佳工机电网 在线工博会 我的佳工网 手机版 English
关键字  
  选择展区 >>
您的位置: 首页 > 机床与金属加工设备展区 > 镗床/钻床展厅 > 产品库 > 摇臂钻床 > 技术论文 > 正文 产品库 会展 人才 帮助 | 注册 登录  
镗床/钻床
 按行业筛选
 按产品筛选
查看本类全部文章

e展厅 产品库 最新动态 技术文章 企业目录 资料下载 视频/样本 反馈/论坛
  技术应用 | 基础知识 | 外刊文摘 | 业内专家 | 文章点评 投稿 发表科技文章 
数控化改造摇臂钻床以加工大型管板类零件
作者:白建华 黄海峰 刘英彬
欢迎访问e展厅
展厅
6
镗床/钻床展厅
摇臂钻床, 钻铣床, 镗床, 镗铣床, 钻攻中心, ...
1 数控改造的目的

随着石油化工、热能工程等行业的发展,管板类零件的加工需求越来越多,要求越来越高。如换热器管板和折流板上钻有大量的孔(管板的最大直径约2m,孔数约3000个,典型工件如图1所示),以便穿过换热管。为了使换热管能顺利地插入管板,不仅要求每个孔有一定的尺寸精度,更重要的是孔间的相互位置精度(误差一般要求为0.05mm左右)。以往加工管板、折流板的工艺流程为:划线—打洋冲—打中心孔—检验钻孔。这种方法不仅劳动强度大、工序多、每件加工需要百余个工时,而且加工精度低,经常出晚换热管插不进管板、折流板,造成工件报废和返工。因此使用高精度、高自动化的数控机床加工已势在必行。但是购置专用大型数控机床或加工中心价洛昂贵,如将工厂现有的普通摇臂钻床(如Z3063型)进行数控化改造,则是一项费用低、收效快、切实可行的方案。

newmaker.com
图1

2 改造方案的确定

根据摇臂钻床布局,欲加工此类管板零件,只要控制钻床主轴走出每个加工孔的点位即可,为此有直角坐标控制方式和极坐标控制方式两种改造方案。后一种方案结构紧凑,加工范围能充分利用(由于数控转台的回转,其加工范围扩大为Y向行程的一倍)。只要将图纸中孔的尺寸标注从直角坐标转化为极坐标即可,这对现今使用计算机来说是极其简单的事,因而被采用。经确定的摇臂钻床数控化改造方案见图2 。

newmaker.com

具体改造措施如下:

·改主轴箱在摇臂上移动方式为滚珠丝杠传动,由伺服电动机驱动(X轴);
·增加一个数控回转工作台(C轴);
·锁紧摇臂,使得钻床主轴轴心线和数控回转台轴心线在同一平面上。

3 改造后数控摇臂钻床的结构特点

1) 大型数控回转工作台(C轴)的设计

数控回转工作台的台面直径为2m,由交流伺服电动机驱动经同步带轮和一对精密蜗轮蜗杆副传动,使工作台可以绕自己轴线精确地回转,其结构如图3所示。为了保证数控工作台较高的传动精度和刚度,在设计制造中采取如下技术措施。

newmaker.com
1.蜗杆支架 2.调整片 3.蜗杆 4.蜗轮 5.工作台 6.塑料导轨 7.机座 8.轴承座 9.318200轴承 10、16.压盖 以11.轴承 12、14.螺母 13.垫片 15.上盖 17.主轴 18.底角 19.挡油板
图3

导轨与支承 回转工作台体积大(直径2m), 重量大(转台转动部分重约2t),其承受的钻削轴向力大,摩擦压力也大。为保证工作台回转精确、灵敏、平稳,其圆导轨上粘贴YT 聚四氟乙烯导轨软带,径向轴承采用了精密的3182100型双列滚柱轴承及7000型圆锥滚子轴承。经实践使用效果良好,符合设计要求。

传动元件的选择 工作台传动系统的关键是精确地传递运动,而不是传递动力。因此传动系统采用同步带和大型精密蜗轮蜗杆副传动,并用调整垫片(见图3)来调整蜗轮蜗杆的中心距,从而消除蜗轮蜗杆的传动问隙。

伺服电动机及驱动器的选择 由于工作台直径大,重量大,不仅要求工作台的伺服驱动电动机要有足够大的转矩,更重要的是要有高的伺服精度及刚度,这样才能保证转台的分度精度及被加工孔的定位精度。经设计计算确定采用日本三菱公司生产的SF352(B型)高性能、宽调速半闭环大功率交流伺服电动机驱动。其技术参数如下:所匹配的驱动器型号为MR-J2-350A,额定输出功率为3.5kW额定输出转矩为167N·m,最大转矩50.1N·m,最大转速为2500r/min。编码器的分辨率为16384脉冲/r。该伺服系统能实时地白动调整系统的增益,从而自动配合电动机及负载使系统达到最优化的设定。
由于采取以上三条措施,使数控转台的安装调试极其方便,其性能指标不仪达到设计要求,而且超过原先设想。经实测,数控转台的重复定位精度达到0.01mm(2m直径上)。平稳性及快速响应能力亦非常理想。

