摘要: 針對當前深孔鏜床的缺點，開發了新一代深孔鏜專用機床。該機床采用配備低轉速大扭矩同步交流伺服電機的主軸驅動系統，采用具有過載保護的液壓進給系統，有效地克服了原機床結構復雜、能耗高、堵轉時易損壞工件和刀具的缺點，具有自動化程度高、成本低、節能、可靠性好等優點。
深孔鏜專用機床適應于一次性加工完成圓柱體內孔的鏜、滾壓，主運動為刀具( 刀桿) 旋轉，進給運動為刀具進給，鏜削方式采用推鏜。該機床不僅可以進行鏜削，而且還可以進行滾壓加工。目前，國內其他同類設備有多種，但共同存在以下顯著缺點:
( 1) 主軸驅動系統結構復雜，主電機采用大功率普通三相異步交流電動機，配有多級主軸傳動箱，體態笨重，成本高，可靠性差，故障率高，主電機功率過大而能耗高;
( 2) 進給驅動系統結構復雜，采用交流伺服電機帶進給箱，滾珠絲杠螺母副傳動，無級調速，但屬剛性傳動，無過載保護，一旦發生堵轉，將會損壞工件或刀具;
( 3) 由于結構復雜成本高，一般售價在幾十萬，用戶難以接受。針對以上設備存在的缺點，作者開發了新的深孔鏜床，完全克服了以上缺點，具有自動化程度高、成本低、節能、可靠性好的特點，設備投放市場以來，深受用戶歡迎。
1 機床設計方案
如前所述，在現有深孔鏜專用機床上加工深孔時，存在3 個缺點，考慮機床原有結構和傳動關系，重新改造設計，提出下列設計方案，機床設計示意圖如圖1 所示。
圖1 機床設計結構簡圖
1. 1 床身部分
床身采用樹脂砂造型，優質鑄鐵鑄造，具有很好的外觀和強度，筋板布局合理，Π 型加強筋使床身具有優良的剛度、抗振性和抗斷面畸變能力。床身采用分體拼接結構，下體采用焊接結構，將內設液壓站、冷卻泵站及各種油管; 上體采用鑄造結構，導軌采用雙平結構、電火花表面淬火磨削工藝，使其承載能力大，導向精度、耐磨性及精度保持性好，根據鏜孔系列不同導軌寬度為520 ～ 680 mm。
1. 2 主軸驅動系統
主軸驅動電機選用低速大扭矩的交流同步伺服電機，根據鏜孔直徑系列32 ～ 500 mm，選用功率6 ～22 kW， 同步轉速500 r /min， 如選用型號CTB-4022ZXE05 電機，功率22 kW。主電機配有PX 系列高精密行星齒輪減速器，減速比i = 3 ～ 5，主要起增扭作用，它們之間采用彈性聯軸器聯接，變頻無級調速，轉速可達30 ～ 2 000 r /min，亦可根據用戶要求任意設置11 級轉速，通過波段開關實現有級調速。與同類產品相比，主電機功率小，節能明顯，機械傳動結構簡單。
1. 3 進給驅動系統
機床液壓傳動系統如圖2 示。
圖2 液壓傳動系統圖
采用液壓進給驅動系統，過載保護功能強，有效克服了堵鏜時刀具與工件的報廢。在導軌凹槽中安裝有進給油缸SG-80 × 3 000，工作壓力8 MPa，油缸帶動托板，與主電機、減速器及鏜桿一起移動，托板采用箱體式滑鞍結構有效地提高了滑鞍的剛性，同時支撐導軌整個跨度，滑鞍及滑板為樹脂砂鑄造，并進行人工時效處理，各導軌面為重要加工面。油泵電機選用三相交流異步電機5. 5 kW，油泵選用齒輪泵CBTF320，對油液污染不敏感，工作可靠，壽命長。進給速度為無級調速，進給速度范圍5 ～ 500 mm/min。夾緊油缸SG-250 × 100，工作壓力3 MPa，起到對工件的夾緊松開作用。
1. 4 授油器部分
授油器的作用是: ( 1) 向加工工件輸入冷卻液并密封; ( 2) 支承鏜桿; ( 3) 鏜頭導向; ( 4) 支承頂緊工件及工件定位; ( 5) 對床身固定。在授油器的背面，有一個從冷卻泵來的輸液管，冷卻液通過授油器送入工件切削區。在授油器的頭部，有一個錐盤，起支承和頂緊工件作用，它與工件以30°、45°或60°錐面結合，靠裝在授油器內部液壓缸產生的力對工件頂緊。在錐盤內，有一導向套，是用于鏜頭導向的，更換刀具必須更換此套。在授油器的尾部，有一軸承內套，內有導套，是支承鏜桿用的，更換鏜桿時，需要更換相應的導套。
在授油器內部的液壓缸，與授油器做成一體，錐盤即為活塞。液壓泵啟動后，按下夾緊按鈕，就可實現錐盤伸出頂緊，按下松開按鈕，則錐盤退開，工件另一端由排屑座的錐盤頂緊。在規定的加工范圍內，用戶可以根據需要自行選擇鉆鏜桿直徑尺寸，自制與工件和鏜桿有關的零件。
1. 5 冷卻系統
冷卻系統主要由冷卻液箱、泵站、輸液管、儲屑車和回液槽組成。冷卻液的作用是冷卻及排屑。鏜孔時，正常采用推鏜方式，冷卻液由冷卻液箱經冷卻泵從授油器后側輸入到切削區，帶著切屑排往床頭排屑座，然后到儲屑車，冷卻液過濾后回冷卻液箱。冷卻泵站由一個電機帶冷卻泵組成，電機功率1. 5 kW，系統工作壓力2. 5 MPa，流量200 L /min。
1. 6 鏜桿支架
鏜桿支架為上下兩半瓦結構，便于鏜桿更換。主要起到支撐鏜桿、控制鏜桿的運動方向、吸收鏜桿震動的作用。
1. 7 電氣系統
由操作面板、電氣控制柜、交流伺服驅動裝置及電氣控制系統組成，使得機床的操作和使用更具合理化、人性化。其機床主電路如圖3 所示，控制電路略。
2 機床的性能指標
2. 1 機床的加工精度
粗鏜時，孔徑精度IT9 ～ 10，表面粗糙度不大于Ra6. 3 μm;精鏜時，孔徑精度IT7 ～ 8，表面粗糙度不大于Ra3. 2 μm，圓度不大于0. 03 mm;滾壓時，孔徑精度IT7 ～ 8，表面粗糙度不大于Ra0. 4 μm，圓度不大于0. 03 mm;加工孔的直線度不大于0. 15 mm/1 000 mm;加工孔的出口偏斜不大于0. 3 mm/1 000 mm;加工孔的同軸度不大于0. 25 mm/1 000 mm。
2. 2 機床的加工效率
切削速度。根據刀具結構、材料和工件材質確定，一般為50 ～ 100 m/min;進給速度。根據工件加工直徑、工件材質、熱處理狀況和工藝情況確定，一般在40 ～ 100 mm/min;
鏜孔時最大加工余量。根據刀具結構、材料和工件情況確定，一般不大于30 mm。
3 結論
該機床可用于加工機床的主軸孔，各種機械液壓油缸、汽缸圓柱形通孔、盲孔及階梯孔等，具有質量可靠、價格低、自動化程度高、經濟效益好等優點。
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