王勇，徐春梅

( 西南科技大學(xué)工程技術(shù)中心，四川綿陽621010)

某公司生產(chǎn)的EQ1040 型汽車動力轉(zhuǎn)向器調(diào)整圈圓周上分布有4 個螺栓過孔，用于連接外套，如圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)向器調(diào)整圈簡圖

以前的圓周孔加工工藝是采用專用鉆模，在Z50立鉆上，由操作工人手工鉆孔完成。隨著近年來汽車產(chǎn)品利潤下降和人工成本上漲，過去的加工工藝已經(jīng)不能滿足要求。提高生產(chǎn)效率，降低人工成本是當(dāng)前汽車產(chǎn)品大批量生產(chǎn)的當(dāng)務(wù)之急。一般而言，只有四軸加工中心可以有效地完成圓周上的鉆孔，然而加工中心的價格和使用成本較高，對制造企業(yè)來說，投入與產(chǎn)出比值不理想。經(jīng)過與技術(shù)人員共同研究，決定對公司現(xiàn)有的X6232 萬能銑床進(jìn)行改造，研制出數(shù)控鉆孔專機(jī)，以節(jié)約成本。文中就數(shù)控鉆孔專機(jī)的整體結(jié)構(gòu)、電氣系統(tǒng)及鉆孔加工程序進(jìn)行論述。

1 數(shù)控鉆孔專機(jī)的整體設(shè)計

X6232 工具銑床為升降臺結(jié)構(gòu)，適用于加工各種中小型零件。其整體改造方案為:

(1)對銑床主軸和3 個進(jìn)給方向的導(dǎo)軌進(jìn)行大修，恢復(fù)機(jī)械精度;

(2)在工作臺上加裝一個中心高度為125 mm 的萬能分度頭，以定位鍵在機(jī)床縱向工作臺T 型槽內(nèi)定位，保證分度頭主軸中心線與工作臺縱向進(jìn)給方向平行。使用手柄移動工作臺橫向方向，使銑床主軸中心線與分度頭主軸中心線在工件鉆孔處垂直相交，確定好位置后，鎖死銑床的縱向和橫向，使其不再移動;

(3)保留主軸電機(jī)、冷卻泵電機(jī)。拆除銑床升降方向和分度頭的手柄，同時將升降方向普通絲桿更換為FL2506-5/750 型滾珠絲桿副，基本導(dǎo)程6 mm。根據(jù)產(chǎn)品工藝要求，選配伺服電機(jī)與驅(qū)動單元，分別控制銑床升降方向和分度頭的運動，增加相應(yīng)的電路，采用國產(chǎn)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)控制目的［1］。

2 主電路及控制電路設(shè)計

根據(jù)工藝過程的控制要求，其主電路如圖2 所示。

圖2 機(jī)床主電路

主電路中，QS 為電源總開關(guān)，控制整個機(jī)床的電源通斷;在伺服電源中，經(jīng)過隔離變壓器和浪涌吸收器的保護(hù)，經(jīng)QF1 斷路器為數(shù)控系統(tǒng)供電220 V;同時，隔離變壓器輸出的220 V 電源，經(jīng)QF2 斷路器保護(hù)，由VC1 變壓為24 V DC 供數(shù)控系統(tǒng)使用;銑床主軸電機(jī)為原有的7.5 kW 三相異步電動機(jī)，冷卻電機(jī)為原有的125 W 三相異步電動機(jī);另有變壓器輸出24 V 電源接照明燈［2］。

數(shù)控系統(tǒng)選用廣州數(shù)控GSK928TE 系統(tǒng)，具有較高的性價比，可實現(xiàn)2 軸聯(lián)動，具備直線插補、固定加工循環(huán)等功能。

控制電路如圖3 所示:KM1 實現(xiàn)主軸電機(jī)正轉(zhuǎn)，KM2 實現(xiàn)主軸電機(jī)反轉(zhuǎn);SQ1 為行程開關(guān)，防止主軸碰撞工作臺;SA1 為緊急制動主軸的手動旋鈕;KM3 為切削液泵電機(jī)，另有兩個電氣柜冷卻風(fēng)扇電機(jī)由QF6 負(fù)責(zé)開關(guān)。

