法蘭盤鉆孔專機的設計及應用*

徐春梅　賴思琦

(西南科技大學工程技術中心，四川 綿陽 621010)

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法蘭盤鉆孔專機的設計及應用*

徐春梅賴思琦

(西南科技大學工程技術中心，四川 綿陽 621010)

介紹了一種將普通車床改造為用于法蘭盤上鉆孔專機的方法及其應用效果。該專機以普通車床 為基礎，改裝了機械結構和機床電氣，并進行了數控化改造，編寫數控鉆孔宏程序。通過現場加工，該鉆孔專機運行穩定可靠，加工質量好，達到了節約成本、提高效率的目的。

法蘭盤鉆孔；數控改造；鉆孔宏程序

機床是制造業進行生產加工的主體[1]。自“可重構制造系統”[2]被提出以后，模塊化機床、模塊化控制器、開放式體系結構原理、模塊化機床與模塊化控制器集成等都陸續形成體系。同時綠色機床加工系統的研究已經成為綠色制造領域的一個熱點[3-4]。其中對現有大量的生產機床進行再制造與技術提升可實現一機多用，這也是可重構機床的一個研究核心。這種改造，提高了生產效率，同時減少了生產成本。

某公司生產的FEQ法蘭盤尺寸形狀如圖1所示，十二個φ12 mm孔沿φ60 mm和φ96 mm兩個同心圓周分布，法蘭盤外徑120 mm，厚度為8 mm。由于該公司沒有數控銑床和加工中心，鉆十二個φ12 mm孔的工序一直是使用立鉆和專用鉆夾具，由人工操作完成。隨著生產批量的增加，該工序人工操作的產量已經無法滿足生產需要。筆者經過與公司技術人員研究，因地制宜，根據公司現有設備條件，在普通車床的基礎上研制出法蘭盤鉆孔專機，以節約生產成本、提高效率，達到投入與產出的最佳比值。

1　鉆孔專機整體設計

法蘭盤鉆孔專機以C6136普通車床為母體進行改造而來，其整體改造方案如圖2所示。

(1)對車床主軸、縱向及橫向進給方向的導軌進行檢修，保證其機械精度。

(2)拆除小拖板和刀架，在中拖板上加裝一個中心高度為80 mm的萬能分度頭。安裝時要保證分度頭主軸軸心線與車床縱向進給方向平行，并加墊塊保證分度頭中心與車床主軸中心等高。確定好位置后，以螺栓在中拖板T型槽內固定，使其不再移動。

(3)保留主軸電動機、冷卻泵電動機。拆除車床縱向和橫向的進給手柄，將普通絲杠更換為滾珠絲杠副，縱向絲桿導程6 mm，橫向絲桿導程4 mm，并選配適合的伺服電動機與驅動單元，分別控制車床縱向和橫向進給；拆除分度頭手柄，選配適合的伺服電動機與驅動單元用以控制分度頭轉動。

(4)增加相應的電路，采用國產經濟型數控系統實現控制目的[5-6]。

2　鉆孔專機控制設計

根據機床控制要求，其主電路如圖3所示。

在主電路中，保留原有的總電源QS，主軸電動機M1，冷卻泵電機M2，以及相關電路。增加分度頭電動機M3、橫向進給電機M4、縱向進給電機M5，以及相關斷路器、變壓器(380 V/220 V)，另外增加控制變壓器為數控系統和控制電路提供220 V、110 V、24 V電源。

控制電路如圖4所示，KM1實現主軸電動機正轉，加限壓保護器件FV，SA1為緊急制動主軸的手動旋鈕；QF6負責數控系統電源，QF7負責外部I/O電源模塊。

數控系統選用廣州數控GSK990M經濟型數控系統，具有良好的性價比，可實現3軸聯動，具備直線插補、固定加工循環等功能，支持RS232和USB接口，實現文件傳輸。

3　鉆孔宏程序

根據鉆孔工藝，機床主軸用三爪卡盤夾持φ12 mm鉆頭，法蘭盤工件以φ25 mm孔定位裝夾在分度頭上。以分度頭中心和法蘭盤端面為工件坐標系原點，工進→鉆孔→工退→分度頭轉→再次工進，重復4次，編寫鉆孔程序如下：

