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　　在CAK6150普通數(shù)控車床的基礎(chǔ)上進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改造本，即CAK6150P數(shù)控車床。并由此對其加工繩索取心鉆桿接頭螺紋時遇到瓶頸和困難進(jìn)行闡述，同時對技術(shù)改造的相應(yīng)參數(shù)與改造前進(jìn)行相應(yīng)對比分析，并對其可行性進(jìn)行分析，提出技術(shù)改造的具體方案，以及機(jī)械和電氣參數(shù)、接口問題等進(jìn)行闡釋，試驗證明其可靠性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

　　目前，隨著地質(zhì)勘探的進(jìn)步以及勘探需要，勘探設(shè)備的生產(chǎn)量和需求量正呈不斷上升的趨勢，各地礦局為適應(yīng)發(fā)展需求，滿足勘探工作需要，均不同程度地開展了相應(yīng)設(shè)備產(chǎn)品的研發(fā)工作，尤其是鉆管螺紋的加工和研發(fā)體現(xiàn)出來集研發(fā)、生產(chǎn)和銷售于一體的綜合價值。鑒于此加工技術(shù)必須依托數(shù)控車床的客觀性，有必要多數(shù)控車床的優(yōu)化改造進(jìn)行探討。

　　1鉆桿螺紋加工問題及原因

　　1.1問題

　　繩索取心鉆桿經(jīng)過野外鉆探施工，鉆探深度達(dá)到2010.26米，因此市場上供不應(yīng)求。針對鉆桿螺紋加工，目前有專門的數(shù)控管螺紋車床，但是此車床加工接頭螺紋成本較高，不實惠，很難普及，就很多單位而言，其高昂的價格都是一個較大障礙。如此，如何使用當(dāng)前常用的普通數(shù)控車床加工具有高強(qiáng)度、高質(zhì)量的繩索取心鉆桿接頭螺紋便成為研究的重點。然而，據(jù)統(tǒng)計，普通數(shù)控車床無法保證螺紋質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，比如：①由于鉆桿接頭大都數(shù)合金材料，質(zhì)地較硬，因此調(diào)質(zhì)后若想再進(jìn)行加工十分困難；②因為螺紋的螺距較大，而且光潔度相對較低，且又明顯的振紋，所以用成型刀加工要達(dá)到良好效果非常困難；③因為加工的精確度不夠，所以螺紋的密封性能會很差，且直接影響螺紋的密封試驗效果；④在螺紋加工收尾階段，螺距由原來的較大變小，這就為實際應(yīng)用造成了誤差，影響實際應(yīng)用效果。

　　1.2原因

　　導(dǎo)致上述問題的原因主要是材料和數(shù)控車床設(shè)置兩方面導(dǎo)致的。

　　1）材料材質(zhì)問題

　　如上文所述：①鉆桿接頭的合金材料材質(zhì)較硬，所以為加工平添了困難系數(shù)；②螺紋螺距達(dá)到8毫米，用成型刀加工的切削力較大，無法保證螺紋的光潔和精度；③CAK6150P普通數(shù)控車床刀架使用AK3080×6六工位臥式數(shù)控刀架，強(qiáng)度不足；④收尾階段螺距變小，這與數(shù)控系統(tǒng)和伺服機(jī)構(gòu)動態(tài)性有關(guān)，因此應(yīng)使用CAK6163數(shù)控車床代替。

　　2）數(shù)控車床設(shè)置問題

　　CAK6150P數(shù)控車床相應(yīng)設(shè)置如下：①操作系統(tǒng)采用大森一Ⅲ數(shù)控系統(tǒng)；②X軸伺服電機(jī)為：SGMG-05AAB0.45kw4P1500r/min；③Z軸伺服電機(jī)為：SGMG-09/13AAB0.85/1.3kW4P1500r/min；④刀架采用山東煙臺生產(chǎn)的AK3080×6六工位臥式數(shù)控刀架，轉(zhuǎn)速為lO00r/min；⑤主軸電機(jī)為YD132M-4/2P8/6.8kw雙速電機(jī)。

　　2數(shù)控車床的改造方案選擇與應(yīng)用

　　鑒于以上問題，必須對其進(jìn)行及時改造，進(jìn)而彌補(bǔ)其技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上的需求，為此首先需確定數(shù)控車床的改造方案，并明確各改造部分的注意事項。試驗對象為CAK6152型數(shù)控車床加工接頭螺紋，其技術(shù)改造方案CAK6152P的各部件改造，相關(guān)電氣措施，以及改造價值分析如下。

　　2.1CAK6152P改造部分的確定及注意事項

　　1）通過使用CAK6152數(shù)控車床加工螺紋，則螺紋的振紋可有效消除，且其光潔度明顯提升，可見CAK6152P的床身不但滿足了其對強(qiáng)度的要求，而且節(jié)約了大型車床的支持成本。

