高速深孔加工数控机床的研制

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

图 2 机床剖视图

表 1 机床主要技术参数

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 3 min 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。