程序名：O0002

G0 X0 Y30 Z5；(機床處于圓周φ60 mm的孔位置)

M03；

M08；

#1= 0； (設變量#1為0)

#2= 4；(設變量#2為4)

N10 G01 Z-12 F80； (鉆孔)

G0 Z5；(鉆頭退出)

Y48；(移動到圓周φ96 mm的孔位置)

G01 Z-12 F80； (鉆孔)

G0 Z5；

X45； (分度頭轉45°)

G01 Z-12 F80； (鉆孔)

G0 Z5；

X45 Y30；(分度頭轉45°，移動到圓周φ60 mm)

#1= #1 + 1；(變量#1加1,作為計數)

IF [#1 LT #2] GOTO 10；

(在#1變量小于#2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 Z180；

M30；

以上鉆孔程序還可根據法蘭盤的尺寸、孔分布圓周大小和角度、孔深度尺寸，對程序中的相應參數和變量進行修改，結構簡單，靈活性好[10-12]。

4　結語

根據公司現有設備條件，利用普通車床進行相關的機械和電氣改造，采用國產經濟型數控系統實現其控制功能，得到的法蘭盤鉆孔專機具有工作穩定可靠、成本低廉、性價比高等優點。鉆孔宏程序簡單清晰，充分發揮了機床性能。在實際生產中，鉆孔專機工作效率高，操作簡單方便，為公司節省了人工和設備成本，創造了良好的效益。

[1]李先廣,劉飛,曹華軍. 齒輪加工機床的綠色設計與制造技術[J]. 機械工程學報,2009，45(11):140-145.

[2]田波,梁錫昌,潘繼生. 基于可重構的輪輞自動加工機床[J]. 機械工程學報,2007，43(6):216-219，225.

[3]劉飛,曹華軍,張華,等. 綠色制造的理論與技術[M]. 北京：科學出版社，2005.

[4]李先廣. 當代先進制齒及制齒機床技術的發展趨勢[J].制造技術與機床，2003(2):10-12.

[5]唐文華. 普通銑床的數控化改造[J]. 煤礦機械,2014(6):175-177.

[6]張一鳴,宋曉梅. CA6140普通車床數控化改造(英文)[J]. 機床與液壓,2013(24):101-104.

[7] DA98E系列總線式交流伺服驅動單元使用手冊[Z]. 廣州數控設備有限公司.

[8] GSK990M銑床數控系統使用手冊[Z]. 廣州數控設備有限公司.

[9]李茂勝. 數控機床伺服驅動系統齒輪配比設計[J]. 機械設計與制造,2012(3):169-170.

[10]袁永富,郭晟,劉存平,等. 數控銑削加工程序的優化設計[J]. 煤礦機械,2014(2):105-106.

[11]羅建. 宏程序在加工復雜非圓曲線輪廓中的應用[J]. 煤礦機械,2013(6):133-135.

[12]劉培躍. 偏心軸(孔)類零件的數控加工通用宏程序開發[J]. 機械工程與自動化, 2015(1):198-201.

(編輯汪藝)

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Design and application of the special machine to drill the flange plate

XU Chunmei, LAI Siqi

(The Center of Engineering and Technology, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, CHN)

It presents a transformation of ordinary lathes used in the process of drilling the flange, and has summarized the application effect. The machine tool is transformed from lathe, which has modified the mechanical structure and electrical machine, and transformed the NC, written the macro program of drilling. Through on-site processing, the drilling machine tool is stable and reliable in operation,which would make better processing quality, less cost and more efficiency.

drilling on langes ; NC transformation; macro program of drilling

TG519.5

B

徐春梅，女，1984年出生，工學碩士，助教，主要研究方向為機械制造及自動化，已發表論文10余篇。

2015-10-20)

160115

**四川省教育有廳(12ZD1120);四川省制造過程與自動化重點實驗室開放基金(szjj213-042)