Z35钻床实现镗孔功能改造
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【摘要】本文通过对钻床、镗床结构原理的简单分析，进而对z35钻床进行改造，最终实现钻削和镗削的双功能。
【关键词】钻床改造镗削钻削效益
机械设备是构成生产力的重要因素，在企业生存和发展中起着至关重要的作用。在生产实际中，如何在设备使用寿命周期内，挖掘发挥出设备的最大使用潜能，延长使用寿命、或实现一机多用、或扩大加工范围，是设备管理和使用工作者追求的目标。
我公司将一台79年投入使用的Z35钻床进行改造，实现了钻削和镗削双功能，提高了生产效率和旧设备的使用价值，充分发挥了设备的最大使用效能。
一、关于摇臂钻床
1．摇臂钻床简介。主轴箱可在摇臂上左右移动，并随摇臂绕立柱回转±180º的钻床。摇臂还可沿外柱上下升降，以适应加工不同高度的工件。较小的工件可安装在工作台上，较大的工件可直接放在机床底座或地面上。摇臂钻床广泛应用于单件和中小批生产中，加工体积和重量较大的工件的孔。摇臂钻床加工范围广，可用来钻削大型工件的各种螺钉孔、螺纹底孔和油孔等。摇臂钻床的主要变型有滑座式和万向式两种。滑座式摇臂钻床是将基型摇臂钻床的底座改成滑座而成，滑座可沿床身导轨移动，以扩大加工范围，适用于锅炉、桥梁、机车车辆和造船，机械加工,等行业。万向摇臂钻床的摇臂除可作垂直和回转运动外，并可作水平移动，主轴箱可在摇臂上作倾斜调整，以适应工件各部位的加工。此外，还有车式、壁式和数字控制摇臂钻床等。
2. 摇臂钻床的主要结构。摇臂钻床主要由底座、内立柱、外立柱、摇臂、主轴箱及工作台等部分组成。内立柱固定在底座的一端，在他的外面套有外立柱，外立柱可绕内立柱回转360度。摇臂的一端为套筒，它套装在外立柱做上下移动。由于丝杆与外立柱连成一体，而升降螺母固定在摇臂上，因此摇臂不能绕外立柱转动，只能与外立柱一起绕内立柱回转。主轴箱是一个复合部件，由主传动电动机、主轴和主轴传动机构、进给和变速机构、机床的操作机构等部分组成。主轴箱安装在摇臂的水平导轨上，可以通过手作，使其在水平导轨上沿摇臂移动。
3. 摇臂钻床主要特点
1）采用液压预选变速机构，可节省辅助时间。
2）主轴正反转、停车（制动）、变速、空挡等动作，用一个手柄控制，操纵轻便
3）主轴箱、摇臂、内外柱采用液压驱动的菱形块夹紧机构，夹紧可靠
4）摇臂上导轨、主轴套筒及内外柱回转滚道等处均进行淬火处理，可延长使用寿命
5）主轴箱的移动除手动外，还能机动
6）有完善的安全保护装置和外柱防护及自动装置
二、 关于镗床
1. 镗床简介。主要用镗刀对工件已有的预制孔进行镗削的机床。通常，镗刀旋转为主运动，镗刀或工件的移动为进给运动。它主要用于加工高精度孔或一次定位完成多个孔的精加工，此外还可以从事与孔精加工有关的其他加工面的加工。使用不同的刀具和附件还可进行钻削、铣削、切它的加工精度和表面质量要高于钻床。镗床是大型箱体零件加工的主要设备。螺纹及加工外圆和端面等。
2. 结构及特点
1）以箱体零件同轴孔系为代表的长孔镗削，是金属切削加工中最重要的内容之一。尽管现在仍有采用镗模、导套、台式铣镗床后立柱支承长镗杆或人工找正工件回转180°等方法实施长孔镗削的实例，但近些年来，一方面由于数控铣镗床和加工中心大量使用，使各类卧式铣镗床的坐标定位精度和工作台回转分度精度有了较大提高，长孔镗削逐渐被高效的工作台回转180°自定位的调头镗孔另一方面形床身布局之普通或数控刨台式铣镗床的大量生产和应用，从机床结构上使工作台回转180°自定位的调头镗孔，几乎成为在该种机床上镗削长孔的唯一方法。
