普通臥式車床改造為數(shù)控深孔鏜床

■ 宜昌五環(huán)鉆機(jī)具有限公司 （湖北 443005） 陳全波

目前，各機(jī)械制造企業(yè)有大量普通車床被閑置，造成了資源浪費。為了更好地利用閑置設(shè)備，根據(jù)公司產(chǎn)品加工特性，決定將現(xiàn)有的兩臺CW6163×3000普通車床改造為數(shù)控深孔鏜床，用于外套管產(chǎn)品的鏜孔加工，旨在降低操作者的勞動強(qiáng)度，提高工作效率，實現(xiàn)一人操作多臺設(shè)備的目的。

1.硬件配置

該方案采用性價比較高的GSK96單軸數(shù)控系統(tǒng)，伺服驅(qū)動型號為DA98A-50（50A模塊，帶風(fēng)扇），伺服電動機(jī)參數(shù)為額定轉(zhuǎn)矩18N·m，額定轉(zhuǎn)速1 500r/min；滾珠絲杠采用國產(chǎn)精密滾珠絲杠，精度P4級，絲杠直徑φ50mm，螺距為8mm；軸承采用哈爾濱精密軸承。絲杠座、螺母座、電動機(jī)安裝座及鏜刀桿座等機(jī)械部件全部按照設(shè)計圖樣加工安裝。

2.電氣部分改造

（1）增加數(shù)控系統(tǒng)，通過程序代碼控制機(jī)床的工作，完成工件加工。查閱數(shù)控系統(tǒng)相關(guān)選型資料，摒棄不需要的附加功能，最終選定性價比高的GSK96多功能位置控制系統(tǒng)，分辨率為800×480的液晶顯示器，可以實現(xiàn)位置定位和進(jìn)給、攻螺紋車螺紋及回轉(zhuǎn)分度等運動功能。具有μm級精度控制功能，同時具有豐富的輸入/輸出信號控制功能，可以實現(xiàn)多種信號檢測和輸出的復(fù)雜控制。采用國際標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控語言ISO代碼編寫零件程序，支持U盤導(dǎo)入導(dǎo)出加工程序，全屏幕編輯程序，中文操作界面等功能。

（2）Z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)更換為伺服電動機(jī)＋聯(lián)軸器＋滾珠絲杠的傳動方式。根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)、負(fù)載大小和加工工件的要求，選定額定轉(zhuǎn)矩為18N·m，額定轉(zhuǎn)速1 500r/min的伺服電動機(jī)，以及配套的驅(qū)動、伺服變壓器等其他附件。

（3）電氣控制柜的制作與安裝。拆除原機(jī)床所有的線路及控制元件，舍棄不用，根據(jù)實際需要增加相關(guān)的控制元件，比如冷卻泵控制、照明燈控制、主軸正反轉(zhuǎn)和主軸點動等控制功能。

（4）操作控制箱除具有數(shù)控系統(tǒng)的基本功能外，通過修改內(nèi)部PLC程序?qū)崿F(xiàn)對冷卻泵、照明燈、自動潤滑泵和系統(tǒng)起停等功能控制。

（5）所有外露的控制電路需安裝防護(hù)軟管，數(shù)控系統(tǒng)與電柜間的連接電路需經(jīng)過拖鏈進(jìn)入操作控制箱。

（6）加裝手持單元，通過倍率選擇和旋轉(zhuǎn)碼盤的快慢來調(diào)整軸的移動速度，以便于長管件的對刀操作。

（7）新的配電柜放置于主軸箱后面，操作箱安裝于床鞍上，隨床鞍移動，方便操作及對刀。

（8）機(jī)床功能調(diào)試及相關(guān)參數(shù)的設(shè)置，如傳動比、軸運行速度、反向間隙補(bǔ)償和正負(fù)極限位等相關(guān)參數(shù)的設(shè)置。

3.機(jī)械部分改造

（1）拆除原車床進(jìn)給箱的傳動機(jī)構(gòu)，溜板箱內(nèi)的快速移動傳動機(jī)構(gòu)等部件。加裝滾珠絲杠、滾珠絲杠安裝座、滾珠絲杠螺母座、電動機(jī)安裝座和聯(lián)軸器等部件，將滾珠絲杠與原機(jī)床床鞍連接起來，實現(xiàn)滾珠絲杠直接驅(qū)動床鞍的縱向移動。

（2）拆除原車床的中托板、小托板及刀架等機(jī)械部分，重新設(shè)計、制作和安裝鏜桿尾座套筒、鏜桿中心座。采用改造后的機(jī)床自我精鏜，實現(xiàn)鏜桿尾座套筒、鏜桿中心座的中心高與主軸中心高一致。鏜桿尾座套筒設(shè)計如附圖所示。要求焊后精加工φ95mm孔、底座表面淬火處理。

（3）拆除主軸正反轉(zhuǎn)操作桿以及相關(guān)傳動組件，避免誤操作引起人身傷害和設(shè)備損壞。

（4）增加自動潤滑泵，改造原潤滑油路。各潤滑點采用強(qiáng)制自動潤滑裝置進(jìn)行定點定量潤滑滾珠絲杠、軸承和導(dǎo)軌滑動面等部位。當(dāng)有異常狀態(tài)或油量不足時，自動產(chǎn)生警告訊號，從而延長機(jī)床使用壽命。

（5）機(jī)床需設(shè)計、制作和安裝防護(hù)罩，避免冷卻液四處飛濺。增加滾珠絲杠防護(hù)裝置，防止絲杠被鐵屑劃傷和被冷卻液腐蝕，保證機(jī)床定位精度的穩(wěn)定性。

4.結(jié)語

改造后的設(shè)備，經(jīng)過幾個月的實踐檢驗，完全滿足外套管的精鏜加工要求。通過標(biāo)準(zhǔn)的G代碼編程實現(xiàn)了多種型號的外套管加工，有效解決原普通設(shè)備加工此工序時存在鏜孔深度不一致的問題。通過M代碼實現(xiàn)了冷卻泵起停、主軸起停等輔助功能的自動控制。改造后的設(shè)備運行穩(wěn)定可靠，有效降低了操作者的勞動強(qiáng)度，提高了產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，實現(xiàn)了一人操作多臺設(shè)備，有效降低了公司的綜合成本。

鏜桿尾座套筒設(shè)計圖