摘 要:原深孔組合鉆床的加工精度和剛性不能滿足生產(chǎn)要求,故障率高,工序尺寸經(jīng)常超差,達不到精度要求。在分析了加工誤差產(chǎn)生的原因后,對設(shè)備進行了改造,增強了傳動效率,提高了主軸部分的剛性,整體的工藝穩(wěn)定性能得到提升。
關(guān)鍵詞:組合鉆床;帶傳動;主軸;切屑
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.007
0 前言
某公司在生產(chǎn)中主要加工箱體零件,作為某工序的一部分,需要使用一臺非標(biāo)準(zhǔn)的組合鉆床加工箱體零件上的5個孔。該箱體零件單面多孔[1],材料為HT250, 5個孔位于箱體的同一側(cè)面,其尺寸和分布位置如圖 (a)所示。圖1中K1、K2、……K5分別為5個孔的中心位置,孔徑為Φ5±0.31mm,每孔深度50mm,每小時加工50件。主要技術(shù)指標(biāo)是精度應(yīng)達到IT8-IT9,表面粗糙度為Ra3.2-1.6。
在使用原深孔組合鉆床[2]加工時發(fā)現(xiàn),機床[3]自身的性能不穩(wěn)定,無法正常生產(chǎn)。
1 原組合鉆床需要改進的地方
經(jīng)過現(xiàn)場測繪,對原組合鉆床工藝穩(wěn)定性差的原因進行了分析,有以下幾個方面:
(1)帶傳動方式帶來的問題。在原帶傳動方案中,使用多楔帶,通過帶傳動方式,采用了一臺電機的主動帶輪來帶動5個從動帶輪,打滑嚴(yán)重, 5個主軸的動力不足。
(2)主軸的徑向跳動問題。經(jīng)過現(xiàn)場測繪發(fā)現(xiàn),主軸徑向跳動過大、其原因應(yīng)為原組合鉆床[4]的精度不夠和設(shè)備老化等原因造成。
(3)電機功率和轉(zhuǎn)速不足的問題。原來的傳動方案中,傳動條件差,傳動效率低,功率損耗嚴(yán)重,因而部分鉆軸的功率不足。此外,由于要求加工的孔徑較小,適當(dāng)提高鉆軸的轉(zhuǎn)速是非常有必要的。
2 工藝穩(wěn)定性改造措施
(1)主要傳動方式的改造。原傳動方式中,一臺電機通過帶傳動方式帶動5個鉆軸的轉(zhuǎn)動,包角太小,而且采用多楔帶,打滑嚴(yán)重,功率損耗大。改造方案中,采用了由3臺電機,通過帶傳動方式帶動5個鉆軸轉(zhuǎn)動的傳動方式。即由兩臺電機各帶動兩個鉆軸、另一臺電機帶動一個鉆軸的傳動方式,如圖1所示。在改造方案中,電機Z1、Z3分別帶動鉆軸K1、K2和K4、K5;電機Z2帶動鉆軸K3。雖然帶傳動的包角仍然達不到120°的要求,但是,通過齒形同步帶傳動,盡量進行功率損失的彌補,可以提高傳動效率,滿足需求。
(2)電機的選擇。在改造方案中,采用了三臺三相異步變頻調(diào)速電機來驅(qū)動鉆軸轉(zhuǎn)動。選擇電機時,既考慮到原機床的電機參數(shù)及尺寸,又考慮到結(jié)構(gòu)上的合理安排。其中,兩臺功率要求較高的,考慮到原電機為型號為Y132M1,新方案中采用QABP132S2A;另一臺電機的功率要求相對低,采用QABP100L2A。電機的位置安排如圖1所示,Z1、Z2、Z3分別為三臺電機的帶輪軸心。為了提高轉(zhuǎn)速,采用大帶輪主動,小帶輪從動的方式,大帶輪直徑Φ132mm,小帶輪直徑Φ75 mm,傳動比約1比2,加快了鉆床主軸的旋轉(zhuǎn)。
(3)鉆床主軸結(jié)構(gòu)的改造。在原來的傳動方案中,組合鉆床主軸采用兩處支撐。由于本身的精度不夠和設(shè)備老化等原因,使得主軸的徑向跳動過大,精度較低。在改造方案中,在對原有設(shè)備未作大改變的前提之下,增加了一處支撐,如圖2所示。在圖2中,軸承11、軸承套15、端蓋17及支撐板16等零件為后來所加。為滿足鉆頭的長度要求,重新選擇了主軸深孔鉆鉆頭。改造后的三支撐主軸,精度得到大大的提升。
在結(jié)構(gòu)改造后,仍然采用深孔鉆系統(tǒng)。在改造方案中,將原冷卻液的儲液箱也進行了改造,將儲液箱的底部加焊底板,將箱底的平面改造成四周向箱底排污閥門傾斜15°的斜面,以便于沉淀物由排污閥門排出。
(4)進給部分的改造。改造方案中,將組合鉆床的主運動、進給運動和控制裝置組成一體,濕式切削。組合鉆床動力頭的進給傳動方式,采用滾珠絲杠副來組成機械滑臺,驅(qū)動動力源為伺服電機,以伺服控制系統(tǒng)來控制伺服電機,帶動絲杠轉(zhuǎn)動,絲杠帶動動力頭進給移動。改造后的組合鉆床,進給速度穩(wěn)定,有利于提高切削刀具的壽命, 鉆通孔不前沖, 鉆頭不易崩刃,尋找故障容易,調(diào)整維修方便。
為了使各個部分的結(jié)構(gòu)、尺寸有效統(tǒng)一,在改造中注意改造中,每一個被更換的零件,在型號尺寸上與原有零件盡可能保持一致。在材料準(zhǔn)備、機械改裝、布線、PLC編程、調(diào)試、驗收等重要環(huán)節(jié)切實保障質(zhì)量。對數(shù)控系統(tǒng)也做了進一步的分析改造,實現(xiàn)功能完備。
3 改造效果與結(jié)論
設(shè)備重新改造后,精度指標(biāo)能夠達到IT8-IT9,表面粗糙度達到了1.6,滿足了客戶的要求。在改造過程中,既充分地利用原有設(shè)備,又合理地采用改造方案。在該組合鉆床改造后的1年多時間里,運行正常,未出現(xiàn)問題,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定,加工效率達到了每小時55件。實踐證明,設(shè)備運行可靠,成本低,效率高,工作效率高, 該改造方案可在同類機床的設(shè)備改造中推廣使用。
參考文獻:
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[2]孟俊煥,馮瑞寧,王會.多孔單工位組合鉆床主軸箱傳動系統(tǒng)設(shè)計[J].機械制造與自動化,2005(03):15-19.
作者簡介:宋亞林(1964-),男,湖北黃岡人,副教授,研究方向:機械設(shè)計與制造。endprint