高速深孔加工数控机床的研制

陈　辉　周瑞婷

(一拖(洛阳)开创装备科技有限公司装备研究所，河南471004)



高速深孔加工数控机床的研制

陈辉周瑞婷

(一拖(洛阳)开创装备科技有限公司装备研究所，河南471004)

介绍了高速深孔加工数控机床的结构、主要技术参数和创新点。

数控机床；结构；设计

高速深孔加工数控机床可广泛应用于发动机缸体、拖拉机变速箱、曲轴等零件的深孔加工。

目前深孔加工通常使用以下几种方式：

(1)用普通刀具分工序进行加工，其缺点是工序长，占用机床台数较多。

(2)用枪钻进行加工，孔加工质量好，其缺点是加工时间长，需要的机床数量多。

(3)选用新型深孔钻刀具，在加工中心上一次加工到位，但其设备投资太大。

以上方式设备投资均太大，且后期运营成本较高。高速专用型深孔钻床既能有效提高生产效率，又能减少设备投资。

1　机床概述

1.1机床主要部件及布置形式

机床采用卧式双面双工位布置形式，中间有一个液压移位滑台，移位滑台上面放置夹具。滑台底座左右侧面各连接一个非标侧底座，每个侧底座上各放置一个数控进给滑台和一个液压进给滑台，滑台台面上放置非标钻削头，钻削头的主轴是有内冷孔的加工中心主轴(带旋转接头和打刀缸)，配有钻削头传动装置。输送装置连接在夹具本体上，随夹具一同移位。机床自动输送工件，液压夹紧，并采用自动润滑系统进行导轨润滑。

机床主轴带有内冷却，冷却液从滑台底座排入冷却箱内，冷却箱内的磁性排屑装置将铁屑排出。机床设置有外包装。机床结构图、剖视图分别如图1、图2所示。

1.2机床动作循环

工件沿机床外滚道人工推上输送装置滑道上，由输送装置沿滑道自动输送到夹具里，用楔铁夹紧、液压插销锁定。左右液压滑台快进、工进，加工完成后进给滑台快退，移位滑台移位至第二工位，左右数控进给滑台快进、工进，工进到一定位置后一个滑台退回原位，一个滑台继续钻通，加工完毕后滑台退回原位，夹紧油缸放松，拔销，输送装置将工件送出夹具，送至对接支撑板上，移位滑台从第二工位(下料位置)移至第一工位(上料位置)，进入下一循环。

2　机床主要技术参数

机床技术参数如表1所示。

图1　机床结构图Figure 1　Structure of machine tool

图2　机床剖视图Figure 2　Sectional diagram of machine tool表1　机床主要技术参数Table 1　Main technical parameters of machine tool

名称数值深油孔直径dmax/mm深油孔深度Lmax/mm预钻孔刀具线速度Vmax/m·min-1钻深孔刀具线速度Vmax/m·min-1预钻孔滑台工进速度/m·min-1钻深孔滑台工进速度/m·min-1加工中心主轴型号主轴转速范围/r·min-1主轴电机型号(变频电机)机床轮廓长度/mm机床轮廓宽度/mm机床轮廓高度/mm⌀124307059557329BT400～1857(可调)YP132M-50-7.5-4450038001950

3　机床主要创新点

机床主要创新点如下：

(1)本机床采用专用机床的方式完成深孔加工，总投资比传统方式大大降低。

(2)加工效率较高，以加工四缸柴油机缸体为例，加工深孔的长径比能达到20～30(本机床达到20)，节拍能稳定地控制在3min以内。

(3)钻削头采用高刚性加工中心主轴结构，使加工、装配过程更加简单易行，且有利于提高高速切削时整台机床的刚性。主轴中心降至最低，使切削时产生的倾翻力矩降低到最小。

(4)深孔加工刀具采用先进的硬质合金，能够实现高速、大进给量加工，大大地缩短了加工时间。与传统麻花钻相比，虽然初期投资较大，但刀具的耐用度较高，加工精度很稳定。刀具一旦磨损，由专业厂家刃磨刀具，总体核算较一般麻花钻运行成本降低。高速进给时轴向力很大，利用液压刀柄夹持刀具，保证了切削时的稳定性。

(5)主轴和刀具都带有内冷孔，高压冷却液从刀具中心喷出，随着刀具一同进入深孔内，在进行深孔加工的同时进行冷却，同时将深孔内不易排出的铁屑反冲出孔外，解决了深孔加工中铁屑很难排出、易产生积屑瘤的问题。

(6)采用第一工位打预钻孔，第二工位钻深孔的工艺进行加工。预钻孔作为深孔的导向孔，可不用钻模板进行导向，实现了刚性钻孔，大大简化了夹具的结构，使找正调整更加方便，同时使用过程中也节省了制造和更换钻套的工作。

(7)机床备有完善的冷却排屑装置，冷却液连同铁屑从滑台底座的排屑口排入冷却排屑装置内，通过排屑器将大部分铁屑带走，然后通过高精度过滤器将细微的铁屑排走，过滤精度可达到5μm，保证冷却液洁净，防止主轴中心堵塞。同时在控制回路上串联一个压力传感器，当压力超过设定值时，说明冷却液回路中有堵塞现象，则压力传感器将信号传给系统，使系统报警，机床停止动作，机床使用更安全。

4　结论

机床在结构上做了大量的改进和创新，技术水平和实际精度指标显著提升，已经通过了用户验收，机床各加工精度均满足用户要求。

编辑陈秀娟

Development of Numerical Control Machine Tool for High Speed Deep Hole Machining

Chen Hui, Zhou Ruiting

Thestructure,maintechnicalparametersandinnovationpointsofnumericalcontrolmachinetoolforhighspeeddeepholemachininghavebeenintroducedinthepaper.

numericalcontrolmachinetool;structure;design

2016—01—11

陈辉(1980—)，高级工程师，主要从事组专机床、数控机床以及工装夹具等的设计研发工作。电话：15539710958，E-mail:185730177@qq.com

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