一種數控沖割復合機床探討

繆曉明，韓立光，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.國機鑄鍛機械有限公司，山東 濟南 250306）

在金屬構件生產中，平板類工件的沖孔、切割等加工工藝，以往需要多種機床或人工操作，效率低、精度差，勞動強度大。為解決上述問題，一種集沖孔、切割工藝于一身的數控機床應運而生。本文對該復合式數控機床的結構和使用進行探討[1]。

1 結構特點

該類型數控沖割復合機，將沖孔與切割復合于一體，主要用于汽車及鐵塔鋼結構和工程機械等行業，適用于中厚板材的加工。通過一次裝夾可進行沖孔打號和切割加工，確保孔的位置精度[2]，并具有很高的工作效率和自動化程度，其效率是采用傳統加工工藝的兩倍以上。尤其適用于外形不規則其上又多孔的零件的加工。

床身為閉式結構，采用優質鋼板焊接而成。床身焊接件進行熱時效處理，最大限度消除焊接應力，從而提高機床的可靠度和耐用性。凸凹模分體驅動。解決了開式壓力機喉口限制問題，拓寬了加工板材的寬度。

本機床具有三個數控軸：X軸為夾鉗移動軸，Y1軸為沖頭和割炬移動軸，Y2軸為凹模移動軸。X軸采用精密減速機、齒輪、齒條及直線導軌副來進行移動定位，Y1、Y2軸采用精密滾珠絲杠副及直線導軌副來移動定位。

X、Y1、Y2軸均采用精密直線導軌，負載大、精度高、導軌使用壽命長 ，并可長期保持機床的高精度。采用集中潤滑與分散潤滑相結合的形式對機床進行潤滑，使機床時刻處于良好的工作狀態。固定工作臺直接固定在地基上，工作臺上裝有萬向輸送球，工件移動時阻力小、噪聲低、維護簡便。板料由強力液壓夾鉗夾緊，快速移動定位。夾鉗可以隨工件的起伏，上下浮動。具有夾鉗保護功能，避免因夾鉗意外進入沖壓工作范圍。具有小件自動下料裝置，節省時間。液壓系統的泵、閥等件均采用名牌產品，使液壓動力系統結構緊湊，牢固耐用，沖壓穩定，功率充足，確保機床的動力性能，提高機床的可靠性。采用數控系統和自動編程軟件，可直接將CAD圖形轉換成加工程序，并具有套排料功能，大大提高材料利用率。火焰切割單元采用自動調高器確保切割質量。除塵系統采用濾筒式除塵器，除塵效果好，并具有自動清灰等功能。通對機床合理設計，該系列機床結構緊湊，控制臺放置合理，使操作者對空間的要求達到最小，也使機床占地面積最小。機床結構如圖1所示。

2 機床加工工藝條件分析

本機床加工對象為金屬板類零件。板類材料的機械性能影響加工效果，材料性能指標σb=500～800N/mm2、σs＞350N/mm2時加工效果最佳。另外機床可加工的最大材料尺寸為2000mm×3000mm。

因不同材料的機械性能指標不一樣，而機械性能指標直接影響加工的工藝條件參數，對于可加工的板材厚度而言，歸納了三種常用金屬材料的加工厚度，分別為：Q235-A為 4～20mm，Q345為 4～18mm，Q420為4～16mm。機床的加工工藝條件也對加工材料狀態有一定要求，一般要求板料翹曲＜25mm/1000mm；板料鐮刀彎≤2mm/1000mm；板料不平度≤10mm/1000mm；板料均為無孔平板料。

本機床兼具沖孔功能，沖孔孔間中心距誤差X軸±0.15/400mm，Y軸±0.15/400mm。矩形排列成組孔對角線精度±0.25/400mm。孔徑種類：沖孔直徑≥板厚≤?26mm；孔徑+0.1mm。

圖1 機床結構示意圖

3 機床加工性能

機床加工性能是機床最重要的一項評價指標。本機床沖孔速度可達40SPM。模具凸、凹模采用快換模具，對需更換的模具或損壞的模具進行單個更換。凸模入模量≥3mm，凸、凹模結構簡潔、可靠，換模操作便捷，有防帶料裝置，廢料不反彈，可靠、快速。

機床采用液壓夾鉗夾持工件，液壓夾鉗有足夠的夾緊力及足夠的結構剛性將工件可靠地夾持住。液壓夾鉗數量為3把。具有保護功能，進入沖壓區域時，可自動退縮。液壓夾鉗開口尺寸≥35mm。液壓夾鉗可上下浮動。夾緊油缸外表無滲油、漏油現象[3]。

沖孔打號單元。沖孔單元有3個模位，可裝3種不同直徑的沖頭；字頭數量為14個，字頭尺寸為14×10；氣缸推動墊塊換模，換模氣缸與換模墊塊連接處優化設計；壓料采用隨動壓料結構，沖孔安全，生產效率高；模具材質為Cr12MoV。火焰切割時，切割高度可以根據弧壓變化自動調整，切割產生的粉塵被除塵器所吸收，割渣進入廢渣箱中。成品小件自動下料。最后，剩余板料通過手動方式下料。廢料排出：廢料通過排料器落進廢料小車。加工工藝流程：調入加工程序→上料→夾鉗打開→板料定位（X向夾鉗口，Y向不需要，有開關檢測）→液壓夾鉗夾緊板料→沖孔→切割→翻轉下料（小成品件），最后將加工完的廢料卸下。

4 結論

本文就一種數控沖割復合機床進行了探討。該機床可完成沖孔、切割等多種加工。闡述了機床在結構、配置方面的一些參數，并對工件加工工藝參數等作了概述。本文對機床操作、使用和保養具有重要參考價值。