呼和浩特眾環(huán) (集團(tuán))有限責(zé)任公司 (內(nèi)蒙古 010051) 張國斌 王巖松

天津市雨彬數(shù)控機(jī)床制造有限公司 (301600) 王雨賓

內(nèi)蒙古職業(yè)技術(shù)學(xué)院 (呼和浩特 010070) 趙春江

呼和浩特眾環(huán)集團(tuán)是我國最早的卡盤制造廠，從1951年研發(fā)出我國第一臺阿基米德螺線結(jié)構(gòu)的自定心卡盤至今天，近60年的發(fā)展歷史，累計(jì)生產(chǎn)各種卡盤超過500萬臺，占中國全社會機(jī)床總量的50%以上，公司產(chǎn)品種類現(xiàn)已發(fā)展到22個品種、88個系列、1200余個型號規(guī)格，主導(dǎo)類產(chǎn)品榮獲“自治區(qū)優(yōu)”、“部優(yōu)”、“國優(yōu)”和中國機(jī)床附件行業(yè)的最高獎——國家銀質(zhì)獎，并先后榮獲“第十七屆國際優(yōu)質(zhì)獎”等歐美多項(xiàng)國際大獎。企業(yè)成為卡盤及數(shù)控刀庫產(chǎn)品國家標(biāo)準(zhǔn)的起草單位。

1.卡盤盤體加工現(xiàn)狀

我公司普通卡盤保持著穩(wěn)定的市場占有率，其中K11系列自定心卡盤的產(chǎn)量達(dá)到70%以上，平均每天生產(chǎn)量達(dá)到1250臺?？ūP的盤體割口、粗銑工字口及精銑工字口工序大部分設(shè)備使用的都是XA6132普通銑床，現(xiàn)在工人的操作過程是先把盤體放在夾具上，手動定位，手動夾緊，然后開動銑床主軸，掛上走刀開始銑削，銑完后再反車退回，手動松開夾緊，松開定位，手搬動盤體旋轉(zhuǎn)120°，再定位、夾緊、加工。每個盤體有3個工字口，工人要重復(fù)3次以上的動作才能完成一個盤體，而且按工藝分粗銑、精銑，工人要重復(fù)6次才能完成。工人的勞動強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低，產(chǎn)品的合格率低 (見圖1)。

2.數(shù)控系統(tǒng)及回轉(zhuǎn)改造

圖1

針對以上情況，我廠對XA6132普通銑床進(jìn)行了數(shù)控化改造。數(shù)控系統(tǒng)選用廣數(shù)928TDL，采用伺服驅(qū)動半閉環(huán)控制。具體為:去掉原來的夾具，選用手動回轉(zhuǎn)工作臺，去掉輸入軸上的手輪，裝上同步帶輪，通過同步帶與伺服電動機(jī)連接，同步帶輪減速比是1.5，電動機(jī)轉(zhuǎn)矩6 N·m，作用在輸入軸上的轉(zhuǎn)矩是6×1.5=9(N·m)，有效保證回轉(zhuǎn)臺分度準(zhǔn)確?；剞D(zhuǎn)臺傳動比是40，回轉(zhuǎn)臺的工作轉(zhuǎn)矩是6×1.5×40=360(N·m)，滿足要求。伺服驅(qū)動器設(shè)定位置控制，電子齒輪比設(shè)定15∶4，數(shù)控系統(tǒng)的X軸設(shè)定為旋轉(zhuǎn)軸，程序編制 X1，回轉(zhuǎn)臺就旋轉(zhuǎn)1°，彼此對應(yīng)。

(1)鎖緊部分改造。在原有的鎖緊手柄上安裝氣缸，改手動鎖緊為氣動鎖緊，通過程序來控制它與盤體夾具同時鎖緊或松開。盤體夾緊采用氣動夾具，氣缸推動肘桿機(jī)構(gòu)來夾緊，肘桿機(jī)構(gòu)有自鎖功能，夾緊后，即使氣壓下降也不會松脫，穩(wěn)定又可靠。夾緊和松開是用數(shù)控系統(tǒng)的M代碼來控制，編制程序M10夾緊，M11松開。