2) 钻床主轴箱沿摇臂的移动(X轴)

根据该轴的传动精度对孔的定位精度的影响,综合考虑工件的精度要求及经济性,此轴采用步进电动机以及滚珠丝杠副传动。经设计计算,采用内循环浮动式双法兰滚珠丝杠(型号为FF5005-5),以及130BC3100A型步进电动机(保持力矩Mjmax=20N·m,步距角θb=0.6°,空载运行频率fmax=15kHz), 在电动机与丝杠之间装有减速箱(i=1.2),最大快移速度3m/min。经实际使用完全达到设计要求。

3) 主轴的上下进给运动(Z轴)

主轴的上下运动(Z轴)用于控制钻削的徕度,为此,应对主轴箱的传动链进行一定的修改,并由步进电动机作为驱动源,用于控制Z轴进给。此时Z轴的脉冲当量接近0.01mm, Z轴的轴向力为10600N ,达到原机床的轴向力的指标。

4 微机控制系统及接口电路

本机床的控制系统在满足加工要求的前提下从经济角度出发.采用国产的STD总线模板搭制而成。其CPU为8088,具有RS232串行口,可与PC机通信,进行直接加工控制(DNC功能).并配有9英寸CRT显示器,进行全屏幕编辑加工程序和图形显示。系统框图如图4所示。

newmaker.com

特别要提及的是本系统控制轴的输出为指令脉冲信号和方向信号,而三菱伺服放大器接收的是正向脉冲序列和反向脉冲序列信号,两者不匹配。为了使两者匹配,设计了如图5所示的接口电路。经实际使用,工作可靠,效果较好。

newmaker.com

5 加工程序编制及计算机辅助编程

由于被加工管板类零件的孔数很多,而且类型亦经常变动,如果直接应用ISO数控代码手工编程,则计算和编程工作量很大,亦容易出错,一旦出错检查十分困难。因此,决定对被加工管板类零件建立数学模型,采用C 语言编写通用程序来自动生成加工程序(程序流程图如图6)。当需要加工该零件时由PC 机通过传输软件经RS-232数据通信接口传送到数控系统,就可进行加工。事实说明这是一种非常简便而有效的自动编制加工程序的方法。

newmaker.com

6 加工试验及结论

本摇臂钻床数控化改造完成后,经检测各项精度指标和性能均达到设计要求。其尤轴的重复定位精度为O.01mm,定位精度为0.02mm;C轴重复定位精度达00.1mm(在2m直径上)定位精度达0.035mm(在2m直径上)。任意两孔加工间距最大定位误差为±0.05mm。经工厂实际使用证明,本机床性能稳定、精度高、操作方便,尤其生产效率大大提高,原先加工一件管板类零件需百余个工时,现在只需要十余个工时劳动强度也得到极大的减轻。本数控化改造是成功的,可供石油化工、热能工程行业加工管板类零件的借鉴。 (end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (2/20/2008)
查看更多摇臂钻床相关文章: more
查看更多镗床/钻床相关文章: more
·定子车镗床轴角分度测量的数显改造 李萍 (2/16/2008)
·空间角度斜孔钻模的设计计算 newmaker (2/13/2008)
·变频器在精密深孔机械加工中的应用 吴江峰 曾光 孔令飞 (1/2/2008)
·自动换刀装置的结构原理与维修 newmaker (12/17/2007)
·智能切削参数选择仪 重庆工学院 王化培 唐其林 朱刚 (12/16/2007)
·镗铣机故障分析及改进 马钢股份公司 王飞 (12/16/2007)
·自制多工位钻座 安徽省六安轴承厂 黄建华 杨成绕 (12/1/2007)
·基于FANUC宏程序的钻深可变式深孔加工应用研究 newmaker (11/28/2007)
·发展中的模具加工工艺 Mark Albert (7/8/2007)
·深孔的镗铰加工 安徽屯溪塑料机械厂 汪国健 (7/3/2007)
查看相关文章目录:
·机床与金属加工设备展区 > 镗床/钻床展厅 > 摇臂钻床 > 镗床/钻床文章
文章点评 查看全部点评 投稿 进入贴吧
佳工网友 李帆 于12/12/2011 7:27:00 PM评论说:
我想改装2台16的摇臂钻 要多少钱?(电话:13329785676)
佳工网友 曹建龙 于5/16/2009 12:40:00 PM评论说:
给我连系我要改装摇臂数控钻床(电话:13I82589882)


对 镗床/钻床 有何见解?请到 镗床/钻床论坛 畅所欲言吧!


网站简介 | 企业会员服务 | 广告服务 | 服务条款 | English | Showsbee | 会员登录  
© 1999-2020 newmaker.com. 佳工机电网·嘉工科技