴承滚柱联接，外立柱8可绕传统内立柱24轻松回转±180度。传统摇臂25的一端为摇臂套筒6，摇臂套筒6套装于外立柱8外侧，摇臂套筒6与外立柱8通过配套使用的摇臂升降丝杠12和升降丝母13形成丝杠丝母配合结构，通过外立柱8顶部的摇臂升降减速箱9带动，使摇臂套筒6可以沿外立柱8做上下移动。摇臂升降丝杠12与外立柱8连成一体，升降丝母13固定在传统摇臂25上，传统摇臂25与外立柱8一起绕传统内立柱24回转。

主轴变速箱15是一个复合部件，由主传动电动机、主轴和主轴传动机构、进给和变速机构、机床的操作机构等部分组成。主轴变速箱15安装在传统摇臂25侧面的传统摇臂导轨26（水平导轨）上，可以通过主轴变速箱15前面的手轮21操作，使主轴变速箱15在传统摇臂导轨26上沿传统摇臂25移动。

当进行加工时，由外立柱8、主轴变速箱15、变速箱夹紧装置17、传统内立柱24等将主轴变速箱15紧固在传统摇臂导轨26上，而外立柱8紧固在传统内立柱24上，传统摇臂25紧固在外立柱8上，然后进行钻削加工。钻削加工时，主轴变速箱15的主轴输出端的钻头一边进行旋转切削的同时，一边进行纵向进给，其运动形式为包括：摇臂钻床的主运动和摇臂钻床的辅助运动，其中：

摇臂钻床的主运动包括：（1）摇臂钻床主轴的旋转运动；（2）摇臂钻床主轴的纵向进给。摇臂钻床的辅助运动包括：（1）摇臂沿外立柱垂直移动；（2）主轴变速箱沿摇臂导轨水平方向的移动；（3）摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。

由于传统摇臂钻床的传统摇臂25下侧母线均为上扬型直线27，这样会提高传统摇臂25上的传统摇臂导轨26在空间的高度，为了确保正常的加工高度，需要降低传统内立柱根部108的高度，使传统内立柱根部108的高度降至480mm，造成内、外立柱刚性的降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种摇臂钻床，达到增加性能、结构简化、易造、宜用、节能、轻松操作的目的。

本发明的技术方案是：

一种摇臂钻床，该摇臂钻床包括底座、内立柱、摇臂、外立柱、减速箱体、主轴变速箱及工作台，具体结构如下：

工作台固定在底座上的一端，内立柱固定在底座的另一端，在内立柱上套有外立柱，摇臂的一端为摇臂套筒，摇臂套筒套装在外立柱外侧，摇臂套筒与外立柱通过配套使用的摇臂升降丝杠和升降丝母形成丝杠丝母配合结构，外立柱顶部的减速箱体带动中设置立柱夹紧装置、摇臂升降保险装置；摇臂一端的摇臂套筒外端部开口，该部位设置摇臂夹紧装置，摇臂的上、下侧均设置母线，上、下侧母线采用双曲线；主轴变速箱安装在摇臂的摇臂导轨上，主轴变速箱中设置主变速电磁离合器。

所述的摇臂钻床，主轴变速箱包括主轴双速电动机、加强型主轴，主轴变速箱的顶部安装主轴双速电动机，主轴变速箱的底部安装加强型主轴，主轴变速箱前面设有进给刻度盘、主轴进给定程装置、手动进给保险装置位置、定程开关盒、手轮，主轴变速箱的侧面设置变速箱夹紧装置，主轴变速箱的加强型主轴与底座上的工作台相对应。

所述的摇臂钻床，摇臂夹紧装置包括：右摇臂夹紧部分、左摇臂夹紧部分、丝杆、联接器、减速电动机、电机座、锁紧螺栓、上增力杆、丝母、滑块、导向座、下增力杆、摇臂套筒弹力开口、右摇臂夹紧支架、左摇臂夹紧支架，具体结构如下：

摇臂套筒外端的突出处通过摇臂套筒弹力开口分为右摇臂夹紧部分、左摇臂夹紧部分，两部分相对设置，在右摇臂夹紧部分和左摇臂夹紧部分外侧分别设置右摇臂夹紧支架和左摇臂夹紧支架，右摇臂夹紧支架与右摇臂夹紧部分外形匹配，左摇臂夹紧支架与左摇臂夹紧部分的外形匹配，右摇臂夹紧部分、左摇臂夹紧部分、右摇臂夹紧支架和左摇臂夹紧支架均为对称结构，在右摇臂夹紧部分和左摇臂夹紧部分之间对称设置上增力杆和下增力杆；

左摇臂夹紧支架、左摇臂夹紧部分的一端与上增力杆通过锁紧螺栓连接，左摇臂夹紧支架、左摇臂夹紧部分的另一端与下增力杆通过锁紧螺栓连接；右摇臂夹紧支架、右摇臂夹紧部分的一端与上增力杆通过锁紧螺栓连接，右摇臂夹紧支架、右摇臂夹紧部分的另一端与下增力杆通过锁紧螺栓连接；从而，形成上下两对锁紧结构；

