3.6　钻床

3.6.1　钻床加工的工艺范围

钻床主要是用钻头在工件上钻削直径不大、精度要求较低的内孔，同时还加工外形复杂、没有对称回转轴线工件上的孔，如箱体、支架、杠杆等零件上的单孔或孔系。此外还可进行扩孔、铰孔、攻螺纹等加工。在钻床上加工时，工件一般固定不动，刀具旋转形成主运动，同时沿轴向移动完成进给运动，钻床的加工方法如图3-48所示。

3.6.2　钻床的类型

钻床的进给量用主轴每转一转时，主轴的轴向移动量来表示， 钻床的主要参数是最大钻孔直径。

常用钻床的主要类型有台式钻床、立式钻床、摇臂钻床三种。

1.台式钻床

台式钻床（如图3-49所示）简称台钻，是一种体积小巧，操作简便，通常安装在专用工作台上使用的小型孔加工机床。台式钻床钻孔直径一般在13mm以下，最大不超过25mm。其主轴变速一般通过改变三角带在塔型带轮上的位置来实现，主轴进给靠手动操作。

台式钻床是一台应用广泛的台钻。电动机通过五级变速带轮，使主轴可变五种转速，头架可在圆立柱上面上下移动，并可绕圆立柱中心转到任意位置进加工，调整到适当位置后用手柄锁紧。如头架要放低进给，先把保险环调节到适当位置。用紧定螺钉把它锁紧，然后放松手柄，靠头架自重落到保险环境，再把手柄扳紧。工作台可在圆立柱上下移动，并可绕立柱转动到任意位置。当松开锁紧螺钉时，工作台在垂直平面还可左右倾斜45°，工件较小时，可放在工作台上钻孔，当工件较大时，可把工作台转开，直接放在钻床底面上钻孔。

这种台钻灵活性较大，转速高，生产效率高，使用方便，因而是零件加工、装配和修理工作中常用的设备之一。但是由于构造简单，变速部分直接用带轮变速，转速较高，一般在400r/min 以上，所以有些特殊材料或工艺需用低速加工的不适用。

台式钻床主要用于中小型零件钻孔、扩孔、绞孔、攻螺纹、刮平面等技工车间和机床修配车间，与国内外同类型机床比较，具有功率小、刚度高、精度高、刚性好、操作方便、易于维护的特点。把精密弹性夹头的振动精度调节到0.01mm以下，就可以进行玻璃等材料1mm以下的精密孔加工。

2.立式钻床

立式钻床是应用较广的一种钻床，其特点是将主轴箱和工作台安置在立柱上，主轴垂直布置，位置固定不变。在立式钻床上加工完一个孔再钻另一孔时，需要移动工件，使刀具与另一个孔对准。这对大而笨重的零件，控制很不方便。立式钻床的自动化程度一般较低，立式钻床仅适用于加工单件、小批生产中的中、小型零件，在大批大量生产中通常为组合钻床所代替。多轴立式钻床是立式钻床的一种，可对孔进行不同内容的加工或同时加工多个孔，大大提高了生产效率。

图3-50是立式钻床的外形图。主轴箱3中装有主运动和进给运动变速机构、主轴部件以及操纵机构等。加工时，主轴箱固定不动，主轴随同主轴套筒在主轴箱中作直线进给运动。利用装在主轴箱上的进给操纵机构5，可以使主轴实现手动快速升降、手动进给和接通、断开机动进给。被加工工件通过夹具或直接装夹在工作台上。工作台和主轴箱都装在方形立柱4的垂直导轨上，并可上下调整位置，以适应加工不同高度的工件。立式钻床加工前，须先调整工件在工作台上的位置，使被加工孔中心线对准刀具轴线。加工时，工件固定不动，主轴在套筒中旋转并与套筒一起作轴向进给。工作台和主轴箱可沿立柱导轨调整位置，以适应不同高度的工件。