圖2

(2)Z軸的改造。橫向溜板的移動采用伺服電動機(jī)驅(qū)動，去掉原來的機(jī)械傳動，保留溜板的螺旋絲桿，確保絲桿不與原先的傳動齒輪嚙合，在絲桿的端部裝上同步帶輪，通過同步帶與伺服電動機(jī)連接，同步帶輪減速比是1.5，伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)矩10 N·m，作用在絲桿上的轉(zhuǎn)矩為 10×1.5=15(N·m)，絲桿螺距6 mm，絲桿直徑40 mm，絲桿的推力約10 N·m×1.5×40×3.14/6=314 N·m，摩擦因數(shù)0.85，314×0.85=266.9(N·m)，溜板切削力約267 N·m，滿足切削要求。伺服驅(qū)動器設(shè)定位置控制，電子齒輪比設(shè)定5∶1，數(shù)控系統(tǒng)的Z軸設(shè)定為直線軸，程序編制Z1溜板就移動1 mm，彼此對應(yīng)。程序編制時考慮工藝的要求，可以實(shí)現(xiàn)快進(jìn)、工進(jìn)和快退，縮短空行程時間，工進(jìn)的速度任意可調(diào)。

盤體加工工序程序編制如下:

(3)機(jī)床的改造及調(diào)試。把改造好的回轉(zhuǎn)臺裝到溜板上，定位塊插入T形中，并用螺釘固定，把氣動夾具裝在溜板上，調(diào)好位置用螺釘固定。將待加工的盤體放在回轉(zhuǎn)臺上，通過定位盤使盤體中心與回轉(zhuǎn)臺中心重合，移動縱向溜板是使盤體中心與銑刀中心重合，并鎖緊縱向溜板。把銑刀移動到離盤體10 mm處，此處作為Z軸0點(diǎn)。在盤體的小齒輪圓孔上裝上圓棒，用百分表拉直，然后旋轉(zhuǎn)60°，此處作為X軸0點(diǎn)。對刀完畢，起動機(jī)床加工盤體。主軸旋轉(zhuǎn)，溜板開始移動，刀具開始切削，切削到160 mm處，溜板快速返回到Z軸0點(diǎn)，氣動夾具和回轉(zhuǎn)臺鎖緊松開，回轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)120°，氣動夾具夾緊回轉(zhuǎn)臺鎖緊，溜板開始移動，刀具開始切削，重復(fù)以往，完全實(shí)現(xiàn)自動化。

3.結(jié)語

經(jīng)過實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，工人的勞動強(qiáng)度顯著降低，工人操作生產(chǎn)變得快速而又順暢。由于改造后自動化程度很高，一個工人可以看管3～5臺機(jī)床工作。車間生產(chǎn)混亂的現(xiàn)象明顯改變，生產(chǎn)秩序煥然一新，產(chǎn)品合格率、產(chǎn)品的一致性得到大幅度提高，機(jī)床可實(shí)現(xiàn)24 h滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)量得到大幅度增長，有效地緩解了生產(chǎn)關(guān)鍵工序瓶頸的制約。

由于自動化程度得到提高，生產(chǎn)不再受工人的技術(shù)技能和思想情緒的影響。以前因?yàn)檫`反操作規(guī)程而損壞銑床，盤體加工精度超差甚至盤體報廢，以及工人不慎造成工傷等等諸多不利于生產(chǎn)的現(xiàn)象全部避免了。而且，工人的工資得到了很好的保證，對于穩(wěn)定職工隊(duì)伍起到了很好的保證，真是一舉多得。

經(jīng)過這次成功的數(shù)控改造，既有成績又吸收了很多寶貴的經(jīng)驗(yàn)?？梢哉f，未來數(shù)控化改造前景非常廣闊，比如針對一些盤類零件都可以進(jìn)行改造，包括錐齒輪、盤絲、卡爪及滑座等零件。在機(jī)械加工方面有很多零件可以用上述的方法改造機(jī)床，完成加工。改造不受機(jī)床大小和種類的限制，機(jī)床大了選用伺服電動機(jī)時選大一些，反之小一些，切削動作靠程序來完成，是可以按工藝來編制的，沒有局限性。也符合了社會的要求，跟上了時代發(fā)展的步伐，既節(jié)能又環(huán)保。