在摇臂夹紧装置中心部分穿设丝杆、减速电动机、丝母、滑块及联接在夹紧架上的导向座，导向座的一端与右摇臂夹紧支架连接，导向座的另一端设置滑块、丝母，丝杆的一端与减速电动机的输出端通过联接器连接，丝杆的另一端与丝母、滑块配合。

所述的摇臂钻床，增力杆两侧设有两个行程开关行程控制开关Ⅰ、行程控制开关Ⅱ。

所述的摇臂钻床，立柱夹紧装置安装于的减速箱体中，立柱夹紧装置包括：增刀臂、锁紧螺母、横轴、减速电动机、齿轮联轴器、内齿联轴器、丝杆、行程开关、推力轴承、弹簧板、轴承座、压力轴承、支承向心球轴承、回转滚柱，具体结构如下：

外立柱的顶部设置减速箱体，外立柱通过轴承座中的压力轴承、支承向心球轴承以及外立柱内侧下端的回转滚柱与内立柱传动连接；内立柱穿过外立柱伸至减速箱体中，内立柱的伸出端与减速箱体中的增力臂通过锁紧螺母连接；减速箱体中设置增力臂、减速电动机，增力臂的一端与减速箱体铰接，增力臂的另一端与减速电动机铰接；减速电动机的输出端通过齿轮联轴器、内齿联轴器连接丝杆的一端，丝杆的另一端连接推力轴承，减速电动机的一侧设置行程开关。

所述的摇臂钻床，主变速箱中的主变速电磁离合器包括：传动轴、正转齿轮、正反齿轮、正转电磁离合器、反转电磁离合器、电机齿轮、反转齿轮、中间齿轮、刹车电磁离合器，具体结构如下：

主轴变速箱内集成三部电磁离合器：正转电磁离合器、反转电磁离合器和刹车电磁离合器，主轴变速箱顶部的主轴变速双速电动机采用双速电动机，主轴变速双速电动机的电机输出轴上设置电机齿轮，电机齿轮分别与正转电磁离合器上设置的齿轮、反转电磁离合器上设置的齿轮相啮合，正转电磁离合器的传动轴上设置正转齿轮，反转电磁离合器的安装轴上设置中间齿轮和刹车电磁离合器，正转齿轮与中间齿轮相对设置并啮合。

所述的摇臂钻床，手动进给保险装置包括：动力输入轴、手动调整螺套、压套、内摩擦片、外摩擦片、花键套、摩擦片座、进给蜗杆轴，具体结构如下：

动力输入轴上安装花键套和摩擦片座，花键套的外侧设置内摩擦片、外摩擦片于摩擦片座上，内摩擦片、外摩擦片顶部设置手动调整螺套、压套，摩擦片座安装于进给电磁离合器顶部，进给电磁离合器安装于进给蜗杆轴上，进给蜗杆轴一端与动力输入轴的一端相对应。

所述的摇臂钻床，主轴进给定程装置包括：定程开关盒、进给电磁离合器、调整垫板、行程开关、行程开关轮、定位轮、进给刻度盘，具体结构如下：

进给刻度盘侧面设有凹口，所述凹口处设置定位轮，定程开关盒中设置配套使用的调整垫板、行程开关、行程开关轮，行程开关设置于调整垫板上，行程开关轮设置行程开关一侧，定位轮与行程开关轮相对应。

所述的摇臂钻床，摇臂升降保险装置安装于减速箱体内，包括：压套、手动调整螺栓、内摩擦片、外摩擦片、齿轮摩擦片座、花键套，具体结构如下：

摇臂升降丝杠上安装花键套和齿轮摩擦片座，花键套的外侧设置内摩擦片、外摩擦片于齿轮摩擦片座上，内摩擦片、外摩擦片顶部设置垫和压套，压套通过手动调整螺栓安装于摇臂升降丝杠的顶端。

所述的摇臂钻床，主轴变速箱采用加强型主轴头结构，该结构包括：主轴套、内缩式主轴头部、推力球轴承、圆锥孔双列圆柱滚子轴承、调整垫、主轴锥孔，其余尾部均同于传统主轴头结构，具体结构如下：

主轴套的一端带有主轴凸缘，主轴凸缘处开设大口径内孔，内缩式主轴头部带有锥度的一端伸至主轴套的大口径内孔中，内缩式主轴头部与主轴套通过推力球轴承、圆锥孔双列圆柱滚子轴承配合，内缩式主轴头部中心开设主轴锥孔，主轴锥孔的一端位于主轴凸缘的中心处。

本发明的优点和有益效果是：

1.本发明是一种机电一体化独特创新的摇臂钻床，使产品具有增加性能、结构简化、易造、宜用、节能、轻松操作的特点。

2.本发明中摇臂上、下侧母线为双曲线（见图1（a）），由于双曲线可以降低摇臂导轨在空间的高度，从而可以增加内立柱根部的高度，用以增加立柱的刚性，外形呈美观的流线型。

3.本发明在摇臂钻床上采用双速电动机，双速电动机可实现主变速高低转速的切换，既可增加变速档次，又省时省力，按动电钮瞬间即可。这样，在工作负荷较小时可转为低功率挡，即可避免始终使用高功率挡长时间工作，以达到节能、减排、低碳的效果，且操作灵活，一触即现。

