高速深孔加工數(shù)控機床的研制

陳　輝　周瑞婷

(一拖(洛陽)開創(chuàng)裝備科技有限公司裝備研究所，河南471004)

?

高速深孔加工數(shù)控機床的研制

陳輝周瑞婷

(一拖(洛陽)開創(chuàng)裝備科技有限公司裝備研究所，河南471004)

介紹了高速深孔加工數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)、主要技術(shù)參數(shù)和創(chuàng)新點。

數(shù)控機床；結(jié)構(gòu)；設(shè)計

高速深孔加工數(shù)控機床可廣泛應(yīng)用于發(fā)動機缸體、拖拉機變速箱、曲軸等零件的深孔加工。

目前深孔加工通常使用以下幾種方式：

(1)用普通刀具分工序進行加工，其缺點是工序長，占用機床臺數(shù)較多。

(2)用槍鉆進行加工，孔加工質(zhì)量好，其缺點是加工時間長，需要的機床數(shù)量多。

(3)選用新型深孔鉆刀具，在加工中心上一次加工到位，但其設(shè)備投資太大。

以上方式設(shè)備投資均太大，且后期運營成本較高。高速專用型深孔鉆床既能有效提高生產(chǎn)效率，又能減少設(shè)備投資。

1　機床概述

1.1機床主要部件及布置形式

機床采用臥式雙面雙工位布置形式，中間有一個液壓移位滑臺，移位滑臺上面放置夾具。滑臺底座左右側(cè)面各連接一個非標側(cè)底座，每個側(cè)底座上各放置一個數(shù)控進給滑臺和一個液壓進給滑臺，滑臺臺面上放置非標鉆削頭，鉆削頭的主軸是有內(nèi)冷孔的加工中心主軸(帶旋轉(zhuǎn)接頭和打刀缸)，配有鉆削頭傳動裝置。輸送裝置連接在夾具本體上，隨夾具一同移位。機床自動輸送工件，液壓夾緊，并采用自動潤滑系統(tǒng)進行導(dǎo)軌潤滑。

機床主軸帶有內(nèi)冷卻，冷卻液從滑臺底座排入冷卻箱內(nèi)，冷卻箱內(nèi)的磁性排屑裝置將鐵屑排出。機床設(shè)置有外包裝。機床結(jié)構(gòu)圖、剖視圖分別如圖1、圖2所示。

1.2機床動作循環(huán)

工件沿機床外滾道人工推上輸送裝置滑道上，由輸送裝置沿滑道自動輸送到夾具里，用楔鐵夾緊、液壓插銷鎖定。左右液壓滑臺快進、工進，加工完成后進給滑臺快退，移位滑臺移位至第二工位，左右數(shù)控進給滑臺快進、工進，工進到一定位置后一個滑臺退回原位，一個滑臺繼續(xù)鉆通，加工完畢后滑臺退回原位，夾緊油缸放松，拔銷，輸送裝置將工件送出夾具，送至對接支撐板上，移位滑臺從第二工位(下料位置)移至第一工位(上料位置)，進入下一循環(huán)。

2　機床主要技術(shù)參數(shù)

機床技術(shù)參數(shù)如表1所示。

圖1　機床結(jié)構(gòu)圖Figure 1　Structure of machine tool

圖2　機床剖視圖Figure 2　Sectional diagram of machine tool表1　機床主要技術(shù)參數(shù)Table 1　Main technical parameters of machine tool

名稱數(shù)值深油孔直徑dmax/mm深油孔深度Lmax/mm預(yù)鉆孔刀具線速度Vmax/m·min-1鉆深孔刀具線速度Vmax/m·min-1預(yù)鉆孔滑臺工進速度/m·min-1鉆深孔滑臺工進速度/m·min-1加工中心主軸型號主軸轉(zhuǎn)速范圍/r·min-1主軸電機型號(變頻電機)機床輪廓長度/mm機床輪廓寬度/mm機床輪廓高度/mm?124307059557329BT400～1857(可調(diào))YP132M-50-7.5-4450038001950

3　機床主要創(chuàng)新點

機床主要創(chuàng)新點如下：

(1)本機床采用專用機床的方式完成深孔加工，總投資比傳統(tǒng)方式大大降低。

(2)加工效率較高，以加工四缸柴油機缸體為例，加工深孔的長徑比能達到20～30(本機床達到20)，節(jié)拍能穩(wěn)定地控制在3min以內(nèi)。

(3)鉆削頭采用高剛性加工中心主軸結(jié)構(gòu)，使加工、裝配過程更加簡單易行，且有利于提高高速切削時整臺機床的剛性。主軸中心降至最低，使切削時產(chǎn)生的傾翻力矩降低到最小。

(4)深孔加工刀具采用先進的硬質(zhì)合金，能夠?qū)崿F(xiàn)高速、大進給量加工，大大地縮短了加工時間。與傳統(tǒng)麻花鉆相比，雖然初期投資較大，但刀具的耐用度較高，加工精度很穩(wěn)定。刀具一旦磨損，由專業(yè)廠家刃磨刀具，總體核算較一般麻花鉆運行成本降低。高速進給時軸向力很大，利用液壓刀柄夾持刀具，保證了切削時的穩(wěn)定性。

(5)主軸和刀具都帶有內(nèi)冷孔，高壓冷卻液從刀具中心噴出，隨著刀具一同進入深孔內(nèi)，在進行深孔加工的同時進行冷卻，同時將深孔內(nèi)不易排出的鐵屑反沖出孔外，解決了深孔加工中鐵屑很難排出、易產(chǎn)生積屑瘤的問題。

(6)采用第一工位打預(yù)鉆孔，第二工位鉆深孔的工藝進行加工。預(yù)鉆孔作為深孔的導(dǎo)向孔，可不用鉆模板進行導(dǎo)向，實現(xiàn)了剛性鉆孔，大大簡化了夾具的結(jié)構(gòu)，使找正調(diào)整更加方便，同時使用過程中也節(jié)省了制造和更換鉆套的工作。

(7)機床備有完善的冷卻排屑裝置，冷卻液連同鐵屑從滑臺底座的排屑口排入冷卻排屑裝置內(nèi)，通過排屑器將大部分鐵屑帶走，然后通過高精度過濾器將細微的鐵屑排走，過濾精度可達到5μm，保證冷卻液潔凈，防止主軸中心堵塞。同時在控制回路上串聯(lián)一個壓力傳感器，當壓力超過設(shè)定值時，說明冷卻液回路中有堵塞現(xiàn)象，則壓力傳感器將信號傳給系統(tǒng)，使系統(tǒng)報警，機床停止動作，機床使用更安全。

4　結(jié)論

機床在結(jié)構(gòu)上做了大量的改進和創(chuàng)新，技術(shù)水平和實際精度指標顯著提升，已經(jīng)通過了用戶驗收，機床各加工精度均滿足用戶要求。

編輯陳秀娟

Development of Numerical Control Machine Tool for High Speed Deep Hole Machining

Chen Hui, Zhou Ruiting

Thestructure,maintechnicalparametersandinnovationpointsofnumericalcontrolmachinetoolforhighspeeddeepholemachininghavebeenintroducedinthepaper.

numericalcontrolmachinetool;structure;design

2016—01—11

陳輝(1980—)，高級工程師，主要從事組專機床、數(shù)控機床以及工裝夾具等的設(shè)計研發(fā)工作。電話：15539710958，E-mail:185730177@qq.com

TG659

B