深孔鉆床中機械、液壓系統的優化調整

摘 要：我公司自從引進第一臺深孔鉆后，經過安裝調試，到機床可以鉆孔，經歷了幾個月的時間。在初期使用過程中，完成了2塊30萬千瓦高加管板、2塊60萬千瓦高加管板的鉆孔工作，但是檢測結果發現鉆孔精度和機床穩定性都很差，如只鉆一些對精度要求不高的產品還勉強可以，根本無法進行AP1000管板的加工。為了使深孔鉆床能夠滿足管板鉆孔的要求，我們對鉆孔實驗數據和機床原理進行了深入的分析研究，對機床的機械系統、電氣系統、液壓系統都做了優化調整，同時還完成了部分備件的國產化。

關鍵詞：深孔鉆床;液壓系統;優化

1 機械、液壓系統優化調整

1.1 機械系統調整

在機床調整初期，為了提高鉆孔精度，使相鄰孔距公差能夠滿足要求，對主軸和BOZA座的同軸度、立柱位置等進行了多次的觀測和調整，機床的鉆孔精度有所提高，但同時發現機床的穩定性不好，如某次進行9個孔的鉆孔試驗時，檢測結果相鄰兩孔距離公差都在0.3mm/1000mm以內，但再次鉆9個孔試驗時，檢測結果就會出現超差，其中最大的相鄰兩孔距離公差超過1mm/1000mm。經過分析我們認為該機床的穩定性存在問題，為保證AP1000管板鉆孔的順利進行，必須提高機床的穩定性。另外機床的排屑系統存在排屑不暢問題，也要對其進行改造。

1.1.1 提高機床的穩定性

針對機床穩定性的問題，從兩個方面入手解決了這一問題，第一是加大Y1、Y2、Y3軸間夾緊效果，消減鉆孔時3個軸的上下竄動;第二是對X、Y軸導軌進行加固。具體如下：

①為了增強鉆孔時Y1、Y2、Y3軸的穩定性，在原有夾緊裝置的基礎上，再增加一套夾緊裝置，位置確定在3個BOZA頂端的后部。首先對這部分的表面進行加工，根據公司現有的條件，使用130移動式鏜床進行加工，期間克服了機床定位，找正等困難，然后開始安裝夾緊裝置，連接液壓管路。

②對于X、Y軸導軌，原有機床導軌剛性較差，機床滑座在運行過程中會發生“漂移”，為增強導軌剛性，需要采取加固措施。具體為先經過計算確定銷孔位置，然后進行鉆孔、加入固定銷、填充密封膠，最后對導軌平面進行刮研平整。

1.1.2 排屑系統的改造

機床在使用過程中，我們發現它的排屑系統效果不太好，當有長鐵屑時經常會發生在某一段堵住的情況，同時還存在原有的鐵屑箱太小，不能滿足生產需要。針對這兩個問題我們對排屑系統進行改造，采取的方法是將北側的排屑系統的所有裝置去除，新做一個鐵屑箱和接油槽安放在東側鐵屑傳送帶下方，同時對電氣線路、油路和急停系統進行了重新的連接和調整。改造后消除了鐵屑堵塞現象，提高了排屑系統的工作效率。

經過上述調整后，機床鉆孔精度得到穩定，為了進一步提高精度，我們決定對機床的液壓系統進行優化調整。

1.2 液壓系統優化

1.2.1 優化壓力值

首先確定調整后的壓力值范圍，同時針對每個壓力值進行鉆孔實驗，經過逐一試驗后，把X軸夾緊壓力、導套向前的壓力等都優化為最佳值。為正式產品提供了有效的參數保證。

1.2.2 改造部分液壓單元

對控制導套移動的液壓回路進行了重新設計，相比原來增加了一套電磁閥，使得前后換向時的控制更加靈活可靠。

1.2.3 增加切削油加熱裝置

在鉆孔過程中，切削油需要在一定的溫度范圍內，才能保證機床正常工作。而在冬天早晨剛開機時，油溫只有5℃左右，距離要求相差較多，開始我們采取啟動機床自帶的預熱程序這種辦法，不過用此種方式達到需要溫度要預熱2小時，但這樣每天早晨都特別耽誤時間，為此我們經過研究決定增加一套切削油加熱裝置，具體規格尺寸經計算和現場測量后確定。安裝完成投入使用后，在停機時此裝置能將切削油恒定在我們需要的一個溫度，這就保證了早晨開機時的油溫也可以滿足正常鉆孔條件，省去了切削油預熱過程。

經過上述機械、液壓系統優化調整，此臺深孔鉆床鉆孔精度和穩定性都得到了明顯提高，在進行27個孔的鉆孔試驗時，已能確保出口端相鄰兩孔距離公差都在0.3mm以內。此后又經過幾個月的工藝試驗，檢測出的鉆孔數據也都能滿足AP1000管板鉆孔要求。

2 電氣系統的優化

這臺深孔鉆的電氣控制部分采用了最新的西門子840D數控系統，整體性能良好，且制造廠為了方便用戶使用開發了專門的用戶界面，里面集成了很多復雜功能，這樣使我們操作起來比較簡單，自動化程度較高。但在機床使用過程中我們發現有些地方操作方式不太符合我們的使用習慣，且機床沒有防止打錯孔這一功能。另要增加verifier功能，由于此臺機床原來沒有防止打錯孔的功能，并且我公司在加工60萬高加管板時出現過打錯孔情況，于是我們針對此機床開發了verifier功能，用來保證在加工程序出錯或誤操作等情況下，機床不會在管板的非鉆孔坐標上進行鉆孔，同時觸發報警停止加工，提醒操作者進行檢查。此功能是通過在專門開發的用戶界面上輸入相鄰兩孔的X、Y軸中心距等參數，然后經由后臺程序進行計算，來實現機床只在我們要求的坐標上進行鉆孔，verifier功能的實現除了需增加少量PLC程序外，主要是通過編寫的VERIFIER.SPF和VERIF.COM兩個文件來實現。

3 備件國產化

這臺機床是由意大利SIRMU公司生產的，所有的零部件都是歐洲制造的，為了確保機床能夠長期正常運行，需要采購大量零部件備用，而這些歐洲制造的零部件價格相當昂貴，且供貨周期很長。經過我們針對功能、技術指標等的分析發現有些是可以國產化的，其中過濾用的濾紙經過國產化后，使用效果一樣，但價格從原來的每卷1000歐元變成1000元人民幣，一年下來能為公司節約80000多元（每個月需更換一卷濾紙）。同時我們也對一些低壓電氣元件的備件進行了國產化。

4 結語

綜上所述，我公司的深孔鉆床在經過了增加新夾緊裝置、加固導軌、液壓系統優化、調整機床控制程序、增加verifier功能這些優化后，整體性能得到很大提升，已能夠安全可靠的對高精度產品進行鉆孔工作，之后又經過幾個月的工藝試驗，檢測出的鉆孔數據完全滿足AP1000管板鉆孔的要求，最終保證了管板深孔加工，機床運行狀態良好。

參考文獻：

[1]劉文英，王芳，等.高精度深孔鉆床結構的創新研究[J].中國設備工程，2018（19）.

作者簡介：楊杰（1976-），男，漢族，吉林人，碩士，工程師，研究方向：機械工程。