4.本发明采用成熟的减速电动机技术（见图2、图3），摇臂钻床的内立柱、外立柱夹紧及摇臂夹紧，传统型液压夹紧结构复杂，本发明采用现成的减速电动机技术，实现上述两部位的夹紧，简单、可靠，易制造。

5.本发明采用电磁离合器的成熟技术（见图4），在主变速箱内设置四部电磁离合器，主变速正反转切换采用三部电磁离合器，分别为：正转、反转、刹车。全部联锁动作在一个集成块内，控制整个动作在0.3～0.5秒内完成（可调整），此结构代替原整个液压系统来完成的正反转切换动作。

6.本发明设钻孔、攻螺纹切换及钻孔、攻螺纹定程（见图5），由于进给及正反转均采用电磁离合器完成，本发明在进给刻度盘上设一行程开关，此结构既代替几十年来摇臂钻床复杂的机械定程结构，又新增了自动攻丝退回功能，安全可靠。

7.本发明进给保险及摇臂升降保险装置（见图5、图6），两处保险装置均采用手动调整摩擦片，结构简单，可靠，以简代繁。

8.本发明采用内缩式强力主轴（见图7（a）），代替传统悬伸式主轴头结构（见图7（b））。强力主轴由于主轴头部采用圆锥孔双列圆柱滚子轴承，使主轴锥孔内缩至前轴承内，故而减少主轴及工具的悬伸长度，极大增加了主轴的切削刚性，提高了机床的加工精度。使机床更适用模具制造业和锚具制造业的使用。

附图说明

图1(a)-图1(b)为摇臂钻床新旧造型外观结构示意图。其中，

图1(a)为本发明摇臂钻床；图中，1底座；2内立柱；3摇臂夹紧装置；4进给刻度盘；5主轴进给定程装置；6摇臂套筒；7摇臂；8外立柱；10立柱夹紧装置；11摇臂升降保险装置；12摇臂升降丝杠；13升降丝母；14主轴双速电动机；15主轴变速箱；16手动进给保险装置；17变速箱夹紧装置；18摇臂导轨；19双曲线；20定程开关盒；21手轮；22加强型主轴；23工作台；107内立柱根部；55减速箱体。

图1(b)为传统摇臂钻床；图中，1底座；6摇臂套筒；8外立柱；9摇臂升降减速箱；12摇臂升降丝杠；13升降丝母；15主轴变速箱；17变速箱夹紧装置；21手轮；23工作台；24传统内立柱；25传统摇臂；26传统摇臂导轨；27上扬型直线；108传统内立柱根部。

图2.摇臂夹紧装置示意图。图中，图中，28左摇臂夹紧部分；29丝杆；30联接器；31减速电动机；32电机座；33锁紧螺栓；34上增力杆；35丝母；36滑块；37导向座；38行程控制开关Ⅰ；39行程控制开关Ⅱ；40螺钉；41固定销；42下增力杆；43摇臂套筒弹力开口；44右摇臂夹紧支架；45左摇臂夹紧支架；83右摇臂夹紧部分。

图3本发明内立柱、外立柱夹紧装置示意图。图中，2内立柱；8外立柱；46增刀臂；47锁紧螺母；48横轴；49减速电动机；50齿轮联轴器；51内齿联轴器；52丝杆；53行程开关；54推力轴承；55减速箱体；56弹簧板；57轴承座；58压力轴承；59支承向心球轴承；60回转滚柱。

图4.本发明主变速箱中主变速电磁离合器的配置示意图。图中，14主轴双速电动机；61向心球轴承；62传动轴；63正转齿轮；64正反齿轮；65正转电磁离合器；66反转电磁离合器；67轴承；68电机齿轮；69反转齿轮；70轴承；71中间齿轮；72刹车电磁离合器；73轴承。

图5(a)-图5(b).本发明主轴进给定程装置及手动进给保险装置示意图。其中，图5(a)为主视图；图5(b)为俯视图。图中，4进给刻度盘；20定程开关盒；74动力输入轴；75手动调整螺套；76压套；77进给电磁离合器；78内摩擦片；79外摩擦片；80花键套；81摩擦片座；82进给蜗杆轴；84调整垫板；85行程开关；86行程开关轮；87定位轮。

图6.本发明摇臂进给及摇臂升降保险装置示意图。图中，12摇臂升降丝杠；89压套；90手动调整螺栓；91垫；92内摩擦片；93外摩擦片；94齿轮摩擦片座；95花键套。

图7(a)-图7(b).本发明加强型主轴头结构与传统式主轴头结构示意图。其中，

图7(a)为本发明加强型主轴头结构；图中，96主轴套；97内缩式主轴头部；98推力球轴承；99圆锥孔双列圆柱滚子轴承；100调整垫；101主轴锥孔；109主轴凸缘。