　　2）在此基礎(chǔ)上使用AK3080×6臥式數(shù)控刀架，則發(fā)現(xiàn)其強(qiáng)度不夠，為此，將其換成LDB-120，6163立式數(shù)控刀架，發(fā)現(xiàn)振紋消失，強(qiáng)度亦滿足要求，值得一提的是，應(yīng)注意更換LDB-120，6163立式數(shù)控刀架后，其與原本的AK3080×6臥式數(shù)控刀架接口要有效連接，其主要表現(xiàn)為多余的刀位線如何安排，少一根刀架工位鎖緊到位的信號線怎樣處置，以及機(jī)器對高低電平的讀取3方面問題。具體措施如下。①保持與刀架相關(guān)的參數(shù)不變，即保持梯形圖的六工位；②因為系統(tǒng)只識別1-4位，所以對于多余的兩根刀架工位信號線令其始終為高電平，又因低電平才有效，所以保持兩者一直處于無效狀態(tài)；③大森一Ⅲ系統(tǒng)規(guī)定到位信號為高電平有效，因此應(yīng)始終保持其為高電平，即其一直處于有效的狀態(tài)，并對LDB-120，6163立式數(shù)控刀架鎖緊，所以無需對信號進(jìn)行再次確認(rèn)；④根據(jù)CAK6150P電氣原理圖刀架T代碼可看出鎖緊信號高電平可直接連接電源正極，可在電源正極和信號線間并聯(lián)一個電阻R，結(jié)果顯示電源在24V時R在151O～22OO之間，；當(dāng)電源為12V時，電阻R在620～15OO之間，0.5W?；魻栐蜋C(jī)床PLC間連線低電平有效時接線，即工位信號線如下圖所示?！?/p>

　　3）CAK615OP數(shù)控車床的主軸中心高，所以只要LDB4-120，6163刀架高度適當(dāng)，無需使用墊板。另外，改造的CAK6152P滑臺高度經(jīng)測量為230毫米，因此底面只能選用200×200的6163車床數(shù)控刀架，而不能用240×240的6163A數(shù)控刀架。

　　4）未改進(jìn)的CAK6152數(shù)控車床使用FANUC-0i-mate系統(tǒng)，CAK6152P改造方案對此不需要更換，因為系統(tǒng)中出現(xiàn)的螺紋收尾問題與數(shù)控系統(tǒng)無關(guān)，對于該問題可通過調(diào)研、咨詢的方式選用特殊的螺紋指令予以解決。另外，在應(yīng)用過程中，刀架安裝時只要根據(jù)尺寸打孔，再用螺栓進(jìn)行固定即可，當(dāng)然為了維護(hù)裝置的穩(wěn)定性，還須對對螺栓使用黏膠。

　　2.2相應(yīng)的電氣調(diào)整措施

　　1）根據(jù)大森一Ⅲ的手冊內(nèi)容，將和刀架工位相關(guān)的參數(shù)7100.0和7100.1進(jìn)行四六工位轉(zhuǎn)換；同時通過CAK6150P數(shù)控車床電氣原理圖，將梯形圖中刀架1002.1-1002.7的7個代碼同樣進(jìn)行四六工位轉(zhuǎn)換。2）由煙臺環(huán)球公司生產(chǎn)的AK3080×6臥式數(shù)控刀架電氣配置如下：①采用24V直流電為刀架電源；②令工位霍爾元件的有效輸出為低電平；③刀架包含刀位線，正位線，電機(jī)線和電源線，共計13根。改造后CAK6150P數(shù)控車床的LDB-120，6163立式數(shù)控刀架電源使用24V直流電（可兼容）；②刀架刀位線、電機(jī)線和電源線共計10根（不可兼容）。與改造前相比減少了3根線。

　　2.3改造的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢分析

　　2.3.1經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢

　　通過本次對CAK6152數(shù)控車床的改造，不但免去了購買設(shè)備所需的大量資金，而且極大提高了技術(shù)實踐的探索和研發(fā)能力，試驗證明其結(jié)果是可靠的，有效的，加工的鉆桿螺紋不但振紋消失，而且精度完全能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)水平，生產(chǎn)效率明顯提高。而且此種對普通數(shù)控車床的技術(shù)改造具有較好的高強(qiáng)度繩索取心鉆桿生產(chǎn)能力，不但顯著提高了生產(chǎn)能力，而且具有較大的經(jīng)濟(jì)價值。

　　2.3.2注意事項：

　　如上文所述，在對CAK6152數(shù)控車床改造后，即CAK6152P數(shù)控車床改造方案中，改動量相對較小，對于相較復(fù)雜的FANUC-0i-mate系統(tǒng)無需更改，不但有效解決了生產(chǎn)鉆桿螺紋的加工量問題，而且在質(zhì)量上亦通過了檢測設(shè)備的驗收，可謂是一舉多得的、最經(jīng)濟(jì)有效的改造方案。當(dāng)然，在具體的改造過程中，還需要注意以下問題：①接線時，首先應(yīng)測量有效信號和無效信號的電平值，以為后續(xù)的接線方式提高良好的參照；②應(yīng)注意短路故障，即工位信號的高電平切不可直接連接電源正極；③保持霍爾元件輸出接線方式與PLC輸入接線方式相同；④在刀架安裝時，一定注意刀架和機(jī)床數(shù)字一一對應(yīng)，即1對應(yīng)I，3對應(yīng)III，5對應(yīng)V，以防止發(fā)生加工誤差。

　　3總結(jié)

　　本文通過對普通CAK6152數(shù)控車床的相關(guān)技術(shù)研究，以及生產(chǎn)鉆桿螺紋加工遇到的瓶頸和困難，對其部分參數(shù)和部件進(jìn)行了改造，并對具體改造技術(shù)和注意事項進(jìn)行了分析。通過試驗，以及車間實踐證明，該方案可有效提高鉆桿螺紋加工效率。由此可見，其在CAK6152數(shù)控車床的基礎(chǔ)上建立的CAK6152P數(shù)控車床優(yōu)化方案不僅突破了CAK6152數(shù)控車床對鉆桿螺紋加工的技術(shù)瓶頸，而且大大降低了生產(chǎn)成本，為改變市場上對高強(qiáng)度繩索取心鉆桿供不應(yīng)求的局面奠定了堅實基礎(chǔ)，亦為數(shù)控車床的再度優(yōu)化，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)價值提供了有力參考。