普通金切設(shè)備自動(dòng)化改造技術(shù)研究與應(yīng)用

王雷飛，段松松，高 博，伍衛(wèi)民，劉安寧

（中國一拖集團(tuán)有限公司大拖裝配廠，河南洛陽 471000）

0 引言

中國一拖集團(tuán)有限公司大拖裝配廠是生產(chǎn)拖拉機(jī)和加工拖拉機(jī)核心零部件的主要企業(yè)，擁有主要生產(chǎn)設(shè)備1015 臺(tái)，其中，金切設(shè)備528 臺(tái)、數(shù)控類設(shè)備149 臺(tái)。中小件兩個(gè)加工車間70%設(shè)備為普通金切設(shè)備，自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率低，普遍存在1 人1 機(jī)現(xiàn)象。生產(chǎn)的合理性、高效性、精確性、靈活性是目前制造業(yè)一直追求的方向。對(duì)制造業(yè)的發(fā)展具有積極推動(dòng)的作用。為了優(yōu)化資源和節(jié)約人工成本，對(duì)原有性能較好的機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)化改造。提升這類機(jī)床的自動(dòng)化程度、拓展機(jī)床的專門化應(yīng)用，降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)1 人多機(jī)。通過對(duì)比普通機(jī)床和數(shù)控類設(shè)備，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)生產(chǎn)零件結(jié)構(gòu)，不斷改進(jìn)普通設(shè)備自動(dòng)化性能。下面針對(duì)兩類設(shè)備的自動(dòng)化改造過程進(jìn)行說明。

1 立式鉆床的自動(dòng)化改造應(yīng)用

公司小件車間加工拖拉機(jī)撥叉、撥頭、差速鎖套等小型零部件，年產(chǎn)量約30 萬件。有各類普通立式鉆床20 多臺(tái)，全手動(dòng)操作，操作工勞動(dòng)強(qiáng)度大。進(jìn)給量無法精確控制，產(chǎn)品加工質(zhì)量問題時(shí)有發(fā)生，簡易自動(dòng)化改造是有效的解決方案。

1.1 改造方案

采用步進(jìn)電機(jī) ZD -3HE2270M、小型渦輪蝸桿減速器RV75-050、驅(qū)動(dòng)器、控制器JIAHFOAXIS -CON/TROL -0800V1.0 等相關(guān)電氣元件，自行設(shè)計(jì)加工傳動(dòng)水平軸、連接板等機(jī)械配件。

1.2 改造步驟

（1）查閱資料，選用步進(jìn)電機(jī)、減速器（圖1）、控制箱（圖2）。

（2）分解Z5140B 立式鉆床進(jìn)給機(jī)構(gòu)（圖3），拆除不需要的刻度盤等零件（圖4）。

圖1 步進(jìn)電機(jī)和減速器

圖2 控制箱

（3）對(duì)原水平軸進(jìn)行重新設(shè)計(jì)加工（圖5）。

（4）設(shè)計(jì)步進(jìn)電機(jī)和加速器安裝的連接板（圖6）

（5）安裝（圖7）。

1.3 改造效果

（1）通過編程控制實(shí)現(xiàn)了鉆孔進(jìn)給機(jī)構(gòu)的自動(dòng)進(jìn)刀。

（2）實(shí)現(xiàn)了鉆孔進(jìn)給量的自動(dòng)化，提高了零件加工質(zhì)量，減少人為誤差。

（3）提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

（4）創(chuàng)新了一種立式鉆床簡易自動(dòng)化改造的解決方案。

2 立式、臥式銑床簡易數(shù)控化改造應(yīng)用

中件車間加工拖拉機(jī)傳動(dòng)箱上蓋、動(dòng)力輸出后蓋等拖拉機(jī)核心關(guān)鍵件。有各類立式、臥式普通銑床15 臺(tái)，加工端面及平面的重要工序。全手動(dòng)操作，重復(fù)性進(jìn)刀，操作工勞動(dòng)強(qiáng)度大。

2.1 改造方案

采用2016 款CM45L 系列步進(jìn)式運(yùn)動(dòng)控制，110HCY220A L3S-TK0 步進(jìn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，設(shè)計(jì)制作了連接過渡法蘭盤、控制電箱等配套零部件。在X、Y、Z向絲杠分別增加步進(jìn)電機(jī)，3個(gè)方向增加極限位開關(guān)，實(shí)現(xiàn)雙極限位保護(hù)，配合數(shù)控系統(tǒng)達(dá)到閉環(huán)控制要求。通過簡單編程完成整個(gè)加工流程。操作簡單、反應(yīng)靈敏、故障率低。

圖3 進(jìn)給機(jī)構(gòu)

圖4 刻度盤、手柄

圖5 原手動(dòng)水平軸

圖6 安裝連接板

圖7 改造前后

2.2 改造步驟

（1）選用步進(jìn)電機(jī)、控制箱。

（2）檢查舊機(jī)床絲杠，將磨損絲杠更換成滾珠絲杠。

（3）拆除原有手動(dòng)控制的機(jī)械轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。

（4）設(shè)計(jì)各軸連接電機(jī)的連接板，便于安裝聯(lián)軸節(jié)。

2.3 改造效果

（1）實(shí)現(xiàn)了鉆孔進(jìn)給機(jī)構(gòu)的自動(dòng)進(jìn)刀編程控制。設(shè)備在程序發(fā)出動(dòng)作指令下驅(qū)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

（2）通過編程精確自動(dòng)進(jìn)刀，減少人為誤差，提高了零件加工質(zhì)量。

（3）1 人操作2 臺(tái)設(shè)備，提高了生產(chǎn)效率，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。

（4）創(chuàng)新了一種銑床自動(dòng)化的改造方案。

（5）采用國際通用的G 代碼編程，方便操作，具有良好操作性。

3 設(shè)備自動(dòng)化改造的意義

（1）節(jié)省資金投入。普機(jī)設(shè)備改造相對(duì)于更新數(shù)控設(shè)備投入少，能達(dá)到同樣效果。

（2）提高加工零件質(zhì)量。通過控制系統(tǒng)、步進(jìn)電機(jī)、滾珠絲杠等精確進(jìn)刀，代替人工手動(dòng)操作，減少人為誤差，加工精度更加精確。

（3）提高生產(chǎn)效率。控制系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)X、Y、Z 主軸同時(shí)進(jìn)行。加工速度快，減少加工停頓時(shí)間，靈活高效。

（4）減少勞動(dòng)強(qiáng)度。人工操作部分由系統(tǒng)控制。編好程序后，只需人工上下料，無需人工重復(fù)進(jìn)刀。

（5）減少人工成本。改造后通過調(diào)整設(shè)備工藝布局，可1 人操作2 臺(tái)或3 臺(tái)設(shè)備，大大減少用工數(shù)量。

（6）批量化生產(chǎn)。對(duì)于加工工序比較簡單，適合成批量生產(chǎn)的工序設(shè)備，采用簡化的數(shù)控自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)施改造，既可以實(shí)現(xiàn)改造要求，達(dá)到數(shù)控自動(dòng)化加工的基本要求，又大大降低改造成本，方便編程、操作，操作性強(qiáng)。