深孔組合鉆床的工藝穩(wěn)定性改造

摘 要：原深孔組合鉆床的加工精度和剛性不能滿足生產(chǎn)要求，故障率高，工序尺寸經(jīng)常超差，達(dá)不到精度要求。在分析了加工誤差產(chǎn)生的原因后，對(duì)設(shè)備進(jìn)行了改造，增強(qiáng)了傳動(dòng)效率，提高了主軸部分的剛性，整體的工藝穩(wěn)定性能得到提升。

關(guān)鍵詞：組合鉆床；帶傳動(dòng)；主軸；切屑

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.007

0 前言

某公司在生產(chǎn)中主要加工箱體零件，作為某工序的一部分，需要使用一臺(tái)非標(biāo)準(zhǔn)的組合鉆床加工箱體零件上的5個(gè)孔。該箱體零件單面多孔[1]，材料為HT250， 5個(gè)孔位于箱體的同一側(cè)面，其尺寸和分布位置如圖 （a）所示。圖1中K1、K2、……K5分別為5個(gè)孔的中心位置，孔徑為Φ5±0.31mm，每孔深度50mm，每小時(shí)加工50件。主要技術(shù)指標(biāo)是精度應(yīng)達(dá)到IT8-IT9，表面粗糙度為Ra3.2-1.6。

在使用原深孔組合鉆床[2]加工時(shí)發(fā)現(xiàn)，機(jī)床[3]自身的性能不穩(wěn)定，無(wú)法正常生產(chǎn)。

1 原組合鉆床需要改進(jìn)的地方

經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪，對(duì)原組合鉆床工藝穩(wěn)定性差的原因進(jìn)行了分析，有以下幾個(gè)方面：

（1）帶傳動(dòng)方式帶來(lái)的問(wèn)題。在原帶傳動(dòng)方案中，使用多楔帶，通過(guò)帶傳動(dòng)方式，采用了一臺(tái)電機(jī)的主動(dòng)帶輪來(lái)帶動(dòng)5個(gè)從動(dòng)帶輪，打滑嚴(yán)重， 5個(gè)主軸的動(dòng)力不足。

（2）主軸的徑向跳動(dòng)問(wèn)題。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪發(fā)現(xiàn)，主軸徑向跳動(dòng)過(guò)大、其原因應(yīng)為原組合鉆床[4]的精度不夠和設(shè)備老化等原因造成。

（3）電機(jī)功率和轉(zhuǎn)速不足的問(wèn)題。原來(lái)的傳動(dòng)方案中，傳動(dòng)條件差，傳動(dòng)效率低，功率損耗嚴(yán)重，因而部分鉆軸的功率不足。此外，由于要求加工的孔徑較小，適當(dāng)提高鉆軸的轉(zhuǎn)速是非常有必要的。

2 工藝穩(wěn)定性改造措施

（1）主要傳動(dòng)方式的改造。原傳動(dòng)方式中，一臺(tái)電機(jī)通過(guò)帶傳動(dòng)方式帶動(dòng)5個(gè)鉆軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，包角太小，而且采用多楔帶，打滑嚴(yán)重，功率損耗大。改造方案中，采用了由3臺(tái)電機(jī)，通過(guò)帶傳動(dòng)方式帶動(dòng)5個(gè)鉆軸轉(zhuǎn)動(dòng)的傳動(dòng)方式。即由兩臺(tái)電機(jī)各帶動(dòng)兩個(gè)鉆軸、另一臺(tái)電機(jī)帶動(dòng)一個(gè)鉆軸的傳動(dòng)方式，如圖1所示。在改造方案中，電機(jī)Z1、Z3分別帶動(dòng)鉆軸K1、K2和K4、K5；電機(jī)Z2帶動(dòng)鉆軸K3。雖然帶傳動(dòng)的包角仍然達(dá)不到120°的要求，但是，通過(guò)齒形同步帶傳動(dòng)，盡量進(jìn)行功率損失的彌補(bǔ)，可以提高傳動(dòng)效率，滿足需求。

