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        摘要: 針對(duì)當(dāng)前深孔鏜床的缺點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了新一代深孔鏜專(zhuān)用機(jī)床。該機(jī)床采用配備低轉(zhuǎn)速大扭矩同步交流伺服電機(jī)的主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，采用具有過(guò)載保護(hù)的液壓進(jìn)給系統(tǒng)，有效地克服了原機(jī)床結(jié)構(gòu)復(fù)雜、能耗高、堵轉(zhuǎn)時(shí)易損壞工件和刀具的缺點(diǎn)，具有自動(dòng)化程度高、成本低、節(jié)能、可靠性好等優(yōu)點(diǎn)。

       深孔鏜專(zhuān)用機(jī)床適應(yīng)于一次性加工完成圓柱體內(nèi)孔的鏜、滾壓，主運(yùn)動(dòng)為刀具( 刀桿) 旋轉(zhuǎn)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)為刀具進(jìn)給，鏜削方式采用推鏜。該機(jī)床不僅可以進(jìn)行鏜削，而且還可以進(jìn)行滾壓加工。目前，國(guó)內(nèi)其他同類(lèi)設(shè)備有多種，但共同存在以下顯著缺點(diǎn):

      ( 1) 主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主電機(jī)采用大功率普通三相異步交流電動(dòng)機(jī)，配有多級(jí)主軸傳動(dòng)箱，體態(tài)笨重，成本高，可靠性差，故障率高，主電機(jī)功率過(guò)大而能耗高;

      ( 2) 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，采用交流伺服電機(jī)帶進(jìn)給箱，滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)，無(wú)級(jí)調(diào)速，但屬剛性傳動(dòng)，無(wú)過(guò)載保護(hù)，一旦發(fā)生堵轉(zhuǎn)，將會(huì)損壞工件或刀具;

      ( 3) 由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高，一般售價(jià)在幾十萬(wàn)，用戶(hù)難以接受。針對(duì)以上設(shè)備存在的缺點(diǎn)，作者開(kāi)發(fā)了新的深孔鏜床，完全克服了以上缺點(diǎn)，具有自動(dòng)化程度高、成本低、節(jié)能、可靠性好的特點(diǎn)，設(shè)備投放市場(chǎng)以來(lái)，深受用戶(hù)歡迎。

      1 機(jī)床設(shè)計(jì)方案

      如前所述，在現(xiàn)有深孔鏜專(zhuān)用機(jī)床上加工深孔時(shí)，存在3 個(gè)缺點(diǎn)，考慮機(jī)床原有結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)關(guān)系，重新改造設(shè)計(jì)，提出下列設(shè)計(jì)方案，機(jī)床設(shè)計(jì)示意圖如圖1 所示。

      圖1 機(jī)床設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

      1. 1 床身部分

      床身采用樹(shù)脂砂造型，優(yōu)質(zhì)鑄鐵鑄造，具有很好的外觀和強(qiáng)度，筋板布局合理，Π 型加強(qiáng)筋使床身具有優(yōu)良的剛度、抗振性和抗斷面畸變能力。床身采用分體拼接結(jié)構(gòu)，下體采用焊接結(jié)構(gòu)，將內(nèi)設(shè)液壓站、冷卻泵站及各種油管; 上體采用鑄造結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌采用雙平結(jié)構(gòu)、電火花表面淬火磨削工藝，使其承載能力大，導(dǎo)向精度、耐磨性及精度保持性好，根據(jù)鏜孔系列不同導(dǎo)軌寬度為520 ～ 680 mm。

      1. 2 主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

      主軸驅(qū)動(dòng)電機(jī)選用低速大扭矩的交流同步伺服電機(jī)，根據(jù)鏜孔直徑系列32 ～ 500 mm，選用功率6 ～22 kW， 同步轉(zhuǎn)速500 r /min， 如選用型號(hào)CTB-4022ZXE05 電機(jī)，功率22 kW。主電機(jī)配有PX 系列高精密行星齒輪減速器，減速比i = 3 ～ 5，主要起增扭作用，它們之間采用彈性聯(lián)軸器聯(lián)接，變頻無(wú)級(jí)調(diào)速，轉(zhuǎn)速可達(dá)30 ～ 2 000 r /min，亦可根據(jù)用戶(hù)要求任意設(shè)置11 級(jí)轉(zhuǎn)速，通過(guò)波段開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)有級(jí)調(diào)速。與同類(lèi)產(chǎn)品相比，主電機(jī)功率小，節(jié)能明顯，機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

