一种复合型板件加工数控机床探讨

缪晓明，韩立光，杨善磊，孙玉霞，张 玉，郝连涛

(1.无锡光华锅炉股份有限公司，江苏 无锡 214028；2.济南翼菲自动化科技有限公司，山东 济南 250107；3.济南硕超数控设备有限公司，山东 济南 250107；4.国机铸锻机械有限公司，山东 济南 250306）

金属构件生产中的平板类工件的冲孔、钻孔、打字工艺，以往需要多种机床或人工操作，效率低、精度差，劳动强度高。为解决以上问题，一种集冲孔、钻孔、打字工艺于一体的数控机床应运而生。

1 机床特点

本设备主要用于金属构件生产中的平板类工件的冲孔、钻孔、打字工艺。设备具有独立的液压动力系统和电气数控系统，采用中央集中控制。主机配有二轴数控送料工作台，工件可在工作区内任意位置精确定位，完成冲孔、钻孔和打字功能。板料的夹紧具有原点定位和重定位功能，原点定位准确、方便，重定位精度高。设备具有一个打字工位、两个冲孔工位和一个钻孔工位，可实现多品种、多孔径加工。设备模具装拆方便、定位准确，大大缩短工作停顿时间和模具调整时间，提高了工作效率，扩大了该设备的应用范围[1]。

2 机床结构

本设备主要由主机、数控送料工作台、钻削单元、液压系统、气动系统、电气控制系统、润滑系统等组成[2]。

该主机为一台带有压料装置和冲杆位置保持装置的专用液压机。冲杆保持架上有三个冲杆，用来安装冲头和打字装置。主油缸活塞杆上装有一个压头，压头与冲杆之间设有垫块，垫块通过气缸推动可完成抽出和塞入，以实现模具的选取工作。在机身两侧为压头安装了平面导轨，提高了抗偏载能力，延长油缸工作寿命。主机机身采用C型双片钢板焊接结构，刚性好，抗偏载能力强。

X、Y轴的移动是在AC伺服电机、精密滚珠丝杠传动机构的带动下，沿直线滚动导轨副做左右、前后移动，实现工件准确定位。工件通过液压夹钳进行夹持，夹钳位置可沿X轴移动，以适应不同大小的工件。在X轴一侧装有一个原点定位机构，当液压缸推动定位板摆动90°时，其定位面与Y轴方向一致，恰好与夹钳钳口平面（即X轴方向）形成一个直角，用以确定板材的原点位置。

钻削动力头采用变频电机经齿轮减速（i=7.5）驱动独立主轴；主轴进给采用AC伺服电机带动同步带和精密滚珠丝杠副驱动；主轴锥孔为莫氏6号锥度，配有多种规格莫氏变径套，可以安装较大直径范围的钻头。Z轴移动采用两条直线滚柱导轨副导向，驱动采用伺服电机带动同步带（i=2）和精密滚珠丝杠副传动。

液压系统主要由油箱、冲孔打字调压块、辅助控制块、主缸控制块、钻孔压料控制块组成。驱动各油缸完成定位、夹紧、压料、冲孔、钻孔、打字等动作。主要液压阀采用意大利阿托斯液压元件，国内组装。油缸由专用油缸厂提供。

该设备数控系统采用德国西门子808D系统，孔坐标可实现CAD/CAM直接转换（如AutoCAD），方便了编程、存储、显示和通讯，操作界面具有误差补偿、自动报警、人机对话等功能。加工工件程序可由键盘直接输入或CAD图形转换。具备冲孔、钻孔前加工预演和检验功能，人机友好，操作方便。

机床精密直线导轨副、精密滚珠丝杠副等高精度的运动副均配备有自动润滑系统。自动润滑泵输出压力油，定量注油器油腔进油，由于定量注油器供油量精确，并可对系统压力进行检测，供油可靠，确保各运动副的表面有一层油膜，减小了摩擦和磨损，防止了由此引起的过热对内部结构的破坏，保证了机床使用的精度和寿命。机床结构如图1所示。

图1 机床结构示意图

3 机床加工工艺条件

机床的加工水平与加工工艺条件密切相关。合理的工艺条件可以保证更优的加工质量，以下就该机床加工工艺参数进行说明。

该机床最大加工工件尺寸3500mm×600mm，最大加工板厚60mm。机床同时具备冲孔功能，冲孔单元冲孔力可达2000kN，打字力1000kN，最大冲孔直径ø35mm，最大冲孔厚度25mm，字头尺寸14mm×10mm，字符数量14或18（两排或三排）个。钻削动力头部分最大钻孔直径ø80mm，最大钻孔厚度60mm，主轴转速100～700r/min，主轴莫氏锥度6莫氏号，主轴电机功率11kW。钻孔动力头进给运动部分Z轴行程200mm，Z轴进给速度0～4m/min，Z轴伺服电机功率3kW。X、Y轴速度8m/min，总功率约45kW。

4 结论

本文对一种复合型数控机床进行了说明，该机床可完成冲孔、钻孔、打字等多种加工工艺。阐述了机床在结构、配置方面的相关参数，对工件加工工艺参数作了介绍。本文对机床操作、使用和保养具有一定参考价值。