XA6132铣床数控改造在卡盘体加工中的应用

呼和浩特众环 (集团)有限责任公司 (内蒙古 010051) 张国斌 王岩松

天津市雨彬数控机床制造有限公司 (301600) 王雨宾

内蒙古职业技术学院 (呼和浩特 010070) 赵春江

呼和浩特众环集团是我国最早的卡盘制造厂，从1951年研发出我国第一台阿基米德螺线结构的自定心卡盘至今天，近60年的发展历史，累计生产各种卡盘超过500万台，占中国全社会机床总量的50%以上，公司产品种类现已发展到22个品种、88个系列、1200余个型号规格，主导类产品荣获“自治区优”、“部优”、“国优”和中国机床附件行业的最高奖——国家银质奖，并先后荣获“第十七届国际优质奖”等欧美多项国际大奖。企业成为卡盘及数控刀库产品国家标准的起草单位。

1.卡盘盘体加工现状

我公司普通卡盘保持着稳定的市场占有率，其中K11系列自定心卡盘的产量达到70%以上，平均每天生产量达到1250台。卡盘的盘体割口、粗铣工字口及精铣工字口工序大部分设备使用的都是XA6132普通铣床，现在工人的操作过程是先把盘体放在夹具上，手动定位，手动夹紧，然后开动铣床主轴，挂上走刀开始铣削，铣完后再反车退回，手动松开夹紧，松开定位，手搬动盘体旋转120°，再定位、夹紧、加工。每个盘体有3个工字口，工人要重复3次以上的动作才能完成一个盘体，而且按工艺分粗铣、精铣，工人要重复6次才能完成。工人的劳动强度大，生产效率低，产品的合格率低 (见图1)。

2.数控系统及回转改造

图1

针对以上情况，我厂对XA6132普通铣床进行了数控化改造。数控系统选用广数928TDL，采用伺服驱动半闭环控制。具体为:去掉原来的夹具，选用手动回转工作台，去掉输入轴上的手轮，装上同步带轮，通过同步带与伺服电动机连接，同步带轮减速比是1.5，电动机转矩6 N·m，作用在输入轴上的转矩是6×1.5=9(N·m)，有效保证回转台分度准确。回转台传动比是40，回转台的工作转矩是6×1.5×40=360(N·m)，满足要求。伺服驱动器设定位置控制，电子齿轮比设定15∶4，数控系统的X轴设定为旋转轴，程序编制 X1，回转台就旋转1°，彼此对应。

(1)锁紧部分改造。在原有的锁紧手柄上安装气缸，改手动锁紧为气动锁紧，通过程序来控制它与盘体夹具同时锁紧或松开。盘体夹紧采用气动夹具，气缸推动肘杆机构来夹紧，肘杆机构有自锁功能，夹紧后，即使气压下降也不会松脱，稳定又可靠。夹紧和松开是用数控系统的M代码来控制，编制程序M10夹紧，M11松开。

图2

(2)Z轴的改造。横向溜板的移动采用伺服电动机驱动，去掉原来的机械传动，保留溜板的螺旋丝杆，确保丝杆不与原先的传动齿轮啮合，在丝杆的端部装上同步带轮，通过同步带与伺服电动机连接，同步带轮减速比是1.5，伺服电动机转矩10 N·m，作用在丝杆上的转矩为 10×1.5=15(N·m)，丝杆螺距6 mm，丝杆直径40 mm，丝杆的推力约10 N·m×1.5×40×3.14/6=314 N·m，摩擦因数0.85，314×0.85=266.9(N·m)，溜板切削力约267 N·m，满足切削要求。伺服驱动器设定位置控制，电子齿轮比设定5∶1，数控系统的Z轴设定为直线轴，程序编制Z1溜板就移动1 mm，彼此对应。程序编制时考虑工艺的要求，可以实现快进、工进和快退，缩短空行程时间，工进的速度任意可调。

盘体加工工序程序编制如下:

(3)机床的改造及调试。把改造好的回转台装到溜板上，定位块插入T形中，并用螺钉固定，把气动夹具装在溜板上，调好位置用螺钉固定。将待加工的盘体放在回转台上，通过定位盘使盘体中心与回转台中心重合，移动纵向溜板是使盘体中心与铣刀中心重合，并锁紧纵向溜板。把铣刀移动到离盘体10 mm处，此处作为Z轴0点。在盘体的小齿轮圆孔上装上圆棒，用百分表拉直，然后旋转60°，此处作为X轴0点。对刀完毕，起动机床加工盘体。主轴旋转，溜板开始移动，刀具开始切削，切削到160 mm处，溜板快速返回到Z轴0点，气动夹具和回转台锁紧松开，回转台旋转120°，气动夹具夹紧回转台锁紧，溜板开始移动，刀具开始切削，重复以往，完全实现自动化。

3.结语

经过实际生产验证，工人的劳动强度显著降低，工人操作生产变得快速而又顺畅。由于改造后自动化程度很高，一个工人可以看管3～5台机床工作。车间生产混乱的现象明显改变，生产秩序焕然一新，产品合格率、产品的一致性得到大幅度提高，机床可实现24 h满负荷运转，产量得到大幅度增长，有效地缓解了生产关键工序瓶颈的制约。

由于自动化程度得到提高，生产不再受工人的技术技能和思想情绪的影响。以前因为违反操作规程而损坏铣床，盘体加工精度超差甚至盘体报废，以及工人不慎造成工伤等等诸多不利于生产的现象全部避免了。而且，工人的工资得到了很好的保证，对于稳定职工队伍起到了很好的保证，真是一举多得。

经过这次成功的数控改造，既有成绩又吸收了很多宝贵的经验。可以说，未来数控化改造前景非常广阔，比如针对一些盘类零件都可以进行改造，包括锥齿轮、盘丝、卡爪及滑座等零件。在机械加工方面有很多零件可以用上述的方法改造机床，完成加工。改造不受机床大小和种类的限制，机床大了选用伺服电动机时选大一些，反之小一些，切削动作靠程序来完成，是可以按工艺来编制的，没有局限性。也符合了社会的要求，跟上了时代发展的步伐，既节能又环保。