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：

[1]唐來明，林松，魏吳成.N485齒輪室單面多孔鉆床設(shè)計[J].現(xiàn)代機械，2009（02）：14-16.

[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