H钢三维数控钻孔机床的液压进给动力头设计

　　0 前言

　　随着钢结构在工业与民用建筑中的广泛应用，H钢的钻孔加工已成为钢结构行业中的关键技术之一。笔者在《液压与气动》04年第2期《H钢的三维数控钻孔机床的液压系统》一文中通过H钢的钻孔工艺性以及加工过程的分析，提出了总体结构设计方案，本文不再赘述。根据总体结构设计要求机床应配置l台立式和2台卧式液压进给动力头。众所周知，动力头是机床的重要动力部件，在一般的机床设计中，动力头只能提供机床的主运动，其进给运动是由与之相配套的液压或机械滑台来实现的。这样势必会对机床结构设计与制造带来较大的困难。因此笔者在消化吸收国外先进技术的基础上，根据三维钻孔位置与机床结构特点，对立式与卧式动力头，分别采用不同的设计形式，满足了总体设计要求。图l所示为外置液压缸进给驱动的立式动力头结构示意图。从图中可以看出外置液压缸式动力头，结构较复杂、体积大，但可以实现较大的进给行程，立式钻孔正好满足了机床的要求。图2为内置液压缸进给驱动的卧式动力头示意图。内置液压缸式动力头结构紧凑、体积小，但进给行程小。

　　1．主轴2．端盖3．轴承4．主轴箱体5．箱体6．同步带轮7．同步带8．电

　　机9．液压缸1O．滑块11．滑座

　　图l 外置液压缸进给驱动的立式动头示意图

　　1 液压进给动力头的主要结构特点

　　本文以卧式液压进给钻削动力头为例来加以分析。该动力头由主运动、进给运动和控制系统三部分组成。结构见图2。

　　(1)主运动

　　主运动由三相异步电动机驱动，经同步齿形带通过花键轴将电机的转矩传递给主轴。主轴的转速通过变频调速来实现。

　　(2)进给运动

　　由于液压传动具有进给动力大、反应速度快、可以实现无级调速等优点，因此采用液压驱动来实现钻削进给运动。由于H钢在定位装夹时，左动力头随夹具的推进而随之推进，钻头已经逼近工件，因此不需要再作快速进给，动力头进给的作用即对工件进行切削进给(工进)，一般钢板最厚在30ram左右，我们设计行程为50mm，因此完全能满足加工需要。

　　(3)控制系统

　　采用2位4通电磁换向阀控制液压动力头的进给运动机床待机时，能保证动力头(液压缸)处于退回状态。采用单向调速阀调节进给速度，详细可参考文献[3]。液压缸的进退通过安装在动力头上的接近开关控制，图2中没有表达。

　　(4)机械结构特点

　　为了实现结构紧凑，设计中采取电动机与主轴同侧布置；液压缸活塞与活塞杆一体；活塞杆中心装有主轴，液压进给时，主轴随活塞杆的推进作直线运动；同时，电动机通过同步齿形带和花键套将转矩传递给主轴。由于花键套是通过一对轴承支承的，因此皮带的拉力不会传递给主轴，这样有利于保持主轴轴承精度和提高寿命。