图7(b)为传统主轴头结构。图中，102主轴套；103推力球轴承；104向心球轴承；105悬伸的主轴头部；106主轴锥孔。

具体实施方式

1.如图1(a)和图3所示，摇臂钻床主要由底座1、内立柱2、摇臂7、外立柱8、减速箱体55、主轴变速箱15及工作台23等部分组成，具体结构如下：

工作台23固定在底座1上的一端，内立柱2固定在底座1的另一端，内立柱根部107的高度为600mm，在内立柱2上套有外立柱8，外立柱8可绕内立柱2回转±180度。摇臂7的一端为摇臂套筒6，摇臂套筒6套装在外立柱8外侧，摇臂套筒6与外立柱8通过配套使用的摇臂升降丝杠12和升降丝母13形成丝杠丝母配合结构，通过外立柱8顶部的减速箱体55带动，使摇臂套筒6可以沿外立柱8做上下移动，减速箱体55中设置立柱夹紧装置10、摇臂升降保险装置11。为了便于将摇臂7一端的摇臂套筒6固定于外立柱8上，摇臂套筒6的外端部开口，该部位设置摇臂夹紧装置3。摇臂升降丝杠12与外立柱8连成一体，升降丝母13固定在摇臂7上，摇臂7与外立柱8一起绕内立柱2回转。

主轴变速箱15是一个复合部件，由主轴双速电动机14、加强型主轴22和主轴传动机构（见图4）、进给和变速机构、机床的操作机构等部分组成，主轴变速箱15的顶部安装主轴双速电动机14，主轴变速箱15的底部安装加强型主轴22，主轴变速箱15前面设有进给刻度盘4、主轴进给定程装置5、手动进给保险装置位置16、定程开关盒20、手轮21，主轴变速箱15的侧面设置变速箱夹紧装置17。主轴变速箱15安装在摇臂7的摇臂导轨18（水平导轨）上，可以通过主轴变速箱15前面的手轮21操作，使主轴变速箱15在摇臂导轨18上沿摇臂7直线移动，主轴变速箱15的加强型主轴22与底座1上的工作台23相对应。工作时，工件置于工作台23上或底座1上加工，或使摇臂7转出底座1平面外扩大加工范围。从而，使摇臂钻床在一个圆柱形立体空间中任意位置上做垂直孔钻削加工。

当进行加工时，由变速箱夹紧装置17将主变轴速箱15紧固在摇臂的摇臂导轨18上，而外立柱8通过立柱夹紧装置10（见图3）紧固在内立柱2上，摇臂7通过在摇臂套筒6外端部位上安装的摇臂夹紧装置3（见图2）紧固在外立柱8上，然后进行钻削加工。钻削加工时，主轴变速箱15的主轴输出端的钻头一边进行旋转切削的同时，一边进行纵向进给，通过主轴进给定程装置5和定程开关盒20控制进给量。

本发明中，为了增加摇臂钻床系统加工强度，摇臂7的上、下侧均设置母线，上、下侧母线采用双曲线19，由于双曲线19可以降低摇臂7的摇臂导轨18在空间的高度，从而可以增加内立柱根部107的高度到600mm，外立柱8套装于内立柱2上，可以大幅增加内、外立柱的支撑刚性。本发明中，行程开关可以为机械式限位开关或接近开关等常用的行程开关。

2.如图1(a)和图2所示，摇臂夹紧装置3主要包括：右摇臂夹紧部分83、左摇臂夹紧部分28、丝杆29、联接器30、减速电动机31、电机座32、锁紧螺栓33（4个）、上增力杆34、丝母35、滑块36、导向座37、行程控制开关Ⅰ38、行程控制开关Ⅱ39、螺钉40、固定销41、下增力杆42、摇臂套筒弹力开口43、右摇臂夹紧支架44、左摇臂夹紧支架45等，具体结构如下：

摇臂套筒6外端的突出处通过摇臂套筒弹力开口43分为右摇臂夹紧部分83、左摇臂夹紧部分28，两部分相对设置，在右摇臂夹紧部分83和左摇臂夹紧部分28外侧分别设置右摇臂夹紧支架44和左摇臂夹紧支架45，右摇臂夹紧支架44与右摇臂夹紧部分83外形匹配，左摇臂夹紧支架45与左摇臂夹紧部分28的外形匹配，右摇臂夹紧部分83、左摇臂夹紧部分28、右摇臂夹紧支架44和左摇臂夹紧支架45均为对称结构，在右摇臂夹紧部分83和左摇臂夹紧部分28之间对称设置上增力杆34和下增力杆42；

左摇臂夹紧支架45、左摇臂夹紧部分28的一端与上增力杆34通过锁紧螺栓33连接，左摇臂夹紧支架45、左摇臂夹紧部分28的另一端与下增力杆42通过锁紧螺栓33连接；右摇臂夹紧支架44、右摇臂夹紧部分83的一端与上增力杆34通过锁紧螺栓33连接，右摇臂夹紧支架44、右摇臂夹紧部分83的另一端与下增力杆42通过锁紧螺栓33连接；从而，形成上下两对锁紧结构。

