深孔鉆床中機械、液壓系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整

摘 要：我公司自從引進第一臺深孔鉆后，經(jīng)過安裝調(diào)試，到機床可以鉆孔，經(jīng)歷了幾個月的時間。在初期使用過程中，完成了2塊30萬千瓦高加管板、2塊60萬千瓦高加管板的鉆孔工作，但是檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)鉆孔精度和機床穩(wěn)定性都很差，如只鉆一些對精度要求不高的產(chǎn)品還勉強可以，根本無法進行AP1000管板的加工。為了使深孔鉆床能夠滿足管板鉆孔的要求，我們對鉆孔實驗數(shù)據(jù)和機床原理進行了深入的分析研究，對機床的機械系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)都做了優(yōu)化調(diào)整，同時還完成了部分備件的國產(chǎn)化。

關(guān)鍵詞：深孔鉆床;液壓系統(tǒng);優(yōu)化

1 機械、液壓系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整

1.1 機械系統(tǒng)調(diào)整

在機床調(diào)整初期，為了提高鉆孔精度，使相鄰孔距公差能夠滿足要求，對主軸和BOZA座的同軸度、立柱位置等進行了多次的觀測和調(diào)整，機床的鉆孔精度有所提高，但同時發(fā)現(xiàn)機床的穩(wěn)定性不好，如某次進行9個孔的鉆孔試驗時，檢測結(jié)果相鄰兩孔距離公差都在0.3mm/1000mm以內(nèi)，但再次鉆9個孔試驗時，檢測結(jié)果就會出現(xiàn)超差，其中最大的相鄰兩孔距離公差超過1mm/1000mm。經(jīng)過分析我們認為該機床的穩(wěn)定性存在問題，為保證AP1000管板鉆孔的順利進行，必須提高機床的穩(wěn)定性。另外機床的排屑系統(tǒng)存在排屑不暢問題，也要對其進行改造。

1.1.1 提高機床的穩(wěn)定性

針對機床穩(wěn)定性的問題，從兩個方面入手解決了這一問題，第一是加大Y1、Y2、Y3軸間夾緊效果，消減鉆孔時3個軸的上下竄動;第二是對X、Y軸導軌進行加固。具體如下：

①為了增強鉆孔時Y1、Y2、Y3軸的穩(wěn)定性，在原有夾緊裝置的基礎(chǔ)上，再增加一套夾緊裝置，位置確定在3個BOZA頂端的后部。首先對這部分的表面進行加工，根據(jù)公司現(xiàn)有的條件，使用130移動式鏜床進行加工，期間克服了機床定位，找正等困難，然后開始安裝夾緊裝置，連接液壓管路。

②對于X、Y軸導軌，原有機床導軌剛性較差，機床滑座在運行過程中會發(fā)生“漂移”，為增強導軌剛性，需要采取加固措施。具體為先經(jīng)過計算確定銷孔位置，然后進行鉆孔、加入固定銷、填充密封膠，最后對導軌平面進行刮研平整。

1.1.2 排屑系統(tǒng)的改造

機床在使用過程中，我們發(fā)現(xiàn)它的排屑系統(tǒng)效果不太好，當有長鐵屑時經(jīng)常會發(fā)生在某一段堵住的情況，同時還存在原有的鐵屑箱太小，不能滿足生產(chǎn)需要。針對這兩個問題我們對排屑系統(tǒng)進行改造，采取的方法是將北側(cè)的排屑系統(tǒng)的所有裝置去除，新做一個鐵屑箱和接油槽安放在東側(cè)鐵屑傳送帶下方，同時對電氣線路、油路和急停系統(tǒng)進行了重新的連接和調(diào)整。改造后消除了鐵屑堵塞現(xiàn)象，提高了排屑系統(tǒng)的工作效率。

經(jīng)過上述調(diào)整后，機床鉆孔精度得到穩(wěn)定，為了進一步提高精度，我們決定對機床的液壓系統(tǒng)進行優(yōu)化調(diào)整。

1.2 液壓系統(tǒng)優(yōu)化

1.2.1 優(yōu)化壓力值

首先確定調(diào)整后的壓力值范圍，同時針對每個壓力值進行鉆孔實驗，經(jīng)過逐一試驗后，把X軸夾緊壓力、導套向前的壓力等都優(yōu)化為最佳值。為正式產(chǎn)品提供了有效的參數(shù)保證。

