李學(xué)兵

（遼寧軌道交通職業(yè)學(xué)院，遼寧 沈陽110023）

0 引言

“工學(xué)結(jié)合、產(chǎn)學(xué)研結(jié)合”的教學(xué)模式一直以來都是職業(yè)類院校培養(yǎng)職業(yè)師資和高技能人才的有效途徑[1]，在院領(lǐng)導(dǎo)的帶領(lǐng)和廣大師生的共同努力下，學(xué)院正在穩(wěn)步地走著這條改革發(fā)展之路。數(shù)控系統(tǒng)XKN713A數(shù)控銑床使用10多年，其操作數(shù)控系統(tǒng)早就過時，電氣系統(tǒng)也老化，操作也不方便，難以滿足學(xué)生實訓(xùn)教學(xué)和企業(yè)對學(xué)生的機(jī)床操作能力水準(zhǔn)的要求，所以決定對它進(jìn)行改造。本次機(jī)床的改造主要是將原有數(shù)控系統(tǒng)改造成較為先進(jìn)的funuc Oi-MF系統(tǒng)，原有的主軸電機(jī)及變頻器不作改動，將原有的電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行更換，原來數(shù)控系統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)更改成伺服電機(jī)。最終目的是希望能夠在滿足學(xué)生實訓(xùn)要求的前提下，盡可能少投入資金，降低成本。本文主要是介紹利用學(xué)院現(xiàn)有的條件以產(chǎn)學(xué)研結(jié)合實訓(xùn)教學(xué)的實踐。

1 數(shù)控銑床進(jìn)給系統(tǒng)電機(jī)及連接部分簡介

原來的數(shù)控銑床各個進(jìn)給方向的傳動連接如圖1所示，原系統(tǒng)采用的電機(jī)型號為：130ST-M06025 HZ，而新用的伺服電機(jī)如圖2所示，其型號為：βiSc 8／3000-B，功率為1.2 kW，最大速度為2 000 r／min，二者因型號不一樣，底座端部安裝尺寸也不同，所以要進(jìn)行改造設(shè)計，新改的伺服電機(jī)其底座端部安裝尺寸如圖3所示。

圖1 進(jìn)給機(jī)構(gòu)傳動連接圖

圖2 新改的伺服電機(jī)圖

圖3 funuc伺服電機(jī)底端尺寸

2 電機(jī)固定座的設(shè)計

從電機(jī)安裝尺寸圖中可以看出，二者底端的安裝尺寸不一樣，為了安裝簡便合理，盡可能利用已有的產(chǎn)品零件，最大程度地減少材料的浪費(fèi)，充分利用現(xiàn)有的資源。組織實習(xí)學(xué)生，使其在老師的指導(dǎo)下，查閱相關(guān)的資料，并結(jié)合現(xiàn)有的加工設(shè)備和加工工具，利用計算機(jī)繪圖軟件對電機(jī)固定座的結(jié)構(gòu)及尺寸進(jìn)行重新設(shè)計和改造，實習(xí)學(xué)生對要改造的零件進(jìn)行重新設(shè)計，材質(zhì)選用45鋼，改造后的設(shè)計如圖4所示。

圖4 改造的電機(jī)固定座零件圖

3 電機(jī)固定座的加工制作

按照設(shè)計圖，同學(xué)編排工藝時出現(xiàn)了爭議，第一組學(xué)生認(rèn)為該件所有工序應(yīng)該都在現(xiàn)有的數(shù)控銑床上銑削加工完成，而第二組學(xué)生卻認(rèn)為外形四方及螺釘孔在數(shù)銑上完成，而φ110、φ80、φ48應(yīng)該在數(shù)控車床上完成較好，大家爭論很激烈都認(rèn)為自己的方案好。而事實上，目前我們現(xiàn)有閑置的可以進(jìn)行使用加工的機(jī)床只有1臺西門子828D數(shù)控銑和1臺funuc 0i-D數(shù)控車，而且實訓(xùn)使用的刀具也很有限，銑削只有φ12立銑刀、φ6.8鉆頭、φ48鉆頭、φ50鉆頭、φ50端銑刀，車削只有三爪卡盤，沒有四爪卡盤，其他條件基本能滿足。組織兩組學(xué)生進(jìn)行討論，分析其各自利弊，并根據(jù)工藝條件對設(shè)計圖進(jìn)行了局部變更，將原來4×φ6的螺釘孔更改為4×φ6.8，并且各組列出自己的工序方案。