（2）電機(jī)的選擇。在改造方案中，采用了三臺(tái)三相異步變頻調(diào)速電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)鉆軸轉(zhuǎn)動(dòng)。選擇電機(jī)時(shí)，既考慮到原機(jī)床的電機(jī)參數(shù)及尺寸，又考慮到結(jié)構(gòu)上的合理安排。其中，兩臺(tái)功率要求較高的，考慮到原電機(jī)為型號(hào)為Y132M1，新方案中采用QABP132S2A；另一臺(tái)電機(jī)的功率要求相對(duì)低，采用QABP100L2A。電機(jī)的位置安排如圖1所示，Z1、Z2、Z3分別為三臺(tái)電機(jī)的帶輪軸心。為了提高轉(zhuǎn)速，采用大帶輪主動(dòng)，小帶輪從動(dòng)的方式，大帶輪直徑Φ132mm，小帶輪直徑Φ75 mm，傳動(dòng)比約1比2，加快了鉆床主軸的旋轉(zhuǎn)。

（3）鉆床主軸結(jié)構(gòu)的改造。在原來(lái)的傳動(dòng)方案中，組合鉆床主軸采用兩處支撐。由于本身的精度不夠和設(shè)備老化等原因，使得主軸的徑向跳動(dòng)過(guò)大，精度較低。在改造方案中，在對(duì)原有設(shè)備未作大改變的前提之下，增加了一處支撐，如圖2所示。在圖2中，軸承11、軸承套15、端蓋17及支撐板16等零件為后來(lái)所加。為滿足鉆頭的長(zhǎng)度要求，重新選擇了主軸深孔鉆鉆頭。改造后的三支撐主軸，精度得到大大的提升。

在結(jié)構(gòu)改造后，仍然采用深孔鉆系統(tǒng)。在改造方案中，將原冷卻液的儲(chǔ)液箱也進(jìn)行了改造，將儲(chǔ)液箱的底部加焊底板，將箱底的平面改造成四周向箱底排污閥門傾斜15°的斜面，以便于沉淀物由排污閥門排出。

（4）進(jìn)給部分的改造。改造方案中，將組合鉆床的主運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和控制裝置組成一體，濕式切削。組合鉆床動(dòng)力頭的進(jìn)給傳動(dòng)方式，采用滾珠絲杠副來(lái)組成機(jī)械滑臺(tái)，驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源為伺服電機(jī)，以伺服控制系統(tǒng)來(lái)控制伺服電機(jī)，帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，絲杠帶動(dòng)動(dòng)力頭進(jìn)給移動(dòng)。改造后的組合鉆床，進(jìn)給速度穩(wěn)定，有利于提高切削刀具的壽命， 鉆通孔不前沖， 鉆頭不易崩刃，尋找故障容易，調(diào)整維修方便。

為了使各個(gè)部分的結(jié)構(gòu)、尺寸有效統(tǒng)一，在改造中注意改造中，每一個(gè)被更換的零件，在型號(hào)尺寸上與原有零件盡可能保持一致。在材料準(zhǔn)備、機(jī)械改裝、布線、PLC編程、調(diào)試、驗(yàn)收等重要環(huán)節(jié)切實(shí)保障質(zhì)量。對(duì)數(shù)控系統(tǒng)也做了進(jìn)一步的分析改造，實(shí)現(xiàn)功能完備。

3 改造效果與結(jié)論

設(shè)備重新改造后，精度指標(biāo)能夠達(dá)到IT8-IT9，表面粗糙度達(dá)到了1.6，滿足了客戶的要求。在改造過(guò)程中，既充分地利用原有設(shè)備，又合理地采用改造方案。在該組合鉆床改造后的1年多時(shí)間里，運(yùn)行正常，未出現(xiàn)問(wèn)題，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，加工效率達(dá)到了每小時(shí)55件。實(shí)踐證明，設(shè)備運(yùn)行可靠，成本低，效率高，工作效率高， 該改造方案可在同類機(jī)床的設(shè)備改造中推廣使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]唐來(lái)明，林松，魏吳成.N485齒輪室單面多孔鉆床設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代機(jī)械，2009（02）：14-16.

[2]孟俊煥，馮瑞寧，王會(huì).多孔單工位組合鉆床主軸箱傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械制造與自動(dòng)化，2005（03）：15-19.

作者簡(jiǎn)介：宋亞林（1964-），男，湖北黃岡人，副教授，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)與制造。endprint