1.2.2 改造部分液壓單元

對控制導套移動的液壓回路進行了重新設(shè)計，相比原來增加了一套電磁閥，使得前后換向時的控制更加靈活可靠。

1.2.3 增加切削油加熱裝置

在鉆孔過程中，切削油需要在一定的溫度范圍內(nèi)，才能保證機床正常工作。而在冬天早晨剛開機時，油溫只有5℃左右，距離要求相差較多，開始我們采取啟動機床自帶的預熱程序這種辦法，不過用此種方式達到需要溫度要預熱2小時，但這樣每天早晨都特別耽誤時間，為此我們經(jīng)過研究決定增加一套切削油加熱裝置，具體規(guī)格尺寸經(jīng)計算和現(xiàn)場測量后確定。安裝完成投入使用后，在停機時此裝置能將切削油恒定在我們需要的一個溫度，這就保證了早晨開機時的油溫也可以滿足正常鉆孔條件，省去了切削油預熱過程。

經(jīng)過上述機械、液壓系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)整，此臺深孔鉆床鉆孔精度和穩(wěn)定性都得到了明顯提高，在進行27個孔的鉆孔試驗時，已能確保出口端相鄰兩孔距離公差都在0.3mm以內(nèi)。此后又經(jīng)過幾個月的工藝試驗，檢測出的鉆孔數(shù)據(jù)也都能滿足AP1000管板鉆孔要求。

2 電氣系統(tǒng)的優(yōu)化

這臺深孔鉆的電氣控制部分采用了最新的西門子840D數(shù)控系統(tǒng)，整體性能良好，且制造廠為了方便用戶使用開發(fā)了專門的用戶界面，里面集成了很多復雜功能，這樣使我們操作起來比較簡單，自動化程度較高。但在機床使用過程中我們發(fā)現(xiàn)有些地方操作方式不太符合我們的使用習慣，且機床沒有防止打錯孔這一功能。另要增加verifier功能，由于此臺機床原來沒有防止打錯孔的功能，并且我公司在加工60萬高加管板時出現(xiàn)過打錯孔情況，于是我們針對此機床開發(fā)了verifier功能，用來保證在加工程序出錯或誤操作等情況下，機床不會在管板的非鉆孔坐標上進行鉆孔，同時觸發(fā)報警停止加工，提醒操作者進行檢查。此功能是通過在專門開發(fā)的用戶界面上輸入相鄰兩孔的X、Y軸中心距等參數(shù)，然后經(jīng)由后臺程序進行計算，來實現(xiàn)機床只在我們要求的坐標上進行鉆孔，verifier功能的實現(xiàn)除了需增加少量PLC程序外，主要是通過編寫的VERIFIER.SPF和VERIF.COM兩個文件來實現(xiàn)。

3 備件國產(chǎn)化

這臺機床是由意大利SIRMU公司生產(chǎn)的，所有的零部件都是歐洲制造的，為了確保機床能夠長期正常運行，需要采購大量零部件備用，而這些歐洲制造的零部件價格相當昂貴，且供貨周期很長。經(jīng)過我們針對功能、技術(shù)指標等的分析發(fā)現(xiàn)有些是可以國產(chǎn)化的，其中過濾用的濾紙經(jīng)過國產(chǎn)化后，使用效果一樣，但價格從原來的每卷1000歐元變成1000元人民幣，一年下來能為公司節(jié)約80000多元（每個月需更換一卷濾紙）。同時我們也對一些低壓電氣元件的備件進行了國產(chǎn)化。

4 結(jié)語

綜上所述，我公司的深孔鉆床在經(jīng)過了增加新夾緊裝置、加固導軌、液壓系統(tǒng)優(yōu)化、調(diào)整機床控制程序、增加verifier功能這些優(yōu)化后，整體性能得到很大提升，已能夠安全可靠的對高精度產(chǎn)品進行鉆孔工作，之后又經(jīng)過幾個月的工藝試驗，檢測出的鉆孔數(shù)據(jù)完全滿足AP1000管板鉆孔的要求，最終保證了管板深孔加工，機床運行狀態(tài)良好。

參考文獻：

[1]劉文英，王芳，等.高精度深孔鉆床結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新研究[J].中國設(shè)備工程，2018（19）.

作者簡介：楊杰（1976-），男，漢族，吉林人，碩士，工程師，研究方向：機械工程。