汽車轉向器調整圈數控鉆孔專機的研制

王勇，徐春梅

( 西南科技大學工程技術中心，四川綿陽621010)

某公司生產的EQ1040 型汽車動力轉向器調整圈圓周上分布有4 個螺栓過孔，用于連接外套，如圖1所示。

圖1 轉向器調整圈簡圖

以前的圓周孔加工工藝是采用專用鉆模，在Z50立鉆上，由操作工人手工鉆孔完成。隨著近年來汽車產品利潤下降和人工成本上漲，過去的加工工藝已經不能滿足要求。提高生產效率，降低人工成本是當前汽車產品大批量生產的當務之急。一般而言，只有四軸加工中心可以有效地完成圓周上的鉆孔，然而加工中心的價格和使用成本較高，對制造企業來說，投入與產出比值不理想。經過與技術人員共同研究，決定對公司現有的X6232 萬能銑床進行改造，研制出數控鉆孔專機，以節約成本。文中就數控鉆孔專機的整體結構、電氣系統及鉆孔加工程序進行論述。

1 數控鉆孔專機的整體設計

X6232 工具銑床為升降臺結構，適用于加工各種中小型零件。其整體改造方案為:

(1)對銑床主軸和3 個進給方向的導軌進行大修，恢復機械精度;

(2)在工作臺上加裝一個中心高度為125 mm 的萬能分度頭，以定位鍵在機床縱向工作臺T 型槽內定位，保證分度頭主軸中心線與工作臺縱向進給方向平行。使用手柄移動工作臺橫向方向，使銑床主軸中心線與分度頭主軸中心線在工件鉆孔處垂直相交，確定好位置后，鎖死銑床的縱向和橫向，使其不再移動;

(3)保留主軸電機、冷卻泵電機。拆除銑床升降方向和分度頭的手柄，同時將升降方向普通絲桿更換為FL2506-5/750 型滾珠絲桿副，基本導程6 mm。根據產品工藝要求，選配伺服電機與驅動單元，分別控制銑床升降方向和分度頭的運動，增加相應的電路，采用國產經濟型數控系統實現控制目的［1］。

2 主電路及控制電路設計

根據工藝過程的控制要求，其主電路如圖2 所示。

圖2 機床主電路

主電路中，QS 為電源總開關，控制整個機床的電源通斷;在伺服電源中，經過隔離變壓器和浪涌吸收器的保護，經QF1 斷路器為數控系統供電220 V;同時，隔離變壓器輸出的220 V 電源，經QF2 斷路器保護，由VC1 變壓為24 V DC 供數控系統使用;銑床主軸電機為原有的7.5 kW 三相異步電動機，冷卻電機為原有的125 W 三相異步電動機;另有變壓器輸出24 V 電源接照明燈［2］。

數控系統選用廣州數控GSK928TE 系統，具有較高的性價比，可實現2 軸聯動，具備直線插補、固定加工循環等功能。

控制電路如圖3 所示:KM1 實現主軸電機正轉，KM2 實現主軸電機反轉;SQ1 為行程開關，防止主軸碰撞工作臺;SA1 為緊急制動主軸的手動旋鈕;KM3 為切削液泵電機，另有兩個電氣柜冷卻風扇電機由QF6 負責開關。

鉆孔專機升降方向設為GSK928TE 數控系統的x向，選用130SJT-M100B 交流伺服電機，適配廣數DA98D-15 伺服驅動單元，電子齒輪比G=分頻分子/分頻分母=3/5，即輸入指令脈沖為6 000 時，伺服電機旋轉1 圈，由于絲桿螺距為6 mm，所以工作臺進給6 mm 距離;分度頭設為GSK928TE 數控系統的z向，選用130SJT-M040D 交流伺服電機，適配廣數DA98D-10 伺服驅動單元，電子齒輪比G=分頻分子/分頻分母=9/10，即輸入指令脈沖為9 000 時，伺服電機旋轉1 圈，分度頭轉9°。數控系統連接如圖4 所示［3－4］。

圖3 機床控制電路

圖4 數控系統連接圖

3 鉆孔宏程序

根據鉆孔工藝，工進→鉆孔→工退→分度頭轉90°→再次工進，重復4 次，編寫宏程序如下:

O0002

G0 X75 Z0;

M03;

M08;

#1 = 0;(將分度頭初始角度賦值給變量#1)

#2 = 90;(將每次分度頭轉角90°賦值給變量#2)

#3 = 360;(將工件完成加工時的分度頭角度360°賦值給變量#3)

N10 G0 Z#1;

G01 X55 F200;(鉆孔深度到55 mm)G0 U5;(退屑5 mm)

G01 X30 F200;(鉆通深度30 mm)

G0 X75;(退出鉆頭到75 mm 高度)

#1 = #1 + #2;

IF［#1 EQ #3］GOTO 10;(在#1 變量等于#3 變量的條件下，轉移到N10 語句執行，實現4 次循環鉆孔動作)

G0 X100;M30;

以上鉆孔程序結構簡單，還可根據工件尺寸、孔分度角度、孔深度尺寸，修改程序中的相應變量和參數，通用性好，靈活性強［5－6］。

4 結論

對X6232 工具銑床的機械和電氣部分進行改造，采用GSK928TE 經濟型數控系統實現控制功能，得到的數控鉆孔專機具有結構堅固、動作可靠等優點。并且，所編寫的鉆孔宏程序簡單清晰，充分發揮了機床性能。在生產中，工人操作便利，工作效率高，為企業節省了設備和人工成本，創造了良好的效益。

【1】孟俊煥.X52A 型普通立式銑床的數控化改造設計［J］.機床與液壓，2010，38(2):113 －115.

【2】銀燕杰，李眾立，廖曉波，等.普通萬能工具銑床的數控改造設計［J］.機床與液壓，2011，39(10):134 －136.

【3】廣州數控設備有限公司.DA98D 全數字式交流伺服驅動單元［M］.

【4】廣州數控設備有限公司.GSK928TEⅡ車床數控系統使用手冊［M］.

【5】韓全立，王宏穎.宏程序在數控編程中的應用技巧及編程實例［J］.機床與液壓，2010，38(12):29 －32.

【6】陳銀清.宏程序編程在數控加工中的應用研究［J］. 機床與液壓，2009，37(5):42 －45.