高一博
浙江大唐乌沙山发电有限责任公司 浙江 315722）
摘 要
本设计对小型台式钻床进行自动化改造，目的是提高钻床加工精度，用电驱动来代替传统手摇进给，电机接入控制系统实现了多刀量进给提高了加工精度。同时也将驱动主轴的电机接入控制，使转速选择更多样，钻床工作更精细，钻床进行自动化改造后无加工精度和生产效率都有提高。具有较高的生产价值和良好的发展前景。
关键词：钻床；台式；电气控制；改造；结构设计
ABSTRACT
The purpose of the design is to improve the machining accuracy of the small bench drilling machine. The electric drive is used to replace the traditional hand feed. The motor is connected to the control system to realize multi tool feed and improve the machining accuracy. At the same time, the motor of the driving spindle is connected to the control, so that the rotation speed can be selected more, the work of the drilling machine is more precise, and the machining accuracy and production efficiency are improved after the automatic transformation of the drilling machine. It has high production value and good development prospect.
Key words: Drill；Bench Drill；Electric control；Reform；Structural design
前言
用电动机替代传统手摇进给方式，并将电机接入控制系统实现多刀量进给提高加工精度。同时将驱动主轴的电机接入控制，使得转速的选择更多样，钻床工作更精细，钻床进行自动化改造后调高了加工精度和生产效率，具有较高的生产价值和良好的发展前景。同时所设计的钻床在对社会影响、对经济发展中起到的作用、对文化繁荣的促进作用、环境和可持续发展、操作安全性、操作人员健康等方面都有很大的意义，使其能更好的为社会做贡献，
由于数控机床和加工中心的迅速发展,国内一些大规模钻床生产商开始转向利润更高的数控机床的研究、设计和制造。国内的主流形势是生产产品模块化、统一规格标准化、产品智能化。国外其已经普遍采用自动化控制的台钻来进行生产。
本论文所要解决的问题是现有z515钻床加工过于粗糙生产效率低下不能满足现代市场需求的问题
1台式钻床的整体设计
1.1研究的设想
针对z515小型台式钻床可调节速度的级数少，主轴进给方式为手动进给效率低精度不高，很难保证精度一致等不足之处进行改进，初步设计将上述过程进行自动化的改进，将为主轴提供动力的电机接入电气控制系统，使主轴转速可调范围、可变转速增大近似于无极变速。进给系统方面增加接入控制系统的减速器，减速器与齿轮轴采用联轴器连接，为使操作便捷，可视化，在钻床一侧安装一块lcd工业控制屏幕，可以很容易的看到程序进程，也为程序的编写，修改提供便利。初步设想所设计的小型台式钻床能有效降低劳动强度，能有效改善劳动者工作情况。
1.2主传动选择皮带轮原因分析
因本设计基于Z515小型台式钻床，针对小型台钻要考虑到小型台式钻床整体尺寸小，设备可安装空间少以及加工工件的体积小，钻孔直径和钻孔深度没有太高的要求，以及尽可能保留并发扬z515台钻的原有优势，用设计来弥补小型台钻的不足。综上所述，为了能充分利用原有空间以及给进给机构所用的减速器和电机充足的安装空间，主轴传动过程仍选择原有的电机-皮带轮-皮带-皮带轮-主轴。
1.3选择齿轮齿条传动原因分析
从小型台式钻床外型、钻床整体布局设计主轴动力传递过程为电机-减速器-联轴器-水平齿轮轴-主轴套筒上梯形牙（近似齿条）-主轴，主要是齿轮齿条圆周速度上限大,最大传递功率高，若工件有更高的加工要求便于后期改装，同时减速器可选择范围大，为保证加工精度需要稳定的传动比输出及主轴的平稳运动，同时钻床的工作时间要求长，齿轮齿条的使用寿命长，能更好的符合要求，当磨损严重需要更换时操作也特别简单，综上所述，主轴进给运动方式选择齿轮齿条传动
1.4传动系统方案最终选择
本次设计在z515小型台式钻床的基础上进行改造，主轴传动方式仍选择电机-皮带轮-主轴方式，改动是将电机接入控制系统，使得电机转速能根据需要灵活的进行调节，同时改用带轮传动解决了塔轮可调节速度程序繁琐及调速单一的问题。
针对传统小型台式钻床加工精度不高的问题
方案一：
整体结构基本不变，重点对进刀机构进行改造，因处空间有限，套筒处仍使用齿轮齿条传动，采用外接涡轮蜗杆减速器代替手轮进行进给运动。具体是动力传递是步进电机-减速器-齿轮齿条，电机采用电控系统来实现多刀量进给从而提高加工精度
方案二：
主轴外侧设置气缸来控制进给运动。电磁阀控制流体压力，时间继电器进行计时工作，计时完成后电磁阀失电，气缸回复原位。用定时器计时控制钻孔时间及时反馈信号，控制气缸的复位。
结 论
本设计在保留小型台式钻床的优点的同时对其不足之处进行了改进，紧跟机械加工行业发展，提供了一种模块化设备改造的思路，将传统的小型台式钻床进行了自动化改造，除填料过程都可自动化操作降低了劳动强度及重复手动操作容易出错和精度不好控制的问题。因时间有限，控制系统编程工作较专业且具体系统选择要根据工厂实际情况，如资金，机床数量，加工精度要求。且控制系统不是本设计研究的主要目的，所以未在电气控制方面着墨太多，后续若有时间会考虑进行电气控制的研究。此外希望全部流程都是自动化控制还需要实现进料的自动化以及工作台的升降、八向位移、台面旋转的的电气控制。
参考文献
[1]刘文化。高速加工机床的发展历史与现状[J]。金属加工(冷加工), 2010, 12。
[2]林胜,林春庭。 高速数控机床现状和发展趋势[J]。精密制造与自动化, 2004, 01.
[3]徐吉存。浅谈国产机床功能部件产业化发展[J]。 航空制造技术, 2012, 04。
[4]赵月娥,王美妍。浅谈高速电主轴技术发展[J]。河南科技, 2013, 16:。
[5] V. I. Malygin,F. V. Cherepenin,S. M. Skovpen’,N. V. Lobanov. Modernizing the control system of the 2A656F11 milling and boring machine[J]。Russian Engineering Research，2014(10)
高一博，男，满族，黑龙江省哈尔滨市，1998.03.01，本科 ，工作单位：浙江大唐乌沙山发电有限责任公司，主要研究方向或者从事工作：检修工，邮编：315722