汽车转向器调整圈数控钻孔专机的研制

王勇，徐春梅

( 西南科技大学工程技术中心，四川绵阳621010)

某公司生产的EQ1040 型汽车动力转向器调整圈圆周上分布有4 个螺栓过孔，用于连接外套，如图1所示。

图1 转向器调整圈简图

以前的圆周孔加工工艺是采用专用钻模，在Z50立钻上，由操作工人手工钻孔完成。随着近年来汽车产品利润下降和人工成本上涨，过去的加工工艺已经不能满足要求。提高生产效率，降低人工成本是当前汽车产品大批量生产的当务之急。一般而言，只有四轴加工中心可以有效地完成圆周上的钻孔，然而加工中心的价格和使用成本较高，对制造企业来说，投入与产出比值不理想。经过与技术人员共同研究，决定对公司现有的X6232 万能铣床进行改造，研制出数控钻孔专机，以节约成本。文中就数控钻孔专机的整体结构、电气系统及钻孔加工程序进行论述。

1 数控钻孔专机的整体设计

X6232 工具铣床为升降台结构，适用于加工各种中小型零件。其整体改造方案为:

(1)对铣床主轴和3 个进给方向的导轨进行大修，恢复机械精度;

(2)在工作台上加装一个中心高度为125 mm 的万能分度头，以定位键在机床纵向工作台T 型槽内定位，保证分度头主轴中心线与工作台纵向进给方向平行。使用手柄移动工作台横向方向，使铣床主轴中心线与分度头主轴中心线在工件钻孔处垂直相交，确定好位置后，锁死铣床的纵向和横向，使其不再移动;

(3)保留主轴电机、冷却泵电机。拆除铣床升降方向和分度头的手柄，同时将升降方向普通丝杆更换为FL2506-5/750 型滚珠丝杆副，基本导程6 mm。根据产品工艺要求，选配伺服电机与驱动单元，分别控制铣床升降方向和分度头的运动，增加相应的电路，采用国产经济型数控系统实现控制目的［1］。

2 主电路及控制电路设计

根据工艺过程的控制要求，其主电路如图2 所示。

图2 机床主电路

主电路中，QS 为电源总开关，控制整个机床的电源通断;在伺服电源中，经过隔离变压器和浪涌吸收器的保护，经QF1 断路器为数控系统供电220 V;同时，隔离变压器输出的220 V 电源，经QF2 断路器保护，由VC1 变压为24 V DC 供数控系统使用;铣床主轴电机为原有的7.5 kW 三相异步电动机，冷却电机为原有的125 W 三相异步电动机;另有变压器输出24 V 电源接照明灯［2］。

数控系统选用广州数控GSK928TE 系统，具有较高的性价比，可实现2 轴联动，具备直线插补、固定加工循环等功能。

控制电路如图3 所示:KM1 实现主轴电机正转，KM2 实现主轴电机反转;SQ1 为行程开关，防止主轴碰撞工作台;SA1 为紧急制动主轴的手动旋钮;KM3 为切削液泵电机，另有两个电气柜冷却风扇电机由QF6 负责开关。

钻孔专机升降方向设为GSK928TE 数控系统的x向，选用130SJT-M100B 交流伺服电机，适配广数DA98D-15 伺服驱动单元，电子齿轮比G=分频分子/分频分母=3/5，即输入指令脉冲为6 000 时，伺服电机旋转1 圈，由于丝杆螺距为6 mm，所以工作台进给6 mm 距离;分度头设为GSK928TE 数控系统的z向，选用130SJT-M040D 交流伺服电机，适配广数DA98D-10 伺服驱动单元，电子齿轮比G=分频分子/分频分母=9/10，即输入指令脉冲为9 000 时，伺服电机旋转1 圈，分度头转9°。数控系统连接如图4 所示［3－4］。

图3 机床控制电路

图4 数控系统连接图

3 钻孔宏程序

根据钻孔工艺，工进→钻孔→工退→分度头转90°→再次工进，重复4 次，编写宏程序如下:

O0002

G0 X75 Z0;

M03;

M08;

#1 = 0;(将分度头初始角度赋值给变量#1)

#2 = 90;(将每次分度头转角90°赋值给变量#2)

#3 = 360;(将工件完成加工时的分度头角度360°赋值给变量#3)

N10 G0 Z#1;

G01 X55 F200;(钻孔深度到55 mm)G0 U5;(退屑5 mm)

G01 X30 F200;(钻通深度30 mm)

G0 X75;(退出钻头到75 mm 高度)

#1 = #1 + #2;

IF［#1 EQ #3］GOTO 10;(在#1 变量等于#3 变量的条件下，转移到N10 语句执行，实现4 次循环钻孔动作)

G0 X100;M30;

以上钻孔程序结构简单，还可根据工件尺寸、孔分度角度、孔深度尺寸，修改程序中的相应变量和参数，通用性好，灵活性强［5－6］。

4 结论

对X6232 工具铣床的机械和电气部分进行改造，采用GSK928TE 经济型数控系统实现控制功能，得到的数控钻孔专机具有结构坚固、动作可靠等优点。并且，所编写的钻孔宏程序简单清晰，充分发挥了机床性能。在生产中，工人操作便利，工作效率高，为企业节省了设备和人工成本，创造了良好的效益。

【1】孟俊焕.X52A 型普通立式铣床的数控化改造设计［J］.机床与液压，2010，38(2):113 －115.

【2】银燕杰，李众立，廖晓波，等.普通万能工具铣床的数控改造设计［J］.机床与液压，2011，39(10):134 －136.

【3】广州数控设备有限公司.DA98D 全数字式交流伺服驱动单元［M］.

【4】广州数控设备有限公司.GSK928TEⅡ车床数控系统使用手册［M］.

【5】韩全立，王宏颖.宏程序在数控编程中的应用技巧及编程实例［J］.机床与液压，2010，38(12):29 －32.

【6】陈银清.宏程序编程在数控加工中的应用研究［J］. 机床与液压，2009，37(5):42 －45.