      1. 3 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

      機(jī)床液壓傳動(dòng)系統(tǒng)如圖2 示。

      圖2 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)圖

      采用液壓進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，過(guò)載保護(hù)功能強(qiáng)，有效克服了堵鏜時(shí)刀具與工件的報(bào)廢。在導(dǎo)軌凹槽中安裝有進(jìn)給油缸SG-80 × 3 000，工作壓力8 MPa，油缸帶動(dòng)托板，與主電機(jī)、減速器及鏜桿一起移動(dòng)，托板采用箱體式滑鞍結(jié)構(gòu)有效地提高了滑鞍的剛性，同時(shí)支撐導(dǎo)軌整個(gè)跨度，滑鞍及滑板為樹(shù)脂砂鑄造，并進(jìn)行人工時(shí)效處理，各導(dǎo)軌面為重要加工面。油泵電機(jī)選用三相交流異步電機(jī)5. 5 kW，油泵選用齒輪泵CBTF320，對(duì)油液污染不敏感，工作可靠，壽命長(zhǎng)。進(jìn)給速度為無(wú)級(jí)調(diào)速，進(jìn)給速度范圍5 ～ 500 mm/min。夾緊油缸SG-250 × 100，工作壓力3 MPa，起到對(duì)工件的夾緊松開(kāi)作用。

     1. 4 授油器部分

      授油器的作用是: ( 1) 向加工工件輸入冷卻液并密封; ( 2) 支承鏜桿; ( 3) 鏜頭導(dǎo)向; ( 4) 支承頂緊工件及工件定位; ( 5) 對(duì)床身固定。在授油器的背面，有一個(gè)從冷卻泵來(lái)的輸液管，冷卻液通過(guò)授油器送入工件切削區(qū)。在授油器的頭部，有一個(gè)錐盤(pán)，起支承和頂緊工件作用，它與工件以30°、45°或60°錐面結(jié)合，靠裝在授油器內(nèi)部液壓缸產(chǎn)生的力對(duì)工件頂緊。在錐盤(pán)內(nèi)，有一導(dǎo)向套，是用于鏜頭導(dǎo)向的，更換刀具必須更換此套。在授油器的尾部，有一軸承內(nèi)套，內(nèi)有導(dǎo)套，是支承鏜桿用的，更換鏜桿時(shí)，需要更換相應(yīng)的導(dǎo)套。

      在授油器內(nèi)部的液壓缸，與授油器做成一體，錐盤(pán)即為活塞。液壓泵啟動(dòng)后，按下夾緊按鈕，就可實(shí)現(xiàn)錐盤(pán)伸出頂緊，按下松開(kāi)按鈕，則錐盤(pán)退開(kāi)，工件另一端由排屑座的錐盤(pán)頂緊。在規(guī)定的加工范圍內(nèi)，用戶(hù)可以根據(jù)需要自行選擇鉆鏜桿直徑尺寸，自制與工件和鏜桿有關(guān)的零件。

       1. 5 冷卻系統(tǒng)

      冷卻系統(tǒng)主要由冷卻液箱、泵站、輸液管、儲(chǔ)屑車(chē)和回液槽組成。冷卻液的作用是冷卻及排屑。鏜孔時(shí)，正常采用推鏜方式，冷卻液由冷卻液箱經(jīng)冷卻泵從授油器后側(cè)輸入到切削區(qū)，帶著切屑排往床頭排屑座，然后到儲(chǔ)屑車(chē)，冷卻液過(guò)濾后回冷卻液箱。冷卻泵站由一個(gè)電機(jī)帶冷卻泵組成，電機(jī)功率1. 5 kW，系統(tǒng)工作壓力2. 5 MPa，流量200 L /min。

      1. 6 鏜桿支架

      鏜桿支架為上下兩半瓦結(jié)構(gòu)，便于鏜桿更換。主要起到支撐鏜桿、控制鏜桿的運(yùn)動(dòng)方向、吸收鏜桿震動(dòng)的作用。

      1. 7 電氣系統(tǒng)

      由操作面板、電氣控制柜、交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置及電氣控制系統(tǒng)組成，使得機(jī)床的操作和使用更具合理化、人性化。其機(jī)床主電路如圖3 所示，控制電路略。

      2 機(jī)床的性能指標(biāo)

      2. 1 機(jī)床的加工精度

      粗鏜時(shí)，孔徑精度IT9 ～ 10，表面粗糙度不大于Ra6. 3 μm;精鏜時(shí)，孔徑精度IT7 ～ 8，表面粗糙度不大于Ra3. 2 μm，圓度不大于0. 03 mm;滾壓時(shí)，孔徑精度IT7 ～ 8，表面粗糙度不大于Ra0. 4 μm，圓度不大于0. 03 mm;加工孔的直線(xiàn)度不大于0. 15 mm/1 000 mm;加工孔的出口偏斜不大于0. 3 mm/1 000 mm;加工孔的同軸度不大于0. 25 mm/1 000 mm。

      2. 2 機(jī)床的加工效率

      切削速度。根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)、材料和工件材質(zhì)確定，一般為50 ～ 100 m/min;進(jìn)給速度。根據(jù)工件加工直徑、工件材質(zhì)、熱處理狀況和工藝情況確定，一般在40 ～ 100 mm/min;
鏜孔時(shí)最大加工余量。根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)、材料和工件情況確定，一般不大于30 mm。

      3  結(jié)論

      該機(jī)床可用于加工機(jī)床的主軸孔，各種機(jī)械液壓油缸、汽缸圓柱形通孔、盲孔及階梯孔等，具有質(zhì)量可靠、價(jià)格低、自動(dòng)化程度高、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)。