深孔钻镗床改造的目标在于提升加工精度、效率、自动化程度及可靠性,其工作原理的改造主要体现在以下几个关键方面:
1. 动力与驱动系统升级:
主轴驱动: 传统液压或普通电机驱动升级为高精度、宽调速范围的交流伺服电机或变频电机驱动。配合精密主轴轴承结构,实现转速的、稳定控制和无级调速,适应不同孔径、材料和刀具的切削需求。
进给驱动: 淘汰液压或普通丝杠,采用高刚性滚珠丝杠或直线电机驱动,配合高精度、高响应性的伺服电机。结合高分辨率的光栅尺或磁栅尺形成全闭环反馈控制,显著提升进给运动的定位精度、重复定位精度和动态响应性能,有效抑制振动,确保深孔加工的直线度。
2. 精密测量与补偿系统:
刀具导向与监控: 集成的在线刀具监测系统(如声发射、功率监测),实时感知刀具磨损、破损状态,防止断刀事故。在镗削加工中,可能引入刀具自动补偿机构(如精镗头),根据在线测量数据实时微调刀尖位置,保证孔径精度。
工件位置检测: 加装高精度测头系统(如激光测头、接触式测头),在加工前后或关键工序中自动测量工件基准、孔径、孔深等关键尺寸,实现加工精度的闭环控制。
热变形与振动补偿: 利用传感器监测机床关键部位(如主轴箱、床身)的温度和振动,通过控制系统进行实时或预测性的热变形补偿和振动抑制,提升长期加工稳定性。
3. 智能化控制系统:
控制单元: 采用、多轴联动的数控系统替代传统继电器或简易数控。支持复杂编程、参数化加工、多轴插补(如主轴旋转与Z向进给的同步)。
过程优化与自适应控制: 集成工艺数据库和系统,根据工件材料、孔径、深度自动优化切削参数(转速、进给、切削液压力流量)。部分系统具备自适应控制功能,能根据实时切削力、振动等反馈动态调整参数,实现恒功率或恒切削力加工,保护刀具并提率。
自动化集成: 改造后的控制系统具备强大的通信接口(如以太网、现场总线),便于与自动上下料系统(机械手、料仓)、集中冷却过滤系统、切屑输送系统以及工厂MES系统集成,实现无人化或少人化操作。
4. 冷却润滑系统强化:
升级高压、大流量冷却液系统,采用的变量泵,控制压力和流量。配备多级过滤装置(磁性分离、纸带过滤、离心分离等),确保切削液高度洁净,有效冷却刀具、排屑顺畅并保护机床导轨等精密部件。可能引入油雾润滑或油气润滑技术,提高润滑效率。
改造后工作原理简述:
操作人员通过CNC界面输入加工程序(或调用预存程序),设定工件及刀具参数。启动后,数控系统协调伺服主轴电机(驱动刀具旋转)和伺服进给电机(驱动刀具/工件轴向进给)。高压冷却液通过钻杆/镗杆内部通道直达切削区,强力冷却、润滑并冲刷切屑排出孔外。加工过程中,各类传感器(位置、温度、振动、刀具状态、切削力)实时监测,数据反馈至CNC系统。系统根据预设逻辑和自适应算法,动态调整参数或进行补偿(如刀具磨损补偿、热变形补偿),确保加工过程稳定。关键尺寸可通过在线测头自动检测并反馈补偿。整个流程自动化程度高,显著提升了深孔加工的精度、效率和可靠性。