鉆孔專機(jī)升降方向設(shè)為GSK928TE 數(shù)控系統(tǒng)的x向，選用130SJT-M100B 交流伺服電機(jī)，適配廣數(shù)DA98D-15 伺服驅(qū)動單元，電子齒輪比G=分頻分子/分頻分母=3/5，即輸入指令脈沖為6 000 時，伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)1 圈，由于絲桿螺距為6 mm，所以工作臺進(jìn)給6 mm 距離;分度頭設(shè)為GSK928TE 數(shù)控系統(tǒng)的z向，選用130SJT-M040D 交流伺服電機(jī)，適配廣數(shù)DA98D-10 伺服驅(qū)動單元，電子齒輪比G=分頻分子/分頻分母=9/10，即輸入指令脈沖為9 000 時，伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)1 圈，分度頭轉(zhuǎn)9°。數(shù)控系統(tǒng)連接如圖4 所示［3－4］。

圖3 機(jī)床控制電路

圖4 數(shù)控系統(tǒng)連接圖

3 鉆孔宏程序

根據(jù)鉆孔工藝，工進(jìn)→鉆孔→工退→分度頭轉(zhuǎn)90°→再次工進(jìn)，重復(fù)4 次，編寫宏程序如下:

O0002

G0 X75 Z0;

M03;

M08;

#1 = 0;(將分度頭初始角度賦值給變量#1)

#2 = 90;(將每次分度頭轉(zhuǎn)角90°賦值給變量#2)

#3 = 360;(將工件完成加工時的分度頭角度360°賦值給變量#3)

N10 G0 Z#1;

G01 X55 F200;(鉆孔深度到55 mm)G0 U5;(退屑5 mm)

G01 X30 F200;(鉆通深度30 mm)

G0 X75;(退出鉆頭到75 mm 高度)

#1 = #1 + #2;

IF［#1 EQ #3］GOTO 10;(在#1 變量等于#3 變量的條件下，轉(zhuǎn)移到N10 語句執(zhí)行，實現(xiàn)4 次循環(huán)鉆孔動作)

G0 X100;M30;

以上鉆孔程序結(jié)構(gòu)簡單，還可根據(jù)工件尺寸、孔分度角度、孔深度尺寸，修改程序中的相應(yīng)變量和參數(shù)，通用性好，靈活性強［5－6］。

4 結(jié)論

對X6232 工具銑床的機(jī)械和電氣部分進(jìn)行改造，采用GSK928TE 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)控制功能，得到的數(shù)控鉆孔專機(jī)具有結(jié)構(gòu)堅固、動作可靠等優(yōu)點。并且，所編寫的鉆孔宏程序簡單清晰，充分發(fā)揮了機(jī)床性能。在生產(chǎn)中，工人操作便利，工作效率高，為企業(yè)節(jié)省了設(shè)備和人工成本，創(chuàng)造了良好的效益。

【1】孟俊煥.X52A 型普通立式銑床的數(shù)控化改造設(shè)計［J］.機(jī)床與液壓，2010，38(2):113 －115.

【2】銀燕杰，李眾立，廖曉波，等.普通萬能工具銑床的數(shù)控改造設(shè)計［J］.機(jī)床與液壓，2011，39(10):134 －136.

【3】廣州數(shù)控設(shè)備有限公司.DA98D 全數(shù)字式交流伺服驅(qū)動單元［M］.

【4】廣州數(shù)控設(shè)備有限公司.GSK928TEⅡ車床數(shù)控系統(tǒng)使用手冊［M］.

【5】韓全立，王宏穎.宏程序在數(shù)控編程中的應(yīng)用技巧及編程實例［J］.機(jī)床與液壓，2010，38(12):29 －32.

【6】陳銀清.宏程序編程在數(shù)控加工中的應(yīng)用研究［J］. 機(jī)床與液壓，2009，37(5):42 －45.