【摘要】本文主要介紹了變頻技術(shù)在搖臂鉆床上的應(yīng)用，并通過(guò)典型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)舉例，對(duì)該技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

【關(guān)鍵詞】變頻技術(shù)；搖臂鉆床

目前我國(guó)普通搖臂鉆床類產(chǎn)品主傳動(dòng)和進(jìn)給傳動(dòng)主要采用普通電機(jī)驅(qū)動(dòng)，液壓預(yù)選變速結(jié)構(gòu)。該種類型傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主軸箱結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且需要比較復(fù)雜的液壓轉(zhuǎn)閥及閥體。對(duì)于已經(jīng)成型的大批量生產(chǎn)的流量型產(chǎn)品，較為適用，但對(duì)于小批量產(chǎn)品來(lái)講存在加工周期長(zhǎng)，裝配復(fù)雜等缺點(diǎn)。因此，主要針對(duì)于小批量型產(chǎn)品，我們采用了目前成熟的變頻控制技術(shù)，簡(jiǎn)化主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，通過(guò)程序控制電磁換向閥的方法，取代了原有結(jié)構(gòu)復(fù)雜的預(yù)選閥和操縱閥，大大簡(jiǎn)化主軸箱結(jié)構(gòu)，并使主軸箱零部件相對(duì)同類型產(chǎn)品減少30%。

針對(duì)于上述優(yōu)點(diǎn)，我們主要在小批量型產(chǎn)品FRD5018、FRD6325和FRD16050這三款產(chǎn)品上使用該項(xiàng)技術(shù)。其中FRD6325為最先應(yīng)用的產(chǎn)品類型，下面以此產(chǎn)品為例進(jìn)行詳細(xì)闡述。

一、主傳動(dòng)及進(jìn)給傳動(dòng)設(shè)計(jì)

該機(jī)床采用主傳動(dòng)和進(jìn)給傳動(dòng)分離控制，轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，任意匹配，通過(guò)觸摸式控制面板來(lái)輸入轉(zhuǎn)速和進(jìn)給數(shù)值。這樣既擴(kuò)大機(jī)床調(diào)速范圍，同時(shí)又減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。

在主傳動(dòng)方面，整機(jī)切削參數(shù)參照原有Z3063X20普通搖臂鉆床，主軸最大扭矩980NM。主電機(jī)采用變頻電機(jī)，電機(jī)功率為5.5KW，合理采用傳動(dòng)比，盡量減少傳動(dòng)軸及滑移齒輪的數(shù)量，我們通過(guò)合理分配變速區(qū)域，來(lái)實(shí)現(xiàn)主電機(jī)低速大扭矩和高速恒功率切削，整個(gè)住傳動(dòng)系統(tǒng)照比原有普通型產(chǎn)品所需零件數(shù)量大量減少。該主傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速主要分為低、中、高三個(gè)區(qū)域：

1、0——63r/min為低速區(qū)，主電機(jī)處于恒扭矩輸出狀態(tài)（降速比為23.13）。2、64——283r/min為中速區(qū)，主電機(jī)出于恒扭矩輸出狀態(tài)（降速比為5.14）。3、284——1743r/min為高速區(qū)，主電機(jī)處于恒功率輸出狀態(tài)（降速比為0.835）。

主傳動(dòng)軸由原有的6根減少為4根，傳動(dòng)齒輪減少5種。進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)同樣沿用主傳動(dòng)的設(shè)計(jì)思路，采用變頻電機(jī)作為動(dòng)力源，因考慮其使用范圍，整個(gè)傳動(dòng)鏈采用定比傳動(dòng)來(lái)獲得較大的扭矩。傳動(dòng)軸由原有5根減少為2根，傳動(dòng)齒輪由原有12種，減少為3種。通過(guò)以上設(shè)計(jì)，使搖臂鉆床主軸箱部分加工難度大大降低，傳動(dòng)類零件大幅度減少。該機(jī)床試制完成后，我們采用與Z3063驗(yàn)收要求一致的切削參數(shù)進(jìn)行切削，該機(jī)床完全能夠滿足切削要求。

二、液壓變速系統(tǒng)設(shè)計(jì)

FRD6325液壓預(yù)選變速系統(tǒng)相對(duì)于傳統(tǒng)搖臂鉆床進(jìn)行了較大的改進(jìn)，取消原有的操縱閥和預(yù)選閥，改用電磁換向閥進(jìn)行控制，使整個(gè)液壓變速系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化。

如圖1所示，原有Z3063液壓預(yù)選變速系統(tǒng)原理圖，該系統(tǒng)通過(guò)預(yù)選轉(zhuǎn)閥預(yù)選主軸的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量，通過(guò)操縱閥手把的5個(gè)位置進(jìn)行主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停車、空檔4個(gè)動(dòng)作的控制。

圖2為FRD6325液壓原理圖，變速泵自帶溢流閥控制整個(gè)系統(tǒng)壓力，通過(guò)電磁換向閥來(lái)控制兩個(gè)變速軸變速檔位，主軸正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、停車、空檔由控制面板上相關(guān)按鈕實(shí)現(xiàn)。因取消原有“緩速”機(jī)構(gòu)，為避免滑移齒輪變速時(shí)出現(xiàn)打齒現(xiàn)象，我們通過(guò)程序控制，在主軸變速時(shí)，主電機(jī)先進(jìn)行3-5秒的緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)，保證變速齒輪順利嚙合。樣機(jī)試制完成后，我們通過(guò)實(shí)踐變速證明該程序能夠順利保證齒輪嚙合，變速過(guò)程中無(wú)打齒現(xiàn)象。

通過(guò)以上改進(jìn)，液壓預(yù)選系統(tǒng)零件減少80%以上，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利于故障排除及產(chǎn)品維修。

三、結(jié)語(yǔ)

變頻類搖臂鉆床的產(chǎn)品能夠?qū)Ξa(chǎn)品在機(jī)械結(jié)構(gòu)上進(jìn)行大量的簡(jiǎn)化，縮短了產(chǎn)品的制造周期，利于產(chǎn)品的安裝調(diào)試及日常維護(hù)，尤其適合小批量且無(wú)專用加工工裝類產(chǎn)品類型的加工制造。且樣機(jī)經(jīng)實(shí)際切削實(shí)驗(yàn)，完全能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。