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機床改造

車床改造深孔鏜床

目前,各機械制造企業有大量的普通車床,投入先進設備后,大量的普通車床被閑置,造成了資源浪費。為了更好利用閑置設備的剩余價值,根據公司產品的加工特性,決定將公司現有的兩臺CW6163X3000普通車床改造為數控深孔鏜床,用于公司外套管產品的鏜孔加工,旨在降低操作者的勞動強度,提高工作效率,實現一人操作多臺設備的目的。

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1 微觀看改造的必要性

目前,各機械制造企業有大量的普通車床,投入先進設備后,大量的普通車床被閑置,造成了資源浪費。為了更好利用閑置設備的剩余價值,根據公司產品的加工特性,決定將公司現有的兩臺CW6163X3000普通車床改造為數控深孔鏜床,用于公司外套管產品的鏜孔加工,旨在降低操作者的勞動強度,提高工作效率,實現一人操作多臺設備的目的。

1 硬件配置

該方案采用性價比較高的GSK96單軸數控系統,伺服驅動型號為DA98A-50(50A模塊,帶風扇),伺服電動機參數為額定轉矩18N?m,額定轉速1500r/min;滾珠絲杠采用國產精密滾珠絲杠,精度P4級,絲杠直徑φ50mm,螺距為8mm;軸承采用哈爾濱精密軸承。絲杠座、螺母座、電動機安裝座及鏜刀桿座等機械部件全部按照設計圖樣加工安裝。

2 電氣部分改造

(1)增加數控系統,通過程序代碼控制機床的工作,完成工件加工。查閱數控系統相關選型資料,摒棄不需要的附加功能,最終選定性價比高的GSK96多功能位置控制系統,分辨率為800×480的液晶顯示器,可以實現位置定位和進給、攻螺紋車螺紋及回轉分度等運動功能。具有μm級精度控制功能,同時具有豐富的輸入/輸出信號控制功能,可以實現多種信號檢測和輸出的復雜控制。采用國際標準數控語言ISO代碼編寫零件程序,支持U盤導入導出加工程序,全屏幕編輯程序,中文操作界面等功能。

(2)Z軸進給機構更換為伺服電動機+聯軸器+滾珠絲杠的傳動方式。根據機床結構、負載大小和加工工件的要求,選定額定轉矩為18N·M,額定轉速1500r/min的伺服電動機,以及配套的驅動、伺服變壓器等其他附件。

(3)電氣控制柜的制作與安裝。拆除原機床所有的線路及控制元件,舍棄不用,根據實際需要增加相關的控制元件,比如冷卻泵控制、照明燈控制、主軸正反轉和主軸點動等控制功能。

(4)操作控制箱除具有數控系統的基本功能外,通過修改內部PLC程序實現對冷卻泵、照明燈、自動潤滑泵和系統起停等功能控制。

(5)所有外露的控制電路需安裝防護軟管,數控系統與電柜間的連接電路需經過拖鏈進入操作控制箱。

(6)加裝手持單元,通過倍率選擇和旋轉碼盤的快慢來調整軸的移動速度,以便于長管件的對刀操作。

(7)新的配電柜放置于主軸箱的后面,操作箱安裝于床鞍上,隨床鞍移動,方便操作及對刀。

(8)機床功能調試及相關參數的設置,如傳動比、軸運行速度、反向間隙補償和正負極限位等相關參數的設置。

3 機械部分改造

(1)拆除原車床進給箱的傳動機構,溜板箱內的快速移動傳動機構等部件。加裝滾珠絲杠、滾珠絲杠安裝座、滾珠絲杠螺母座、電動機安裝座和聯軸器等部件,將滾珠絲杠與原機床床鞍連接起來,實現滾珠絲杠直接驅動床鞍的縱向移動。

(2)拆除原車床的中托板、小托板及刀架等機械部分,重新設計、制作和安裝鏜桿尾座套筒、鏜桿中心座。采用改造后的機床自我精鏜,實現鏜桿尾座套筒、鏜桿中心座的中心高與主軸中心高一致。鏜桿尾座套筒設計如附圖所示。要求焊后精加工φ95mm孔、底座表面淬火處理。

鏜桿尾座套筒設計圖

(3)拆除主軸正反轉操作桿以及相關傳動組件,避免誤操作引起人身傷害和設備損壞。

(4)增加自動潤滑泵,改造原潤滑油路。各潤滑點采用強制自動潤滑裝置進行定點定量潤滑滾珠絲杠、軸承和導軌滑動面等部位。當有異常狀態或油量不足時,自動產生警告訊號,從而延長機床的使用壽命。

(5)機床需設計、制作和安裝防護罩,避免冷卻液四處飛濺。增加滾珠絲杠防護裝置,防止絲杠被鐵屑劃傷和被冷卻液腐蝕,保證機床定位精度的穩定性。

4 結語

改造后的設備,經過幾個月的實踐檢驗,完全滿足外套管的精鏜加工要求。通過標準的G代碼編程實現了多種型號的外套管加工,有效解決原普通設備加工此工序時存在鏜孔深度不一致的問題。通過M代碼實現了冷卻泵起停、主軸起停等輔助功能的自動控制。改造后的設備運行穩定可靠,有效降低了操作者的勞動強度,提高了產品質量穩定性,實現了一人操作多臺設備,有效降低了公司的綜合成本


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