在摇臂夹紧装置3中心部分穿设丝杆29、减速电动机31、丝母35、滑块36及联接在右摇臂夹紧支架44上的导向座37，导向座37的一端与右摇臂夹紧支架44连接，导向座37的另一端设置滑块36、丝母35，减速电动机31通过电机座32由螺钉40、固定销41，联接于左摇臂夹紧支架45一端的固定平面处。丝杆29的一端与减速电动机31的输出端通过联接器30连接，丝杆29的另一端与丝母35、滑块36螺纹配合，通过该丝杆29、丝母35配合结构，减速电动机31带动左摇臂夹紧部分28和右摇臂夹紧部分83夹紧外立柱8或与外立柱8分开。

工作时，当减速电动机31正转或反转运转时，即通过联接器30、丝杆29转动，可推、拉丝母35、滑块36在导向座37内做直线运动，推动上增力杆34，下增力杆42摆动，通过杠杆作用增力，拉动四个锁紧螺栓33，从而使左摇臂夹紧支架45、右摇臂夹紧支架44两部分做分离或靠拢移动，以达到摇臂套筒在外柱上实现夹紧或松开动作。夹紧力的大小是通过调整移动增力杆两侧的两个行程开关行程控制开关Ⅰ38、行程控制开关Ⅱ39来实现。

3.如图3所示，用于夹紧内立柱2、外立柱8的立柱夹紧装置10安装于图1的减速箱体55中，主要包括：增刀臂46、锁紧螺母47、横轴48、减速电动机49（6IKA-S）、齿轮联轴器50、内齿联轴器51、丝杆52、行程开关53、推力轴承54、弹簧板56、轴承座57、压力轴承58、支承向心球轴承59、回转滚柱60等，具体结构如下：

外立柱8的顶部设置减速箱体55，外立柱8通过轴承座57中的压力轴承58、支承向心球轴承59以及外立柱8内侧下端的回转滚柱60与内立柱2传动连接。在内立柱2、外立柱8松开状态时，通过轴承座57顶部、内立柱2外侧的弹簧板56支撑于减速箱体55，使外立柱8相对轻松回转。内立柱2穿过外立柱8伸至减速箱体55中，内立柱2的伸出端与减速箱体55中的增力臂46通过锁紧螺母47连接；减速箱体55中设置增力臂46、减速电动机49，增力臂46的一端与减速箱体55铰接，增力臂46的另一端与减速电动机49铰接。减速电动机49的输出端通过齿轮联轴器50、内齿联轴器51连接丝杆52的一端，丝杆52的另一端连接推力轴承54，减速电动机49的一侧设置行程开关53。从而，通过减速电动机49带动推力轴承54，对减速箱体55施加压力，进一步将外立柱8压向内立柱2，由内立柱2、外立柱8之间相对应的锁紧斜面锁紧，锁紧力的大小靠调整行程开关53来实现，此时摇臂钻床进入工作状态。

4.如图1、图4所示，主变速箱15中主变速电磁离合器主要包括：向心球轴承61、传动轴62、正转齿轮63、正反齿轮64、正转电磁离合器65（DLM3）、反转电磁离合器66（DLM3）、轴承67、电机齿轮68、反转齿轮69、轴承70、中间齿轮71、刹车电磁离合器72（DLM3）、轴承73等，具体结构如下：

主轴变速箱15内集成三部电磁离合器：正转电磁离合器65、反转电磁离合器66和刹车电磁离合器72，主轴变速箱15顶部的主轴双速电动机14采用双速电动机，主轴双速电动机14的电机输出轴上设置电机齿轮68，电机齿轮68分别与正转电磁离合器65上设置的正反齿轮64、反转电磁离合器66上设置的反转齿轮69相啮合，正转电磁离合器65的传动轴62上设置正转齿轮63，反转电磁离合器66的安装轴上设置中间齿轮71和刹车电磁离合器72，正转齿轮63与中间齿轮71相对设置并啮合。其中，传动轴62两端分别通过向心球轴承61与主变速箱15配合，反转电磁离合器66的安装轴两端分别通过轴承67、轴承70和轴承73与主变速箱15配合。

当电机齿轮68为逆时针转动时，如正转电磁离合器65接通，则传动轴62顺时针转动。当正转电磁离合器65断电瞬间，刹车电磁离合器72工作0.3秒，随即断电（此时各传动轴已停止转动），反转电磁离合器66立刻接通，通过中间齿轮71动力传给齿轮63，传动轴62作反向转动。

5.如图1、图5(a)-图5(b)所示，手动进给保险装置16主要包括：动力输入轴74、手动调整螺套75、压套76、内摩擦片78、外摩擦片79、花键套80、摩擦片座81、进给蜗杆轴82等，具体结构如下：

进给电磁离合器77安装于图1主轴变速箱15中的进给刻度盘4、主轴进给定程装置5、手调进给保险装置16、定程开关盒20处，动力输入轴74上安装花键套80和摩擦片座81，花键套80的外侧设置内摩擦片78、外摩擦片79于摩擦片座81上，内摩擦片78、外摩擦片79顶部设置手动调整螺套75、压套76，摩擦片座81安装于进给电磁离合器77顶部，进给电磁离合器77安装于进给蜗杆轴82上，进给蜗杆轴82一端与动力输入轴74的一端相对应。用手旋动手动调整螺套75，通过压套76，对内摩擦片78、外摩擦片79施加压力，当进给蜗杆轴82扭矩超负荷时，摩擦片打滑，进给停止，以保护进给机构。

