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        Z4116型臺式鉆床的自動化改造及進給系統(tǒng)設(shè)計

        2010-07-10 06:03:46楊志斌
        時代農(nóng)機 2010年3期
        關(guān)鍵詞:機械生產(chǎn)系統(tǒng)

        楊志斌

        (天津工業(yè)大學(xué)機械電子學(xué)院,天津 300160)

        1 臺式鉆床的概念以及當今存在的問題分析

        1.1 臺式鉆床的概念

        臺式鉆床簡稱臺鉆,是一種體積小巧,操作簡便,通常安裝在專用工作臺上使用的小型孔加工機床。臺式鉆床鉆孔直徑一般在13 mm以下,最大不超過16 mm。其主軸變速一般通過改變?nèi)菐г谒蛶л喩系奈恢脕韺崿F(xiàn),主軸進給靠手動操作。通常鉆頭旋轉(zhuǎn)為主運動,鉆頭軸向移動為進給運動。臺式鉆床結(jié)構(gòu)簡單,加工精度相對較低,可鉆通孔、盲孔,更換特殊刀具,可擴、锪孔,鉸孔或進行攻絲等加工[1]。

        1.2 臺式鉆床技術(shù)當今存在的問題分析

        隨著社會的發(fā)展,現(xiàn)代鉆床技術(shù)存在著許多問題,當近的發(fā)展狀況:在現(xiàn)代機械制造業(yè)中,隨著加工零件方式的多樣性以及工藝發(fā)展的要求,加工零件的方法也呈現(xiàn)出多樣化,在機床切削加工的工作量約占總制造工作量的40%~60%,其中鉆床占11%,所以在當今的機械制造業(yè)中鉆機機床是重要的加工設(shè)備。而機床的技術(shù)性能又直接影響著機械制造業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和勞動效率。所以,為了提高科學(xué)技術(shù)水平和生產(chǎn)產(chǎn)量,必須對機床的發(fā)展作出新的要求。

        機械制造業(yè)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進步,特別是數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,使我國的機械制造業(yè)正向著自動化、精密化、高效率和多樣化的方向發(fā)展。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計我國數(shù)控機床的產(chǎn)量僅是全部機床產(chǎn)量的1.5%,數(shù)控化產(chǎn)值僅為8.7%(到1990年底);我國的機床在制造的技術(shù)水平和性能上與外國的差距也很明顯,機床理論和應(yīng)用技術(shù)的研究也明顯落后。所以我們要不斷學(xué)習(xí)和引進國外先進科學(xué)技術(shù),大力發(fā)展研究,推動我國機床工業(yè)的發(fā)展[2]。

        問題的提出從以上現(xiàn)狀分析我們可以看出,在機床加工中鉆床的加工工作量在總制造工作量中占有很大的比重。長期以來我國的機械機械制造業(yè)中孔類加工多數(shù)由傳統(tǒng)鉆床來完成,但是傳統(tǒng)的鉆床在大批量生產(chǎn)時存在許多的不足之處:自動化程度低,很難進行大批量的生產(chǎn);工人勞動效率低,并且工人的工作環(huán)境非常惡劣;占用的人力較多,操作固定不變?nèi)菀壮鲥e;精度低,工件裝夾浪費時間;加工的產(chǎn)品質(zhì)量低[3]。針對以上的傳統(tǒng)鉆床的不足之處以及生產(chǎn)中存在的問題,我們有必要對傳統(tǒng)鉆床進行自動化的改進。

        2 Z4116臺式鉆床的自動化改造的整體方案

        根據(jù)生產(chǎn)的要求,現(xiàn)對由大連某機械制造有限公司生產(chǎn)的Z4116型臺式自動鉆床進行整體改造。Z4116型臺式自動鉆床的工作流程:啟動(電源或控制器)—主軸快進—主軸工進—主軸停留—主軸快退—主軸快退停止—主軸電機和液壓泵電機停轉(zhuǎn)。普通鉆床的主運動是主軸的旋轉(zhuǎn)運動,從電動機經(jīng)由皮帶輪傳送給主軸;鉆床的進給運動由齒輪齒條系統(tǒng)完成。改造后的鉆床主運動依然從電動機經(jīng)由皮帶輪傳送給主軸,但進給運動采用液壓傳動進給,如圖1所示。