第一組同學(xué)工序方案如下：

1）厚30 mm板下料130 mm×130 mm；2）虎鉗裝夾夾上下底面，數(shù)控銑銑削四方126 mm×126 mm；3）虎鉗裝夾夾四方，銑削上底面；4）數(shù)控銑鉆削中心φ50孔；5）數(shù)控銑銑削φ80孔，保其公差和孔深度；6）翻面裝夾四方，找正內(nèi)孔，銑底面，保厚度29 mm；7）數(shù)控銑φ110和φ75孔，保其公差和孔深度；8）鉆4×φ6.8及4×M8底孔；9）銑4×φ12沉孔；10）攻螺紋4×M8。該組同學(xué)方案的優(yōu)點是工序較少，用一臺數(shù)控銑床就能完成，但缺點是利用現(xiàn)有刀具加工起來切削速度較慢，效率較低。

第二組同學(xué)工序方案如下：

1）厚30 mm板下料130 mm×130 mm；2）虎鉗裝夾夾上下底面，數(shù)控銑銑削四方126 mm×126 mm；3）虎鉗裝夾夾四方，φ50端銑刀數(shù)控銑銑上底面去毛坯；4）數(shù)控銑鉆削中心φ48孔；5）用φ50端銑刀將φ48孔銑成φ50；6）三爪卡盤內(nèi)張φ50孔，找正內(nèi)孔，數(shù)控車車削φ80孔，保其公差和孔深度；7）翻面裝夾內(nèi)張φ80孔，找正內(nèi)孔，數(shù)控車車削φ110和φ75孔，保其公差和孔深度，保厚度29 mm；8）虎鉗裝夾夾四方，并找正上表面，數(shù)控銑鉆削4×φ6.8及4×M8底孔；9）銑4×φ12沉孔；10）攻螺紋4×M8。該組同學(xué)方案的優(yōu)點是同等加工量的條件下車削速度比銑削速度快，效率要高，缺點是多次裝夾，需要找正。

4 電機(jī)固定座數(shù)控加工的典型程序

兩組各自單獨(dú)加工，并最終檢驗各自的結(jié)果，學(xué)生們結(jié)合平時學(xué)習(xí)的數(shù)控手工編程方法，對該零件要加工的部位進(jìn)行編程和操作加工，由于該零件需要加工的工序較多，下面僅以兩個典型的數(shù)控加工程序為例。

1）funuc系統(tǒng)數(shù)控車車削φ110內(nèi)孔程序，其中4號刀為內(nèi)孔車刀。

2）西門子系統(tǒng)鉆4×φ6孔及4×M8底孔程序。

5 結(jié)束語

本電機(jī)固定座零件設(shè)計并制作成功，通過后期的安裝檢驗，該零件無論從設(shè)計還是從加工上都完全滿足改造使用的要求。一方面它解決了此次機(jī)床改造過程中新改的伺服電機(jī)的安裝問題，為整個機(jī)床系統(tǒng)的升級改造解決了一個重要的問題；另一方面，把該零件制作當(dāng)作我們的一個課題，利用實訓(xùn)課程，自主研制，在一定程度上降低了附加成本。同時它給我院機(jī)械、數(shù)控專業(yè)的教師和學(xué)生們提供了一個較好的實戰(zhàn)機(jī)會，讓學(xué)生從機(jī)械研發(fā)設(shè)計到工藝編排和實際加工技能等綜合方面得到鍛煉，達(dá)到產(chǎn)教研結(jié)合，突出職教新特色，因而其意義較大。