主轴进给定程装置5主要包括：定程开关盒20、进给电磁离合器77（DLM3）、调整垫板84、行程开关85、行程开关轮86、定位轮87、进给刻度盘4等，具体结构如下：

进给刻度盘4侧面设有凹口，所述凹口处设置定位轮87，定程开关盒20中设置配套使用的调整垫板84、行程开关85、行程开关轮86，行程开关85设置于调整垫板84上，行程开关轮86设置行程开关85一侧，定位轮87与行程开关轮86相对应。

进给刻度盘4凹口处外设一可用手移动或固定的定位轮87，当转动进给刻度盘4（进给刻度盘4上刻有加工深度刻线，图示为停止进给状态）预定好进给深度时，锁紧定位轮87，即可机动进给。当定位轮87随进给刻度盘4机动进给，并压上行程开关轮86时，进给电磁离合器77即断开，进给停止。当设定为定程攻螺纹时，定位轮87压上行程开关轮86时，主轴传动箱15中的三部电磁离合器（见图4正转电磁离合器65、反转电磁离合器66、刹车电磁离合器72）连续工作主轴反转退回。

6.如图6所示，摇臂升降保险装置11安装于图1的减速箱体55内，主要包括：压套89、手动调整螺栓90、垫91、内摩擦片92、外摩擦片93、齿轮摩擦片座94、花键套95等，具体结构如下：

摇臂升降丝杠12上安装花键套95和齿轮摩擦片座94，花键套95的外侧设置内摩擦片92、外摩擦片93于齿轮摩擦片座94上，内摩擦片92、外摩擦片93顶部设置垫91和压套89，压套89通过手动调整螺栓90安装于摇臂升降丝杠12的顶端。当手动旋转手动调整螺栓90时，由压套89通过垫91压向内摩擦片92、外摩擦片93，来调整摇臂升降丝杠12可承受的扭矩大小，通过摇臂升降试验后确定压套89的压力，如遇意外摇臂7无法升降时（即摇臂升降丝杠12超扭矩工作时），摩擦片即打滑，用以保护升降装置。

7.如图7(a)所示，本发明加强型主轴头结构主要包括：大口径主轴套96、内缩式主轴头部97、推力球轴承98、圆锥孔双列圆柱滚子轴承99、调整垫100、主轴锥孔101等，其余尾部均同于传统主轴头结构，具体结构如下：

主轴套96的一端带有主轴凸缘109，主轴凸缘109处开设大口径内孔，内缩式主轴头部97带有锥度的一端伸至大口径主轴套96的大口径内孔中，内缩式主轴头部97与大口径主轴套96通过推力球轴承98、圆锥孔双列圆柱滚子轴承99配合，推力球轴承98、圆锥孔双列圆柱滚子轴承99与内缩式主轴头部97之间设置调整垫100，内缩式主轴头部97中心开设主轴锥孔101，主轴锥孔101的一端位于主轴凸缘109的中心处。本实施例中，由于主轴套96与内缩式主轴头部97配合一端的主轴凸缘109外径加大，使内缩式主轴头部97伸至大口径主轴套96中的长度增加，内缩式主轴头部97伸至主轴套96中的部分为Φ65mm至Φ40mm直径逐渐变小的锥度结构。

本发明的主要特点为：增大主轴套96外露端的直径，增大内缩式主轴头部97中圆锥孔双列圆柱滚子轴承99的直径，增大推力球轴承98的规格，使内缩式主轴头部97、主轴锥孔101内缩至高强度的圆锥孔双列圆柱滚子轴承99内孔中，从而极大的减小了内缩式主轴头部97的悬伸长度，提高了主轴的刚性。主轴的前轴承由于采用了负荷能力很高的圆锥孔双列圆柱滚子轴承99，使主轴可承受更大的负荷且提高了工作稳定性和加工精度。

如图7(b)所示，传统型摇臂钻床的主轴头结构主要包括：主轴套102、推力球轴承103、向心球轴承104、悬伸的主轴头部105、主轴锥孔106等，具体结构如下：

主轴套102与悬伸的主轴头部105的外径相同，主轴套102与悬伸的主轴头部105之间通过推力球轴承103、向心球轴承104配合，主轴锥孔106位于主轴套102的外部。

将图7(a)与图7(b)比较可见，同样规格的主轴，传统悬伸的主轴头部105的前轴承向心球轴承104以及前轴颈大大小于本发明加强型主轴头的内缩式主轴头部97（见图7（a）），且用于安装工具的主轴锥孔106向前延长，加大了悬伸的主轴头部105的悬伸长度，使切削刚性降低。

