魏浩然、杨光、余卓、卜又亮
南京工程学院 211167
摘要：数控机床是自动化技术、数字控制技术与机械生产技术融合下的产物，而数控钻攻固定环孔专机机床则是数控机床专机项目的一种。本文重点研究了数控机床的设计问题，对数控钻攻固定环孔专机控制系统设计和部件、夹具设计进行了简要论述，希望能为相关工作人员带来参考。
关键词：数控钻攻固定环孔专机；控制系统；机床夹具；机床设计
前言：数控钻攻固定环孔专机机床用于大批量生产环孔零件，优化数控钻攻固定环孔专机控制系统、部件以及夹具设计，可以为提高生产质量、提升生产效率和促进数控机床产业发展提供帮助，为此，设计人员应该从生产要求出发，合理应用数控钻攻固定环孔专机相关技术和国内外的设计经验，实现系统和结构优化。
1数控钻攻固定环孔专机结构与控制系统设计
为了提高数控钻攻固定环孔专机的设计科学性，设计人员需要先确定数控钻攻固定环孔专机结构以及相应的精度指标。而且，在设计工作当中，设计人员应该将工作重点放在数控钻攻固定环孔专机总体布局设计上。
1.1确定结构与精度指标
通常来说，数控钻攻固定环孔专机应该由高刚度机床、双主轴箱、双主轴、双刀库组合而成，这种数控机床具有刚性良好、外形简单、使用便捷和生产性能良好的特点[1]。在数控钻攻固定环孔专机当中，应该拥有6个直线进给轴、2个储能器以及1个液压站，从而保证机床运行有效。
而在数控钻攻固定环孔专机的精度指标确定环节，设计人员明确精度指标体系的全部内容，并且基于国家标准以及用户需求，确定所有的精度指标。在此环节，最主要的精度指标包括定位精度和切削精度。在进行精度检验时，检验人员必须基于国家标准来开展机床数值精度检验。比如，基于GB/T17421.2-2000确定数控轴线的定位精度以及重复定位精度。
1.2总体布局设计
开展数控钻攻固定环孔专机控制系统布局设计时，设计人员应该保证设计全面性。在此环节，除机床本身以外，还必须做好辅助装置、电气回路、主轴驱动装置、主轴伺服单元、进给驱动装置、进给伺服单元、PLC、CNC装置、测量装置、输入输出设备、操作面板设计。
机床应该具有高精度和便于拆线限位块的特点，所以在设计环节可通过该合理设计让双主机共用床身，从而提高数控钻攻固定环孔专机机床外形的简单性。同时，为提高机床性能，可选用树脂砂铸件作为床身大铸件，还可以应用镶钢导轨和贴塑设计。数控钻攻固定环孔专机应该由工作台、底座、主轴箱、鞍座、立柱、操作箱等零部件组合而成。如图1所示，为数控钻攻固定环孔专机的总装图。
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图 1 数控钻攻固定环孔专机总装图
数控钻攻固定环孔专机既可以用于加工后桥通孔零件加工，也可用螺纹孔和端面加工，而且零件加工的精度、速度和效果都十分优越。在实际应用环节，利用数控钻攻固定环孔专机的专用夹具可以固定后桥零件，而双系统和主机则可以同时开工，为实现单独运行和同步运行提供保障，让机床的可操作性、生产高效性以及产能都得到提升。同时，数控钻攻固定环孔专机是基于数字控制方式控制的机床，在刀具冷却环节需要应用到冷却液。经设计，数控钻攻固定环孔专机的刀具冷却液实现了重复利用，可基于排削水箱回收过滤后再次使用，这种设计既降低了数控钻攻固定环孔专机运行成本又减少了冷却液排放污染，提高了机床的可持续发展性能。
2数控钻攻固定环孔专机的夹具系统设计
2.1夹具结构设计
数控钻攻固定环孔专机的夹具设计人员应该明确夹具的组成部分以及它们的功能，从而为实现优化设计做好准备。在数控钻攻固定环孔专机当中，夹具主要由底座、限位螺杆、涨紧琵琶孔夹具、自动定心夹具、上下料小车以及其升降油缸和导轨、调整螺杆和夹具导轨组成。其中，最为重要的三部分就是涨紧琵琶夹具、底座升降架与自动定心夹具；它们的作用分别是支撑夹具系统运行、涨紧零件和高压夹紧零件。在实际应用环节，数控钻攻固定环孔专机的夹具有着十分鲜明的应用特点[2]。比如，必须在关闭油路后才能开展夹具安装、检查与维修；夹具长度方向位置可调且属于定心夹紧结构；夹具具有良好的刚性性能和先进的设计结构；夹具的更换调整时间不应超过20分钟等。数控钻攻固定环孔专机的夹具系统当中，应该包含定位和夹紧系统，还应该拥有液压站，从而为有效开展工件加工提供保障。
2.2系统控制设计
在开展数控钻攻固定环孔专机夹具系统控制设计环节，设计人员应该基于机械运行状态来进行个性化设计。
2.2.1单机状态
在单机状态下，设计人员应该对数控钻攻固定环孔专机夹具控制系统的附加面板功能进行合理设计。此时，应分别开展左右两侧功能面板的按键设计工作。比如，分别开展左右夹具的低压压紧、高压压紧以及松开按键设计，设计时应该分部设计得电按键、夹紧/松开到位按键。不过，右侧附加面板中，还应该具备涨紧夹具松紧、钻模开合、工件升降以及单机联机选择功能控件。
2.2.2联机状态
当处于联机功能状态时，数控钻攻固定环孔专机夹具控制系统设计的重点应该放在以下几个方面：
第一，联机夹紧。设计人员需要通过合理设计，保证下降到位、延时跳转、夹紧到位，从而保证特定按键得电后能够完成夹紧动作，保证夹具系统的应用有效性。
第二，联机原位。在此环节，设计人员应保证松开按键按下后，松开到位和夹紧到位失电，从而顺利完成松开动作。
第三，联机启动。按下联机启动按钮，应确保下降到位和松开到位区域失电，而且应实现夹紧到位得电，进而保证灯亮延时，为完成自动加工程序提供保障。
第四，联机复位。当按下联机复位按键时，需要确保警报解除。所以，设计人员在设计数控钻攻固定环孔专机夹具控制系统时，必须保证按键具备清除两侧报警的作用。
结论：保持整体布局科学，结构、技术要求和精度指标准确是实现数控钻攻固定环孔专机优化设计的关键。而且，在设计工作当中，相关工作人员还应该明确机床的夹具特点，并基于不同状态做好夹具系统的设计和控制，从而有效提升数控钻攻固定环孔专机机床的使用有效性。
参考文献：
[1]程俊,刘滨,宋艳丽.基于K2000数控系统钻攻中心性能调试方法[J].机电工程技术,2019,48(03):40-42.
[2]郑胜华,胡胜来,尹建贺,等.数控钻攻加工中心新型自动换刀装置设计[J].机械工程师,2017(11):105-106+112.