        總體設(shè)計的構(gòu)思與方案的擬定,關(guān)系到產(chǎn)品的功能的齊全、性能的優(yōu)良、經(jīng)濟效益是的顯著。因此,我們要確定良好的總體設(shè)計思想,確保產(chǎn)品的功能、經(jīng)濟效益和實用性能[4]。總體設(shè)計的內(nèi)容主要包括:執(zhí)行系統(tǒng)的設(shè)計;原動機類型的選擇和傳動系統(tǒng)的設(shè)計;控制系統(tǒng)的設(shè)計;總體布局設(shè)計;輔助系統(tǒng)的設(shè)計;為了完成普通臺式鉆床的改造及進給系統(tǒng)的設(shè)計,我們依循機床設(shè)計的一般步驟來制定自動鉆床的總體設(shè)計方案。普通鉆床的自動化改造是以某五金工具廠鋼絲鉗生產(chǎn)線的自動化改造為背景的。如,已知加工對象為鋼絲鉗,加工工序為在鋼絲鉗上鉆削直徑為Φ2 mm(鉆床最大鉆削直徑)的通孔,鋼絲鉗材料為Q235。改造后的全自動鉆床應(yīng)滿足:滿足自動連續(xù)生產(chǎn),且生產(chǎn)率為3把/min;自動化改造應(yīng)是機械、電氣和液壓的有機結(jié)合;傳動系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)包含切削力計算、電動機選擇、傳動裝置設(shè)計、床身結(jié)構(gòu)設(shè)計等;設(shè)計重點為鉆床液壓進給系統(tǒng)之進給油缸設(shè)計;自動控制系統(tǒng)應(yīng)以PLC與手動相結(jié)合的方式實現(xiàn)。

        圖1 改造方案

        在Z4116型臺式鉆床的自動化改造中可以采用PLC控制系統(tǒng)對改造后的鉆床進行控制。在控制系統(tǒng)上應(yīng)以PLC控制系統(tǒng)與手動相結(jié)合,這樣可減少多余勞動力的消耗和在生產(chǎn)制作零件的過程中誤差的產(chǎn)生,從而減少生產(chǎn)材料、生產(chǎn)時間的浪費和消耗提高生產(chǎn)效率。

        3 進給系統(tǒng)的改進設(shè)計方案

        為了解決該鉆床進給系統(tǒng)的問題,需要將液壓進給系統(tǒng)進行改進。根據(jù)分析,決定對液壓進給系統(tǒng)進行全面改造。最易引起故障的四只液控閥被去除,切入進給從原油路順序控制改為電磁閥分別控制。控制切入進給的三位五通電磁閥與粗、細磨轉(zhuǎn)換的二位三通電磁閥配合,可以輕松實現(xiàn)機床鉆孔工件的快跳、快速趨進、粗磨進給、細磨進給、延時無進給鉆孔的所有功能。改造后的液壓控制系統(tǒng),均采用獨立功能液壓件,只要各個液壓件正常工作,系統(tǒng)則正常工作。因而即使發(fā)生故障也很容易判斷和維修。液壓配件采用國標標準易維修、易采購。經(jīng)生產(chǎn)使用證明,液壓進給系統(tǒng),技術(shù)改造前的多發(fā)故障被徹底排除,幾乎沒有作穩(wěn)定的可再出現(xiàn)因液壓方面而停機維修的故障。

        改造后的Z4116型臺式機床可運用PLC操作系統(tǒng)和液壓進給系統(tǒng)進行工作,如圖2所示。

        圖2 改造后自動鉆床的工作流程

        4 總結(jié)

        根據(jù)工件材料與孔徑大小的不同,Z4116型臺式鉆床可以通過更換不同直徑的皮帶輪來改變轉(zhuǎn)速、通過調(diào)節(jié)調(diào)速閥的通流面積來改變進給速度,以適應(yīng)不同工件的加工要求;運用編程控制系統(tǒng)(PLC)進行自動控制編程更方便、程序更清晰直觀、調(diào)試和查錯更容易。該鉆床的自動化改造是對機械、液壓、電子技術(shù)的綜合應(yīng)用。經(jīng)過改造后,保留了原鉆床的基本結(jié)構(gòu)和工作性能。

        [1]史傘富.金屬切削手冊[M].上海:上??茖W(xué)技術(shù)出版社,2003.

        [2]成大先.機械設(shè)計手冊[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.

        [3]熊順源,童幸生.臺式鉆床的自動化改造[J].機械工程師,2008,(11).

        [4]王小玲,劉萬軍.磨床液壓進系統(tǒng)的改造[J].軸承,2007,(5).

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