C61100 車床改裝為深孔加工（gōng）機床的研（yán）究與實踐-螺紋（wén）加工（gōng）機床網-數控機床市場網（wǎng）

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C61100 車床改裝為深孔加工機（jī）床的研究與實踐（jiàn）

2020-4-27 來源：江蘇鵬飛集團股份有限公司作者：楊增旺錢開明李曉（xiǎo）平丁晨晨

摘要: C61100 車床改裝為深孔加（jiā）工機床，按照產品零件深孔加工要求，確定改裝方案，進行床身（shēn）加（jiā）長、進給（gěi）傳動機構、刀杆支（zhī）架、授油器、工（gōng）作台及裝卡找正工具以及油路等結構改裝（zhuāng）設計，零部件（jiàn）經采購、製造、安裝和調試，應用改裝（zhuāng）的機床進行深孔加工，機床性能和孔加工質量達到標準和圖樣要求（qiú），滿足了零件深孔加工（gōng）需求。

關鍵詞: 車床; 深孔加工; 床身; 傳動機構; 授油器; 油路

輥壓（yā）機在水泥工（gōng）業應用以來，增產降耗效（xiào）果十分明顯。其主要依靠兩個水平（píng）安裝的（de）同步相向旋轉的擠壓輥（gǔn）進行高壓（yā）料層粉碎。為使軸係能穩定地連續運行，降低主軸及軸承的工作溫度，主軸需加工深（shēn）孔通水冷卻。深孔加工是主軸加工一（yī）道重要工序，開始輥（gǔn）壓機試製時，沒（méi）深孔加工機床，依靠外協，其加（jiā）工周期長，質量難控製，且需往返運輸費用。隨著（zhe）輥壓機生（shēng）產批量增加，為減少生產周期，公司（sī）決定上馬深孔加工機床，由於深孔加工機床的特殊（shū）性，其價格（gé）比較昂貴。對於非專業化深孔加工的（de）廠家，成本過高。用普通車床改裝為（wéi）深孔加工（gōng）機（jī）床（chuáng），其具有成本低（dī）、製造周期短以及一機多用（yòng）等優點。

1、 C61100 車床改裝為深孔加工機床的設計

1. 1 輥壓機主軸深孔加工要求（qiú）

現以 PFG15100 型（xíng）輥壓（yā）機（jī）主軸為例，零件如圖 1所示: 材料（liào）為 42CrMoA，重量 14 160 kg，軸徑最大直徑1000 mm，軸孔直徑220 mm 深 2 150 mm，而其他大規格的輥壓機主軸尺寸更大，重量更（gèng）重。因此，孔（kǒng）加工選用工件（jiàn）固定、刀杆刀具旋轉加（jiā）工方式。車床改裝為深孔加工機床方案為:前半部分為用舊車床改裝深孔（kǒng）鑽鏜（táng）床機身，後半部分為裝夾工（gōng）件的工作台及裝卡找正工具。

圖1 軸結構圖

1. 2 改（gǎi）裝車床的選擇

1. 2. 1 車床（chuáng）型號的選擇

車床（chuáng）型號主要取決於深孔鑽削的功率（lǜ），加工大、中直徑的深孔宜（yí）采用錯齒內（nèi）排屑深孔鑽，計算錯齒（chǐ）內排屑深孔鑽的機床（chuáng）功率（lǜ） P 的公式為［1］:

式中:vc為切削速度（dù），m/min; fn為（wéi）進給量，mm/r;Dc為鑽頭直徑，mm;η 為機床效率，可取 0. 75 ～ 0. 85;kc為比切削力，N/mm2;ap為切（qiē）深（shēn），mm;對於實心鑽，ap=Dc/2，mm;對於擴孔鑽ap= ( d2－ d1) /2，mm。

硬質合金多刃排（pái）屑深（shēn）孔鑽的切削用量:加工材料42CrMoA，硬度 175 ～ 275HB，進給量 0. 1 ～ 0. 3 mm / r，切（qiē）削速度 45 ～ 90 m/min，將參數代入公（gōng）式計算，C61100 車床主電動機 30 kW 可滿（mǎn）足孔 220 mm 采（cǎi）用一次（cì） 150 mm 實心鑽孔和粗、精二次擴孔鑽加工功率需求（qiú）。

C61100 機床主軸（zhóu）轉速範圍 3. 15 ～ 315 r / min，滿足多種切削（xuē）速度選（xuǎn）擇。

1. 2. 2 床身長度（dù）的確定

床身（shēn）長度取決（jué）於鑽孔的最大深度（dù），由式計算［2］:

