数控锅筒钻床的功能及应用

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文章转自http://www.chuandong.com/publish/tech/application/2008/12/tech_3_16_12251.html
一、概 述

   电站锅炉、工业锅炉锅筒一般尺寸较大，重量较大，旋转、挪动不易。锅筒上需要钻出许多透孔，用于穿管。这些孔直径一般为几十毫米，孔的数量多，密度大，孔的位置精度要求高。在锅筒上或其他筒状结构的工件，具体到生产工艺，就是怎样用较少的时间钻出符合要求的孔。

   传统的锅筒钻孔过程包括划线、打样冲眼、钻引导孔、扩孔。大锅筒一般是卷筒工艺制成，往往锅筒外缘其圆度偏差较大。如果没有专用旋转夹具，而是根据弧长测算出的角度来确定划线位置，可能导致大量的孔偏离理论位置，给后续的插管对接安装增添极大麻烦。另外，单凭肉眼观测，拉尺测量，也较易出错。划线是第一个工序，用来确定孔的位置，划线工作一般是由有经验的老师傅来完成。用摇臂钻加工锅筒工件时，工件的装夹，对不同尺寸工件的适应性，都是一个问题。不论是钻引导孔还是扩孔，不论是使用手枪钻、磁力钻还是摇臂钻，操作工人都要及时调整钻头位置和锅筒位置，需集中精力，十分小心。整个过程下来，锅筒有可能来回翻转三到四遍。效率低，工人劳动强度较大。容易出错

   锅筒数控钻床为满足锅炉行业锅筒加工的需要，法因数控公司开发了用于锅筒加工的锅筒数控钻床。

   锅筒的夹持：专用卡盘，锅筒两端各有一个：头端卡盘、尾端卡盘。头端卡盘为主动盘，由伺服电机驱动，用于精确分度测量及定位，尾端卡盘为从动盘，跟随主动盘转动。尾端从动卡盘可沿锅筒轴向移动，以适应不同长度的锅筒。其结构和工作原理，类似于普通车床上的卡盘。卡盘上的卡爪由液压驱动，将工件抓紧或松开。卡盘所能卡装的工件直径及长度，因客户的要求而有所变化。以HD1715和HD1212两种型号的锅筒数控钻床为例，HD1715最大能加工直径为1700mm，长度为15000mm,厚度为50mm的锅筒，HD1212最大能加工直径为1200mm，长度为12000mm,厚度为50mm的锅筒。在做机床方案设计的时候，设计人员已经考虑到，因工件规格的变化，有可能引起机床结构的变化。采用了柔性的设计方案。当工件规格变化时，只需改动较少的部件即可生产出新的机型。

   钻孔动力头：HD1715和HD1212两种型号的锅筒数控钻床，都加装了三个钻孔动力头，这三个钻孔动力头既可以单独工作，又可以相互配合同时工作，大大提高了工作效率。根据需要，钻孔动力头最多可以增加至7个。钻孔动力头结构采用自控行程动力头，能自动适应工件直径和厚度的变化，不需做专门的设定，它能自动检测到工件表面，迅速的将“快进进给”转化为“工进进给”，当工件钻透时亦能自动将“工进进给”转化为“快速退回”。自动化程度高，提高了工作效率。

   冷却与排屑：钻孔时，冷却液由水泵泵至钻孔处，钻完后，自动停止。冷却水循环使用。铁屑由自动排屑器自动收集到铁屑箱内。

   预演与钻样冲眼：此机床设置了预演功能，可在不装钻头的情况下，演示整个加工过程。此机床具备钻样冲眼功能，可在将要钻孔的位置预先钻上样冲眼。
钻孔最大直径：f63mm（f52mm以下可一次性直接钻削）。

   CAD/CAM直接转换：可手动将钻孔位置输入控制微机；也具备CAD/CAM转换功能，上位机装备处理软件，可以直接将CAD文件，自动生成CAM文件，此CAM文件可由机床直接执行。

二、基于N:N网络的电气控制系统

   概述：以HD1715/3型为例，它由四个数控轴组成，分别为旋转轴W轴、T1工作单元、T2工作单元、T3工作单元。其中T1工作单元、T2工作单元、T3工作单元，分别控制三个钻孔动力头，通过拖链与主电控柜相连。本机床利用基于RS-485的通信网络，将四个单轴数控系统组成四轴数控系统。

   系统组成：上位计算机提供了一个界面友好的人机界面。操作者利用上位机进行程序编制、程序存储、工件预览、程序下载等操作。在系统运行过程中，还可以通过上位计算机进行系统监控、故障诊断。上位计算机控制软件的平台为中文Windows，界面友好，全中文操作，图文并茂，有良好的交互性。

   N:N网络的主站是此控制系统的控制核心。它在N:N网络中的作用是：接受上位计算机的定位数据、将系统状态反映给上位机、管理三个从站。此外它还负责W轴的定位控制。

   N:N网络的三个从站分别管理三个工作单元。它们接受从主站传输的定位数据、控制指令，并以此为依据控制各工作单元的动作。

系统特点：

   应用简单。上位计算机的控制软件界面友好，全中文操作，图文并茂，有良好的交互性。操作者只需将工件程序输入上位计算机，便可自动加工。
性能卓越。RS-485通信具有优异的抗噪性能，线路干扰大大减小，具有高可靠性。且系统具有自动诊断监控功能，使故障排除十分简单。
维护成本低廉。各工作单元单独由各自电控柜控制，各工作单元间仅用三根通信线相连，接线十分方便。可减少维护成本，保证高的工作效率。

三、软件

   针对此电气控制系统，开发了专用的软件。用户长期使用，客户普遍反映，使用此设备之后，原来需1到2周的工作量，现在只需2天即可完成；划线不再需要了；由于锅筒钻孔岗位不再局限于男性，安排工作时，可以不考虑性别因素。劳动强度明显降低。

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