一種復合型板件加工數控機床探討

繆曉明，韓立光，楊善磊，孫玉霞，張 玉，郝連濤

(1.無錫光華鍋爐股份有限公司，江蘇 無錫 214028；2.濟南翼菲自動化科技有限公司，山東 濟南 250107；3.濟南碩超數控設備有限公司，山東 濟南 250107；4.國機鑄鍛機械有限公司，山東 濟南 250306）

金屬構件生產中的平板類工件的沖孔、鉆孔、打字工藝，以往需要多種機床或人工操作，效率低、精度差，勞動強度高。為解決以上問題，一種集沖孔、鉆孔、打字工藝于一體的數控機床應運而生。

1 機床特點

本設備主要用于金屬構件生產中的平板類工件的沖孔、鉆孔、打字工藝。設備具有獨立的液壓動力系統和電氣數控系統，采用中央集中控制。主機配有二軸數控送料工作臺，工件可在工作區內任意位置精確定位，完成沖孔、鉆孔和打字功能。板料的夾緊具有原點定位和重定位功能，原點定位準確、方便，重定位精度高。設備具有一個打字工位、兩個沖孔工位和一個鉆孔工位，可實現多品種、多孔徑加工。設備模具裝拆方便、定位準確，大大縮短工作停頓時間和模具調整時間，提高了工作效率，擴大了該設備的應用范圍[1]。

2 機床結構

本設備主要由主機、數控送料工作臺、鉆削單元、液壓系統、氣動系統、電氣控制系統、潤滑系統等組成[2]。

該主機為一臺帶有壓料裝置和沖桿位置保持裝置的專用液壓機。沖桿保持架上有三個沖桿，用來安裝沖頭和打字裝置。主油缸活塞桿上裝有一個壓頭，壓頭與沖桿之間設有墊塊，墊塊通過氣缸推動可完成抽出和塞入，以實現模具的選取工作。在機身兩側為壓頭安裝了平面導軌，提高了抗偏載能力，延長油缸工作壽命。主機機身采用C型雙片鋼板焊接結構，剛性好，抗偏載能力強。

X、Y軸的移動是在AC伺服電機、精密滾珠絲杠傳動機構的帶動下，沿直線滾動導軌副做左右、前后移動，實現工件準確定位。工件通過液壓夾鉗進行夾持，夾鉗位置可沿X軸移動，以適應不同大小的工件。在X軸一側裝有一個原點定位機構，當液壓缸推動定位板擺動90°時，其定位面與Y軸方向一致，恰好與夾鉗鉗口平面（即X軸方向）形成一個直角，用以確定板材的原點位置。

鉆削動力頭采用變頻電機經齒輪減速（i=7.5）驅動獨立主軸；主軸進給采用AC伺服電機帶動同步帶和精密滾珠絲杠副驅動；主軸錐孔為莫氏6號錐度，配有多種規格莫氏變徑套，可以安裝較大直徑范圍的鉆頭。Z軸移動采用兩條直線滾柱導軌副導向，驅動采用伺服電機帶動同步帶（i=2）和精密滾珠絲杠副傳動。

液壓系統主要由油箱、沖孔打字調壓塊、輔助控制塊、主缸控制塊、鉆孔壓料控制塊組成。驅動各油缸完成定位、夾緊、壓料、沖孔、鉆孔、打字等動作。主要液壓閥采用意大利阿托斯液壓元件，國內組裝。油缸由專用油缸廠提供。

該設備數控系統采用德國西門子808D系統，孔坐標可實現CAD/CAM直接轉換（如AutoCAD），方便了編程、存儲、顯示和通訊，操作界面具有誤差補償、自動報警、人機對話等功能。加工工件程序可由鍵盤直接輸入或CAD圖形轉換。具備沖孔、鉆孔前加工預演和檢驗功能，人機友好，操作方便。

機床精密直線導軌副、精密滾珠絲杠副等高精度的運動副均配備有自動潤滑系統。自動潤滑泵輸出壓力油，定量注油器油腔進油，由于定量注油器供油量精確，并可對系統壓力進行檢測，供油可靠，確保各運動副的表面有一層油膜，減小了摩擦和磨損，防止了由此引起的過熱對內部結構的破壞，保證了機床使用的精度和壽命。機床結構如圖1所示。

圖1 機床結構示意圖

3 機床加工工藝條件

機床的加工水平與加工工藝條件密切相關。合理的工藝條件可以保證更優的加工質量，以下就該機床加工工藝參數進行說明。

該機床最大加工工件尺寸3500mm×600mm，最大加工板厚60mm。機床同時具備沖孔功能，沖孔單元沖孔力可達2000kN，打字力1000kN，最大沖孔直徑?35mm，最大沖孔厚度25mm，字頭尺寸14mm×10mm，字符數量14或18（兩排或三排）個。鉆削動力頭部分最大鉆孔直徑?80mm，最大鉆孔厚度60mm，主軸轉速100～700r/min，主軸莫氏錐度6莫氏號，主軸電機功率11kW。鉆孔動力頭進給運動部分Z軸行程200mm，Z軸進給速度0～4m/min，Z軸伺服電機功率3kW。X、Y軸速度8m/min，總功率約45kW。

4 結論

本文對一種復合型數控機床進行了說明，該機床可完成沖孔、鉆孔、打字等多種加工工藝。闡述了機床在結構、配置方面的相關參數，對工件加工工藝參數作了介紹。本文對機床操作、使用和保養具有一定參考價值。