舊 C61100 車床身長 5 700 mm，考慮 l鑽孔深度取5 000 mm，舊（jiù）車床改裝（zhuāng）其床身需加長。

1. 3 C61100 車床（chuáng）結構（gòu）改（gǎi）裝

對 C61100 車床的改裝主要包括機床本體改（gǎi）裝、工作台（tái）及裝（zhuāng）卡（kǎ）找（zhǎo）正工具和油（yóu）路改裝等。

1. 3. 1 機（jī）床本體改裝

機床本體改裝包括床（chuáng）身（shēn）加長、進給傳動機構設（shè）置、刀杆（gǎn）支架、授油器（qì）等增添。

(1)機身加長對接（jiē）床身的設計計算主要（yào）考慮在整機吊裝時求出（chū）聯接螺栓的受力大小，確保安全，滿（mǎn）足強度要求;聯接後滿（mǎn）足剛度要（yào）求及精度要求［3］。根據最大鑽孔深度取 5 000 mm，而現有舊 C61100 車床床身長 5 700 mm，需要對現有車床床身加長 5 000 mm，加長床身導（dǎo）軌截麵形狀、尺寸、跨距及床身高與舊 C61100 車床相同，新（xīn）床身（shēn）對接端設（shè）有連接螺（luó）栓安裝（zhuāng）孔洞，床身底部設有地腳螺（luó）栓安裝孔，床身用 HT250 鑄造而成。經時效處理的床身（shēn）先進（jìn）行導軌麵和對接端（duān）麵加工，同時（shí）對舊車床（chuáng）床身尾部端麵銑削（xuē）加工，新舊床身對接，水平（píng）和垂（chuí）直用鍵銷（xiāo）定（dìng）位，螺栓（shuān）連接緊固，對接後的新（xīn）舊床身在導軌磨床上進（jìn）行導軌整體（tǐ）磨削至標準要求。磨削的床身（shēn）在吊裝運輸過程會影響導軌精度，因此，最（zuì）終安裝時必須重（chóng）新調整床（chuáng）身導（dǎo）軌水平和直線度等（děng）。

(2)進給傳（chuán）動機構深孔加工進給機構必須穩定可靠，不能有（yǒu）爬行現象，機床的進給量是無級調速，以適宜多種材（cái）料的深孔加工（gōng），一般進給量在 0. 05 ～ 0. 35 mm/r 範圍內，最好使用帶有過載保護的進給機構。C61100 車床改深孔加（jiā）工機床，原床（chuáng）頭箱（xiāng）拆卸（xiè）改裝在新製的軸向移動拖板上，拖（tuō）板由進（jìn）給傳動機構驅動在床身導軌上移動，機床進給傳（chuán）動中，最大切（qiē）削負載不得超過電動（dòng）機轉矩。折電動機軸的最（zuì）大切削負載轉矩 Ti為［4］

根據深孔切削負載（zǎi）及進給量數值進行設計，按（àn）有關產品樣本選用絲杠、減速機、伺服電動機等零部件，機構由 K1000Ti － A 係統控製，進（jìn）給傳動機構如圖（tú） 2。新（xīn）製的拖板置於床身導軌（guǐ）上，拖板上固定的床頭箱帶動（dòng）刀杆旋轉並向前進給進行，切削。刀具的進給力 F由伺服電動機通過扭矩限製器、減速（sù）機、絲杠傳（chuán）給（gěi）了螺母。拖板與絲杠（gàng）螺母座由鍵定位，螺釘緊固聯接。在伺服電動機與減速機間設有扭（niǔ）矩限製器，根據鑽頭直徑與進給力關係，選用不同直徑規（guī）格（gé）鑽頭（tóu）設置不同大小的額定進給扭矩。其功用為:當機床在加工過程中出現過載，如工件中出現個別（bié）硬點（diǎn）或切屑堵塞致使排屑不暢等，導致刀具瞬時力矩加大，扭矩限製器會在驅動扭（niǔ）矩超過設定範（fàn）圍時，自動斷開進給（gěi），避免損壞刀杆刀具及各機械（xiè）傳動件，保護進給傳動精度不受影響，保護刀（dāo）具以防過載損壞。

圖（tú）2 進給傳動機構結構圖

(3)刀杆支架刀杆支架其作用主要是對（duì）刀（dāo）杆中部進行扶正和支撐，防止刀杆中部甩（shuǎi）動劇烈，提高深孔（kǒng）加（jiā）工質量。刀杆支架按最大規格的刀杆設計製作，中（zhōng）心高與移動床頭箱相（xiàng）同，內孔再組合較小規格的襯套組件，既滿足了各種規格刀（dāo）杆的使用要求，減少了（le）各種規格支架的數量和更換刀杆支架等時間（jiān），提（tí）高工作效率（lǜ）。