2）立柱送进调头镗孔的同轴度误差及其补偿 。影响铣镗床调头镗孔同轴度的主要因素与台式铣镗床一样，也是工作台回转180°调头的分度误差da和为使调头前已镗成的半个长孔d1轴线，在调头后再次与镗轴轴线重合而镗削长孔之另一半孔d2，所需工作台横（x）向移动Lx=2lx的定位误差dx2。而且工作台回转180°前后，台面在xy坐标平面内产生的倾角误差df，在yz平面内产生的倾角误差dy及在y向产生的平移误差dy，也同样是刨台式铣镗床调头镗孔同轴度的重要影响因素。但镗轴轴线空间位置对调头镗孔同轴度的影响，通常用立柱送进完成孔全长镗削的刨台式铣镗床，与通常用工作台纵移送进的台式铣镗床有明显的不同。
3）镗轴送进时立柱纵向位置的合理确定。当碰到特定情况，铣镗床必须把立柱固定在纵向床身上的一个合适位置，而用镗轴带着刀具伸出作为镗孔的送进形式时，镗轴轴线与被镗孔名义轴线在xz平面内的交角误差db，在yz平面内的交角误差dg，与台式铣镗床一样，对调头镗孔的同轴度都有重要的影响，并且随着镗轴送进长度的增加，镗轴自重引起之镗杆下挠变形，也对调头镗孔的同轴度产生较大影响。与台式铣镗床所不同的是，刨台式铣镗床的镗轴伸出镗孔时，可纵向移动的立柱必须固置在纵床身上一个确定的位置，并且重要的是这个确定位置可以且应该被选择。
4）镗床上刀具位置的合理确定 。在镗床上采用立柱送进调头镗孔时，装夹在镗轴之刀杆上的镗刀，其沿Z向的合理位置，一方面要满足刀尖回转中心至主轴箱前端面的距离稍大于孔全长的一半（再小将不能把长孔镗通，过大则镗轴刚度下降）；另一方面还要满足把刀具刀尖的回转中心，置于镗轴轴线与立柱纵移线的交点O上等等。
三、项目改造问题的提出
随着公司生产规模不断扩大，外形尺寸较大且不规则的半成品钢板件粗镗工序也不断增多，在普通卧式镗床上加工，不仅装夹和找正困难，而且耗用时间较长，也影响成品铆焊件镗孔的进度，如果在立式镗床加工就可以将工件在水平面上装夹，从而解决装夹和找正困难的问题，还可以缩短装夹找正时间，缓解卧式镗床的加工压力，提高工作效率。因此提出用公司闲置的一台濒临报废的Z35钻床进行改造。
四、项目改造实施方案
设计制作镗刀安装工装即镗杆，镗杆一端为镗杆柄，模仿钻头的钻柄结构尺寸设计，镗杆柄与钻床主轴连接固定，安装固定原理与钻头相同，钻床主轴带动杆做旋转运动。杆体上加工不同尺寸的刀安装孔和固定孔，实现刀的固定和镗孔尺寸的调整。由于杆长度约1200mm,为了解决刚性问题，使杆在工作时不颤动，保证镗削的精度，专门设计制作了导向架，导向架固定在钻床的大底板上，位置可在XY平面坐标上随意移动，满足各种规格形状镗孔板材的需要，导向架上导向套与杆末端配合连接，保证杆在做旋转运动时的同轴度要求；被镗削的钢板类工件可水平的固定在工作台上，位置也可在水平面内任意移动，装夹和找正都简单易行；刀在主轴的旋转运动和垂直直线运动的带动下完成镗削加工。工作和安装原理如图所示。
经过改造后的设备已投入使用，用于板材类半成品粗加工，加工精度可达到0.1mm，满足粗精度要求。
五、经济及社会效益分析：
我们每个单位都有闲置或将达到使用寿命周期的设备。该项目的改造成功，实现一机多用、扩大原设备加工范围、加工功能，将濒临报废的设备再利用，提高设备的使用价值，延长了设备使用寿命。我们效仿这种改造思路，或根据生产实际的需要，完全可以在其他设备上加以尝试，是充分发挥设备的使用效能减少投资的有力途径。
七、结语
经过改造后Z35钻床，平均每天可工作8小时，按市场价每小时60元加工费计算，每年按252天标准工作日计算，年可创造12万元的效益。