立式钻床作为钻床的一种，也是比较常见的金属切削机床，有着应用广泛、精度高的特点。

（1）可实现立、卧铣两种加工功能。

（2）立式主轴套筒具有手动和微动两种进给。

（3）工作台导轨副超音频淬火后磨削。

（4）工作台分三种机动进给方式：A型为三向；C型为单向；D型为两向。

3.摇臂钻床

摇臂钻床（如图3-51所示）是一种摇臂可绕立柱回转和升降，主轴箱又可在摇臂上作水平移动的钻床。 由此主轴很容易地被调整到所需的加工位置上，这就为在单件、小批生产中，加工大而重的工件上的孔带来了很大的方便。

摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成。内立柱固定在底座的一端，在它的外面套有外立柱，外立柱可绕内立柱回转360°。摇臂的一端为套筒，它套装在外立柱作上下移动。由于丝杠与外立柱连成一体，而升降螺母固定在摇臂上，因此摇臂不能绕外立柱转动，只能与外立柱一起绕内立柱回转。主轴箱是一个复合部件，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。主轴箱安装在摇臂的水平导轨上，可以通过手轮操作，使其在水平导轨上沿摇臂移动。

当进行加工时，由特殊的加紧装置将主轴箱紧固在摇臂导轨上，而外立柱紧固在内立柱上，摇臂紧固在外立柱上，然后进行钻削加工。钻削加工时，钻头一边进行旋转切削，一边进行纵向进给，其运动形式如下：

（1）摇臂钻床的主运动为主轴的旋转运动；

（2）进给运动为主轴的纵向进给；

（3）辅助运动有摇臂沿外立柱的垂直移动，主轴箱沿摇臂长度方向的移动，摇臂与外立柱一起绕内立柱的回转运动。

摇臂钻床操作方便、灵活，适用范围广，具有典型性，特别适用于单件或批量生产带有多孔大型零件的孔加工。

3.6.3　Z3040型摇臂钻床主要部件结构

1.主轴部件

图3-52为Z3040型摇臂钻床主轴部件结构。主轴1由深沟球轴承和推力球轴承支承在主轴套筒2内，并作旋转主运动。套筒外圆的一侧铣有齿条，由齿轮传动，连同主轴一起作轴向进给运动。主轴的旋转运动由主轴箱内的齿轮，经主轴尾部的花键传入，而该传动齿轮则由轴承直接支承在主轴箱箱体上，使主轴卸荷。这样既可减少140主轴的弯曲变形，又可使主轴移动轻便。主轴的前端有4号莫氏锥孔，用于装夹刀具，还有两个扁尾孔，用于传递转矩和卸下刀具。

钻床的主轴部件是垂直安装的，为了平衡其重力并使主轴升降轻便，故设有平衡装置。所示的主轴部件采用弹簧凸轮平衡装置。平衡装置由凸轮9、压力弹簧8和链条5等组成。当主轴部件上下移动时，弹簧8的压缩量随之改变，弹簧力也随之变化。由于链条5绕在凸轮9上，凸轮曲线使链条对凸轮的拉力作用线位置发生相应变化，即力臂增长或减短，从而使主轴部件重力和弹簧力保持恒定的平衡力矩，所以，主轴部件在任何位置上都能处于平衡状态。用螺钉11调整弹簧的压缩量以调整平衡力大小。

2.立柱

Z3040型摇臂钻床立柱（图3-53），由圆柱形内外双层立柱组成。内立柱5用螺钉紧固在底座1上，外立柱3上部由深沟球轴承6和推力球轴承7支承，下部内外立柱之间由滚柱链支承在内立柱上。摇臂4以其一端的套筒套在外立柱上，并用导键连接（图3-53中未示出）。调整主轴位置时，松开夹紧机构，摇臂和外立柱一起绕内立柱转动，同时，摇臂又可相对外立柱作升降运动，摇臂转到所需位置后，夹紧机构产生的向下夹紧力迫使平板弹簧8变形，外立柱向下移动并压紧在圆锥面A上，依靠锥面间的摩擦力将外立柱压紧在内立柱上。