摘要：阐述了B5050K插床改造成立式镗床的工艺技术分析，从机械、电气、工装卡具等方面对其进行了功能改造，运行后满足了油田用抽油机异形板件的孔加工要求，扩展了插床功能。
 
     关键词：插床；镗孔；工装；进给
   
     引言
 
    随着油田的发展，抽油机的年需求量逐年增加，从而导致抽油机加工件数量增多，抽油机机加工工件数量增加与机加工车间加工设备数量、工位、加工工艺的矛盾也日趋明显，主要表现为：一是需镗孔的抽油机工件与目前机加工镗孔工序的速度严重不匹配，二是钻床镗孔难以保障加工精度，且对钻床本身机械精度下降影响很大。由于钻床镗孔是单边切削方式，靠立柱锁紧大臂定位，切削力大而造成立柱锁紧装置间隙很快变大，无法完全锁紧定位，必须经常更换锁紧楔块方能保证镗孔的加工精度，这样一方面造成钻床故障率高，另一方面造成设备非正常磨损加剧，对钻床本身机械精度影响很大。

     由于目前国内镗孔设备均不适用于我厂异形平板（驴头侧板、尾平衡侧板等）类大型工件的镗孔加工，即使有勉强满足的设备也因价格昂贵、占地面积太大因素而不适用。因此利用车间现有停用设备进行功能技术升级改造成为首选。

     1 、改造方案分析研究

     根据现有设备的情况，选择一台闲置设备进行技术改造以满足异形板材类工件（如驴头侧板）镗孔加工的要求。根据现场实际情况，决定对一台闲置B5050K 插床的机械和电器系统进行改造，将其改造成一台镗床，从而满足加工要求。

     1.1 镗孔技术工艺分析
 
     镗孔是在工件已有的孔上进行扩大孔径的加工方法，主要用镗床来完成。镗孔是对锻出、铸出或钻出孔、切割孔的进一步加工，镗孔可扩大孔径，提高精度，减小表面粗糙度，还可以提高同轴度。镗孔可以分为粗镗、半精镗和精镗。精镗孔的尺寸精度可达IT8～IT7，表面粗糙度达Ra1.6～0.8 μm。根据我厂最大镗孔工件（驴头侧板、尾平衡板）为异形板材类工件，最大工件尺寸为2 000 mm×8 000 mm×12 mm×10 片，镗孔公差范围是0~0.1 mm，镗孔直径在准100~准200 mm 之间，只适合平放镗孔，因此只能用立式镗床进行镗孔，镗孔公差决定了该工件的镗孔方式为粗镗。

     1.2 插床机械部件改造研究

     1.2.1 镗铣头选型
 
 
     镗铣头的选择与插床上安装位置、镗孔速度、精度、自动进给、镗孔行程密切相关。
 
     1）插床上的安装位置：镗铣头安装位置位于原插床的滑架位置上，用镗铣头连接支架将镗铣头与插床床身连接。
     2）镗孔速度、精度要求：主轴转速应为6 段（97~675 r/min），最高转速时表面加工粗糙度应达Ra6.3 μm，切削力需大于加工Q235-A 钢板所需要的切削力。
     3）自动进给要求：镗铣头应自带快速自动进给及手动进给，可完成自动进给。
     4） 镗孔行程要求：由于驴头侧板10 张板组合最大厚度为120 mm，镗铣头行程向上、向下均应大于120 mm，方可完全满足驴头侧板镗孔需要。

     经研究对比，选择台湾功阳T5 右铣型高速镗铣头可满足上述要求。该镗铣头安装尺寸合适，最高转速时加工表面粗糙度应达Ra6.3 μm，可实现手/自动两种模式进给，镗孔行程400 mm（向上120 mm，向下280 mm）等参数均超过侧板、尾平衡板加工技术要求，同时也可加工石油钻采设备其他零配件。

     1.2.2 改造部件取舍

    原插床主要由床身、滑架、工作台、进给箱、电器等部分组成。床身由上下两部分组成，上部床身装有滑枕、滑架及连杆机构，下部床身前上方有矩形导轨，供工作台纵向移动。工作台可以实现横向、纵向和回转移动。改造的原则是尽量利用原有插床部件，因此经研究分析，决定留下床身、工作台、电器三部分，其他部分拆除。根据镗铣头座板及安装尺寸，重新设计安装镗铣头连接支架体和过渡板。由于在插床床身安装镗铣头连接支架及镗铣头，连接方式均为螺栓连接，需对连接螺栓组进行强度校核。

     1.2.3 工装夹具设计制作

     改造后的立式镗床是动力头仅旋转及上下运动，工件完成其他动作的方式，因此需要设计能使工件沿X 轴、Y 轴平行移动及旋转的工艺装置，对工件进行找正定位、夹紧。

     工件找正定位：原有的插床工作台在移动方式上可以满足要求，但由于抽油机驴头侧板尺寸较大（8000 mm×2 000 mm），需要镗的2 个孔位置相距1500 mm，因此可利用原有的插床工作台进行找正定位，但需设计辅助支撑以支撑驴头侧板除工作台外露出的部分；为使操作方便，设计了2 套辅助支撑，一套为活动式手动升降平台，平台的支撑部分为一字型6 组滚珠支撑，升降高度由手动叉车调节，主要用于镗制驴头侧板等大型板类工件；

      另一套为固定式手动升降平台，平台的支撑部分为3 支腿1 个大滚珠支撑，升降高度由机械千斤顶调节，主要镗制尾平衡板等小型板类工件。同时因工作台的移动操作手柄方向与工件产生干涉，将工作台的移动操作手柄改换180°方向进行安装，这样即方便了调整工作台，又降低了操作风险。

     工件夹紧：在原插床工作台上安装1 块矩形夹紧钢板并加工相应的螺栓孔以对工件进行夹紧。

     1.3 电器控制系统改造方案

     将插床改为镗床，由于加装了进给变频电机，因此控制部分需包括镗铣头控制、变频电机控制及工作台控制三部分，操作集中在原插床的操作手柄上。电器原理图见图1。

        
  
      图1 电器原理图
      M1.进给电机M2.工作台电动机M3.主轴电动机R .进给调速S1.进刀S2.退刀

     2 、运行效果

     插床改造为镗床后，解决了摇臂钻床镗孔效率低下、镗孔精度低的问题，提高了闲置设备的利用率和切割质量，降低了操作工劳动强度。如图2 为改造前后对比，图3为改造后运行图。

    
       图2 改造前后对比

     图3 改造后运行图

     1）加工效率翻倍。与之前相比，镗床镗的时间驴头侧板（6 张）为60 min，只需镗1 次进刀，加工速度提高3 倍。
     2）切割质量提高。经对镗加工后的工件进行测量，切割精度从0~0.1 mm 提高到12.5 μm，效果明显。
     3）插床的功能得到扩展。当加工零配件需要插的工序时，仍可将其恢复。从而大大提高了闲置设备利用率。