车床改装为深孔加工机床的设计方法

车床改装为深孔加工机床的设计方法
D esign W ays of Converting a L athe In to a D eep Bo ring M ach in ing Too l
西安石油学院(710065)　朱林　西安工业学院(710032)　赵洪兵
【摘要】用普通车床进行深孔加工,具有成本低、一机多用等优点。

这里介绍了将普通车床改装成深孔加工机床的设计方法,以及相应装置的结构和油路系统的设计。

关键词　车床改造　深孔加工机床　油路系统
Keywords lathe refitting ,deep bo ring m ach in ing too l ,grease system
改装总体设计
用普通车床改装为深孔加工机床,由于其成本低、制造周期短以及一机多用(车削、深孔钻削、深孔镗削和深孔珩磨)等优点,已为许多生产厂家所接受。

车床改装为深孔加工机床主要有机床和油路两大部分,机床部分主要有中心架、授油器和尾架3大部件;油路部分主要含进油路、回油路以及油槽、油箱等,
改装总图如图1所示。

图1　车床改装深孔加工机床示意总图
要用车床改装成深孔钻床,首先要确定需改造车床的型号(功率)、床身长度和切削用量范围。

1.车床型号的选择
车床型号的选择主要取决于深孔钻削的功率。

还没有成熟的计算深孔钻削功率的经验公式,一般
可用相应直径麻花钻的功率计算公式进行计算,考虑到麻花钻有横刃和刀具材料为高速钢等因素,取计算值的80%作为深孔钻削功率的近似值。

通过计算,钻削直径570mm 孔,切削功率近似为8k W ,机床电机功率近似为10k W 。

因此,加工常用深孔时(孔径<570mm ,选用C W 6163(旧型号C 630)型号车床比较合适,切削功率可达到要求,并且操作方便。

而当深孔直径大于570mm 时,则可采用深孔镗削的方式解决。

2.床身长度的确定
床身长度取决于钻孔的最大深度,由下式计算:L 床身长度=2×l 钻孔深度+(400～500)mm 3.切削用量范围的确定
目前国内C W 6163车床最大转速一般小于800r m in ,最小进给量大于0.05mm r ,根据文献[1],上述切削用量适合加工530～70mm 的普通合金钢深孔,若能将最小走刀量达到0.01mm m in ,则加工孔径范围可以扩大到520～70mm ,并能加工如不锈钢和钛合金等难加工材料。

(接上页)　双作用超长目前,行程气缸组成的气动拖动系统,屏移载机的单台成本虽然有所增加(单台成本增加8000元),但控制阀的数量因气缸减少而大大减少(见图2),从设备长期运行的可靠和维护
成本来讲,减少了气缸和换向阀频繁更换的费用,因
此总的生产成本反而降低,且提高了劳动生产率和企业经济效益。

结　语
通过对气压传动和电气传动的比较分析,为今后类似专用设备的改造提供了一种可行性的设计方案。

我厂为成都红光玻壳厂技术改造生产的类似设
备,也采用了交流伺服电机进行拖动的方法,取得了较好的效果。

参考文献
1.成大先等.机械设计手册(M )第3版.北京:化学工业出版社,1994(4):2121～21240
2.方文中.同步带传动设计制造使用(M )第1版.上海:上海科学普及出版社,1993:2～14
3.日本三菱电机株式会社伺服电机产品样本,1994
4.日本CKD 公司气缸产品样本,1992
5.日本三⁄星株式会社同步齿形带产品样本,1989
责任编辑　周守清
改装结构设计
车床改装为深孔加工机床,需要进行结构设计的有3大部件,参见图1。

1.授油器直接连接在车床导轨上,其功能是连接液管通过钻杆与工件已加工孔之间的环形槽向切削区输送冷却润滑液,并支承导向套扶正钻头入钻。

2.尾架安装在车床中拖板上,其功能是连接钻杆和传递扭矩,并连接另一条液管实现负压抽屑。

3.中心架直接连接在车床导轨上,其功能是支承扶正旋转的工件。

以上3大部件的结构可参考文献[1]进行设计。

冷却润滑油路系统设计
深孔加工需要强制冷却、润滑和排屑,因此,必须设计一个独立的切削液油路。

1.油路设计
目前常用的内排屑深孔钻有B TA 钻、喷吸钻和D F 喷吸钻,这3种深孔钻所对应的油路系统有所不同。

D F 系统将B TA 系统推出切屑与喷吸钻系统吸出切屑的方法相结合,仅用一个钻杆实现推、吸双重作用。

D F 钻的钻削直径范围比喷吸钻大,密封压力比B TA 系统低,其油路系统在目前应用最为广泛。

D F 系统的油路原理图如图2所示。

从油泵输
出的切削液分为2路,一路直接由授油器进入,通过
钻杆外壁与已加工孔表面之间的间隙到达切削区,图2　D F 钻油路原理图并将切屑从钻杆内部
推出;另一路从钻杆尾部通过一射流喷嘴进入钻杆内腔,向后喷出,产生一定的负压,
将切削区的切削液和
切屑向后抽吸,促使切屑顺利排出。

2路切削液的流量分配为:
Q 授=2 3Q ; Q 尾=1 3Q
式中:Q 授——通过授油器的流量;
Q 尾——通过尾架的流量;
Q ——油泵输出流量。

2.结构设计
深孔加工油路系统主要由油箱、排屑箱、油泵、
电机和液压元件等组成(见图3)。

深孔机床的改装一般是在已安装好的旧车床上进行,受到地面和周围空间的限制,不易做成地坑式油箱,往往采用地面式油箱。

因此,油箱高度和宽度要受到车床中心高和
车床后面空间的限制。

油箱长度可按最大加工长度确定,并做成可移动的。

图3　油路系统结构总图
油箱的箱体应设有隔板,保证污物能够沉淀。

此外,还应有滤油装置。

滤油装置主要由所要求的过滤精度确定。

过滤精度取决于工件材料、切屑形态及工件表面粗糙度等因素。

一般,过滤精度比所要求的表面粗糙度低10倍,即50Λm 的过滤精度可满足表面粗糙度R a =5Λm 的要求。

我们设计的油箱采用4级过滤,在排屑箱中用80目铜网进行粗过滤;在油箱中分别用100目和120目铜网进行第2、第3级过滤;最后在油泵进油管上装纸型过滤器进行第4级过滤。

该过滤系统的过滤精度可达10～0.5Λm 。

有条件的话,装入磁性滤油器,效果将更好。

3.油箱容积、油泵压力及流量确定
1)油箱容积的确定　油箱应有足够的容积,保
证切削液能正常冷却以及污物的沉淀和分离。

通常切削液在油箱中每小时循环次数不能超过6次。

油箱的容积至少应相当于最大油泵流量的10倍。

常用的油泵流量一般为125L m in ,故油箱容积一般设计不小于1250L 即可。

2)油泵压力及流量选择　油泵的压力和流量应根据使用的流体截面确定,即根据所加工孔的孔径确定。

用C W 6163车床改装的深孔钻床,因受到车床的功率和转速的限制,钻孔直径范围一般为520
～70mm ,油泵压力和流量可参考图4选取。

图4　油泵压力流量选择曲线
考虑油泵的性能价格比,通常选用齿轮泵。

目前国内生产的齿轮泵最大流量为125L m in ,最大压力为2.5M Pa ,基本能满足使用要求。

参考文献
1.王世清,朱林.孔加工技术.北京:石油工业出版社,1993
2.朱林.新型外排屑负压抽屑系统.机械制造,1992(9)
责任编辑　周守清 。