(4)授油器授油（yóu）器（qì）主要功能是將高壓切削液通過（guò）鑽頭與孔的間隙進（jìn）入鑽頭前（qián）端，靠切削液的壓力（lì）將切屑推入（rù）鑽頭中孔中（zhōng）經刀杆排（pái）出（chū），並對刀杆支承和導向。授油器在床（chuáng）身導軌（guǐ）尾部移動並固定，鑽鏜孔前，旋轉手輪螺母使伸縮軸靠向工件表麵，將前密封圈貼緊工（gōng）件表麵上，授油器的後端尼龍件（jiàn）及密封圈對刀杆起消振（zhèn）和密封作用;授油器的背麵，有一個從（cóng）冷卻（què）泵來的輸油（yóu）管，油管（guǎn）接頭與伸縮軸聯接，冷卻液通過授油器送入工件切削區。授油器結（jié）構如圖 3。

圖（tú）3 授（shòu）油器結構（gòu）圖

1. 3. 2 工作台及（jí）裝卡找正工具

工作台是直接固定在地麵的，沒有旋轉、移動、升降（jiàng）等附加功能，因此工作台隻需在高度和麵積上符（fú）合工件加工工（gōng）藝要求即可，工作台用 HT200 鑄造，其下部（bù）設有地腳（jiǎo）螺（luó）栓孔，上部（bù）台麵加工 T 形槽。優化設計（jì） V 形塊、定位塊等裝卡找正工具，安裝在工作（zuò）台上，對應工件配套使用，可實現軸（zhóu）類（lèi）、箱形等工件上同心或偏（piān）心深孔加（jiā）工。

1. 3. 3 油路改裝

深孔加工油路係統（tǒng）主（zhǔ）要由油箱、排屑（xiè）箱、油泵（bèng）、電動（dòng）機和液壓元件等組成（chéng），結（jié）構如圖 4。油（yóu）箱高度受車床中（zhōng）心高（gāo）的限製，排屑箱置於油箱上，油箱（xiāng）的箱體設有隔板，保證汙物（wù）能夠沉澱，此外還應有濾（lǜ）油裝置，濾油裝置（zhì）主要由所要求（qiú）的過濾精度確定，過濾精度取決於工件材料、切（qiē）屑形態及工件表麵（miàn）粗糙度等因素。一（yī）般過濾精度取所（suǒ）要求的（de）表麵粗糙度值的 10 倍（bèi），即 50 μm 的過濾精度可滿足表麵粗糙度Ｒa= 5 μm 的要求。箱體設有二層隔板，切削液采用 5級過濾裝置，切削液入油箱先用 4 mm 密集孔進行粗過濾，然後通過油箱中（zhōng）的回油孔 80 目銅網過濾進入（rù）油箱，在油箱中分別用 100 目和（hé） 120 目銅網進行三四級過濾，最後在油箱油泵進油管上裝磁性過（guò）濾（lǜ）器（qì）進行（háng）第五級過濾，過濾（lǜ）係統的過濾精度可達 5 ～ 10 μm 以上，從而保證了（le）深孔加工的表麵粗糙度要求。

圖4 油路係統（tǒng）結構圖

油箱應（yīng）有足夠（gòu）的容積，保證切削液能正常冷卻以及（jí）汙物的沉澱和分離，通常切削液在油箱中每小（xiǎo）時循環次數不能超（chāo）過 6 次，油箱（xiāng）的容積至少應相當於最大油泵流量的10倍［5］，根（gēn）據加工的孔（kǒng）徑，選用3WP60 三柱（zhù）塞高壓往複泵，流量為 130 L / min，油泵壓力＜ 30 MPa，油箱容積設計不小於 1 500 L。

圖5 改裝的深孔加工機床

2 、結語

C61100 車床改裝為深孔加工機床，經床身加長，車床（chuáng）床頭（tóu）箱改裝（zhuāng）固定在移動拖板上，由新增的進給傳動機構驅動，裝有硬質合金多刃排屑深孔鑽的（de）刀杆與（yǔ）床頭箱主軸花盤連接，刀杆經刀杆支架和床身尾部授油器導向套的支承和導向，實現旋轉刀杆（gǎn）的軸向移動;改（gǎi）進的（de）油（yóu）路高壓切削液經授油器進入鑽頭（tóu）前端，靠切削液的（de）壓力（lì）將切屑推入鑽頭經刀杆孔中排（pái）出，切（qiē）屑送入（rù）排（pái）屑箱，切削液入油箱過濾;設計的（de）工（gōng）作台及裝卡找正工具能實現多種工（gōng）件裝（zhuāng）夾（jiá）找正，改裝的深孔加工機床如圖 5。改裝（zhuāng）的（de）深孔加工機床經試切和（hé）生產加工，其機床性能和（hé）孔加工質量（liàng）達到標準和圖樣要求;機床（chuáng）投產加工，解決了（le）深孔加工難題，提升了企業機加工能（néng）力，增加了經濟（jì）效益（yì）。

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