以Z3050规格为例，将两种主轴所采用主轴头的承载能力比较，见下表：

结果表明，本发明机电一体化独特创新的摇臂钻床，具有增加性能、结构简化、易造、宜用、节能、轻松操作的特点，具体如下：

一、整机外型改变

摇臂上、下侧母线为双曲线，传统型为上扬型。见图1。由于双曲线可以降低摇臂导轨在空间的高度，从而增加立柱根部的高度，用以增加立柱的刚性。

二、在摇臂钻床上采用双速电动机

采用双速电动机实现主变速高低转速的切换，既可增加变速档次，又省时省力，按动电钮瞬间即可。这样本发明在大部分使用时间，负荷在70%以下时（钻孔在下时），可用功率为2.2kw的绿色节能挡工作。当遇负载超70%时（钻孔在以上时），再选用功率为2.8kw的红色强力挡工作。这样即可避免始终使用高功率状态下工作，以达到节能、减排、低碳的效果，且操作灵活，一触即现。

三、采用成熟的小型减速机技术

摇臂钻床的内立柱、外立柱夹紧及摇臂夹紧，传统型液压夹紧结构复杂，本发明采用现成的小型减速机技术，实现上述两部位的夹紧，简单、可靠，易制造。见图2、图3。

四、采用电磁离合器的成熟技术

（1）本发明采用电磁离合器四部，主变速正反转切换采用三部电磁离合器，分别为：正转、刹车、反转。工作过程：正转电磁离合器接通工作时，刹车及反转电磁离合器断电。当指令为反转工作时，正转电磁离合器断电的同时，刹车电磁离合器接通0.3秒后断电，主轴可瞬间降速、停车，反转电磁离合器工作，实现反转。电磁离合器全部联锁动作在一个集成块内，整个动作在0.3～0.5秒内完成（可调整），此结构代替原整个液压系统来完成的正反转切换动作，见图4。

（2）钻孔、攻丝切换及钻孔、攻丝定程，由于进给及正反转均采用电磁离合器完成，本发明在进给刻度盘上设一行程开关，当主轴工作进给至预定深度时，碰撞已调定的行程开关：①当转换开关调至钻孔工作挡时，进给电磁离合器断电，主轴即停止进给，手动退回（主轴仍转动），见图4、图5。②当转换开关调至攻丝工作挡时，即刻启动主变速三部电磁离合器，主轴反转自动退回。此结构既代替几十年来摇臂钻床复杂的机械定程结构，又新增了自动攻丝退回功能。

五、改进进给保险及摇臂升降保险装置

两处保险装置均采用手动调整摩擦片，结构简单，可靠，以简代繁。见图5、图6。

六、采用强力型主轴头结构

本发明采用内缩式强力主轴头结构，代替传统外露式主轴头结构。由于主轴头部采用3182113圆锥孔双列圆柱滚子轴承，使工具锥尾内缩至前轴承内，故而减少主轴及工具的悬伸长度，极大增加了主轴的切削刚性，提高了机床的加工精度。使机床更适用模具制造业和锚具制造的使用，见图7。

Claims (9)

1.一种摇臂钻床，其特征在于，该摇臂钻床包括底座、内立柱、摇臂、外立柱、减速箱体、主轴变速箱及工作台，具体结构如下：

工作台固定在底座上的一端，内立柱固定在底座的另一端，在内立柱上套有外立柱，摇臂的一端为摇臂套筒，摇臂套筒套装在外立柱外侧，摇臂套筒与外立柱通过配套使用的摇臂升降丝杠和升降丝母形成丝杠丝母配合结构，外立柱顶部的减速箱体中设置立柱夹紧装置、摇臂升降保险装置；摇臂一端的摇臂套筒外端部开口，该摇臂套筒外端部开口部位设置摇臂夹紧装置，摇臂的上、下侧均设置母线，上、下侧母线采用双曲线；主轴变速箱安装在摇臂的摇臂导轨上，主轴变速箱中设置主变速电磁离合器；

主轴变速箱包括主轴双速电动机、加强型主轴，主轴变速箱的顶部安装主轴双速电动机，主轴变速箱的底部安装加强型主轴，主轴变速箱前面设有进给刻度盘、主轴进给定程装置、手动进给保险装置位置、定程开关盒、手轮，主轴变速箱的侧面设置变速箱夹紧装置，主轴变速箱的加强型主轴与底座上的工作台相对应。

2.按照权利要求1所述的摇臂钻床，其特征在于，摇臂夹紧装置包括：右摇臂夹紧部分、左摇臂夹紧部分、丝杆、联接器、减速电动机、电机座、锁紧螺栓、上增力杆、丝母、滑块、导向座、下增力杆、摇臂套筒弹力开口、右摇臂夹紧支架、左摇臂夹紧支架，具体结构如下：

摇臂套筒外端的突出处通过摇臂套筒弹力开口分为右摇臂夹紧部分、左摇臂夹紧部分，两部分相对设置，在右摇臂夹紧部分外侧设置右摇臂夹紧支架，在左摇臂夹紧部分外侧设置左摇臂夹紧支架，右摇臂夹紧支架与右摇臂夹紧部分外形匹配，左摇臂夹紧支架与左摇臂夹紧部分的外形匹配，右摇臂夹紧部分、左摇臂夹紧部分、右摇臂夹紧支架和左摇臂夹紧支架各自为对称结构，在右摇臂夹紧部分和左摇臂夹紧部分之间对称设置上增力杆和下增力杆；

左摇臂夹紧支架、左摇臂夹紧部分的一端与上增力杆通过锁紧螺栓连接，左摇臂夹紧支架、左摇臂夹紧部分的另一端与下增力杆通过锁紧螺栓连接；右摇臂夹紧支架、右摇臂夹紧部分的一端与上增力杆通过锁紧螺栓连接，右摇臂夹紧支架、右摇臂夹紧部分的另一端与下增力杆通过锁紧螺栓连接；从而，形成上下两对锁紧结构；

在摇臂夹紧装置中心部分穿设丝杆、减速电动机、丝母、滑块及联接在右摇臂夹紧支架上的导向座，导向座的一端与右摇臂夹紧支架连接，导向座的另一端设置滑块、丝母，丝杆的一端与减速电动机的输出端通过联接器连接，丝杆的另一端与丝母、滑块配合。

3.按照权利要求1所述的摇臂钻床，其特征在于，下增力杆两侧设有两个行程开关：行程控制开关Ⅰ、行程控制开关Ⅱ。

4.按照权利要求1所述的摇臂钻床，其特征在于，立柱夹紧装置安装于减速箱体中，立柱夹紧装置包括：增力臂、锁紧螺母、横轴、减速电动机、齿轮联轴器、内齿联轴器、丝杆、行程开关、推力轴承、弹簧板、轴承座、压力轴承、支承向心球轴承、回转滚柱，具体结构如下：

外立柱的顶部设置减速箱体，外立柱通过轴承座中的压力轴承、支承向心球轴承以及外立柱内侧下端的回转滚柱与内立柱传动连接；内立柱穿过外立柱伸至减速箱体中，内立柱的伸出端与减速箱体中的增力臂通过锁紧螺母连接；减速箱体中设置增力臂、减速电动机，增力臂的一端与减速箱体铰接，增力臂的另一端与减速电动机铰接；减速电动机的输出端通过齿轮联轴器、内齿联轴器连接丝杆的一端，丝杆的另一端连接推力轴承，减速电动机的一侧设置行程开关。

5.按照权利要求1所述的摇臂钻床，其特征在于，主变速箱中的主变速电磁离合器包括：传动轴、正转齿轮、正反齿轮、正转电磁离合器、反转电磁离合器、电机齿轮、反转齿轮、中间齿轮、刹车电磁离合器，具体结构如下：

主轴变速箱内集成三部电磁离合器：正转电磁离合器、反转电磁离合器和刹车电磁离合器，主轴变速箱顶部的主轴变速双速电动机采用双速电动机，主轴变速双速电动机的电机输出轴上设置电机齿轮，电机齿轮分别与正转电磁离合器上设置的齿轮、反转电磁离合器上设置的齿轮相啮合，正转电磁离合器的传动轴上设置正转齿轮，反转电磁离合器的安装轴上设置中间齿轮和刹车电磁离合器，正转齿轮与中间齿轮相对设置并啮合。

6.按照权利要求1所述的摇臂钻床，其特征在于，手动进给保险装置包括：动力输入轴、手动调整螺套、压套、内摩擦片、外摩擦片、花键套、摩擦片座、进给蜗杆轴，具体结构如下：

动力输入轴上安装花键套和摩擦片座，花键套的外侧设置内摩擦片、外摩擦片于摩擦片座上，内摩擦片、外摩擦片顶部设置手动调整螺套、压套，摩擦片座安装于进给电磁离合器顶部，进给电磁离合器安装于进给蜗杆轴上，进给蜗杆轴一端与动力输入轴的一端相对应。

7.按照权利要求1所述的摇臂钻床，其特征在于，主轴进给定程装置包括：定程开关盒、进给电磁离合器、调整垫板、行程开关、行程开关轮、定位轮、进给刻度盘，具体结构如下：

进给刻度盘侧面设有凹口，所述凹口处设置定位轮，定程开关盒中设置配套使用的调整垫板、行程开关、行程开关轮，行程开关设置于调整垫板上，行程开关轮设置行程开关一侧，定位轮与行程开关轮相对应。

8.按照权利要求1所述的摇臂钻床，其特征在于，摇臂升降保险装置安装于减速箱体内，包括：压套、手动调整螺栓、内摩擦片、外摩擦片、齿轮摩擦片座、花键套，具体结构如下：

摇臂升降丝杠上安装花键套和齿轮摩擦片座，花键套的外侧设置内摩擦片、外摩擦片于齿轮摩擦片座上，内摩擦片、外摩擦片顶部设置垫和压套，压套通过手动调整螺栓安装于摇臂升降丝杠的顶端。

9.按照权利要求1所述的摇臂钻床，其特征在于，主轴变速箱采用加强型主轴头结构，该结构包括：主轴套、内缩式主轴头部、推力球轴承、圆锥孔双列圆柱滚子轴承、调整垫、主轴锥孔，其余尾部均同于传统主轴头结构，具体结构如下：

主轴套的一端带有主轴凸缘，主轴凸缘处开设大口径内孔，内缩式主轴头部带有锥度的一端伸至主轴套的大口径内孔中，内缩式主轴头部与主轴套通过推力球轴承、圆锥孔双列圆柱滚子轴承配合，内缩式主轴头部中心开设主轴锥孔，主轴锥孔的一端位于主轴凸缘的中心处。