高曉琳，盧 婧

(黑龍江工業(yè)學(xué)院，黑龍江 雞西 158100)

鏜床液壓操縱及分度定位機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

高曉琳，盧 婧

(黑龍江工業(yè)學(xué)院，黑龍江 雞西 158100)

設(shè)計目的主要是通過對液壓操縱機(jī)構(gòu)的改進(jìn)和對雙層齒輪分度的設(shè)計完成對機(jī)械知識的綜合運用。設(shè)計主要對鏜床的液壓操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行改良和優(yōu)化；而對雙層齒輪分度機(jī)構(gòu)的設(shè)計完全是一種創(chuàng)新。

設(shè)計；液壓操縱機(jī)構(gòu)；雙層齒輪分度

目前我國的鏜床液壓操縱變速機(jī)構(gòu)還是以手動為主，比如說：工作不是很穩(wěn)定，容易漏油等，[1]而且變速機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)還有一些缺點。本設(shè)計就是在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)上對鏜床的液壓操縱變速機(jī)構(gòu)進(jìn)行改良,本著減小噪音，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及增加密閉性原則。

對于高精度雙層齒輪分度結(jié)構(gòu)設(shè)計是一項有著很好應(yīng)用前景的題目，它不僅可以提高原有的單層齒輪分度機(jī)構(gòu)的精度，還可以引入傳統(tǒng)的分度盤機(jī)構(gòu)與之結(jié)合，使得機(jī)床可以根據(jù)加工零件的要求粗加工，或者精加工，不僅能夠提高加工水平，同時能夠提高機(jī)械加工效率。

一 液壓操縱機(jī)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計

1.液壓操縱機(jī)構(gòu)常用形式介紹。

液壓機(jī)構(gòu)通常主要依靠有壓油液為能量介質(zhì)來實現(xiàn)機(jī)械的傳動和自動控制。

現(xiàn)階段液壓機(jī)構(gòu)主要有以調(diào)速的液壓系統(tǒng)(組合機(jī)床等)，以換向精度為主的液壓系統(tǒng)(磨床系統(tǒng)等)，有以壓力變換為主的液壓系統(tǒng)(液壓機(jī)系統(tǒng)等)，多個執(zhí)行元件配合工作的液壓系統(tǒng)(機(jī)械手液壓系統(tǒng)等)……而鏜床的液壓操縱機(jī)構(gòu)主要是以換向為主要目的，大體上屬于以換向精度為主的液壓系統(tǒng)。

2．液壓操縱機(jī)構(gòu)工作原理以及優(yōu)缺點。

主要是通過點位液壓缸活塞多種行程來滿足撥叉停留位置的不同。由于設(shè)計中對位移精度的要求相對來說較低，所以設(shè)計系統(tǒng)的位移精度要求可以忽略，即只考慮是否可以到達(dá)指定位置。另外由于在某些鏜床上已經(jīng)有了液壓操縱機(jī)構(gòu)的應(yīng)用，所以本設(shè)計有部分結(jié)構(gòu)參考了現(xiàn)有的機(jī)構(gòu)。

圖1-1 點位液壓缸工作示意圖

液壓系統(tǒng)工作原理：

首先使③通電，④，⑤，⑥斷電，可以實現(xiàn)活塞右移，使活塞停留在中間位置，完成一次變速；如果使⑤通電④，③，⑥斷電，則可以讓活塞繼續(xù)右移，最后停留在最右端，完成另一次變速。

此機(jī)構(gòu)優(yōu)點在于可以滿足對于機(jī)床的要求，使機(jī)械結(jié)構(gòu)簡化。但是由于要求在機(jī)床上安裝獨立的液壓供油系統(tǒng)，對于現(xiàn)在機(jī)床布局有了比較大的改動。總體上可以實現(xiàn)簡單傳動，簡化了原來比較復(fù)雜的純機(jī)械機(jī)構(gòu)，因此還是有很大的工程應(yīng)用價值。

3.液壓操縱機(jī)構(gòu)優(yōu)化。

設(shè)計參數(shù)的確定。

設(shè)計時的已確定參數(shù)：

鏜床的最大轉(zhuǎn)矩：350KNM ；

主軸轉(zhuǎn)速范圍：12.5r/min—1400r/min；

主軸轉(zhuǎn)速級數(shù): 18級；

推動撥叉力(經(jīng)驗值)：30N—60N；

撥叉行程：三滑移齒輪：50mm,50mm；雙滑移齒輪：64mm；

根據(jù)上述已知參數(shù)確定以下參數(shù)：

油路壓力：〈2.5 Mpa;

油路介質(zhì)：L-HH 68(潤滑劑類無抗氧化劑精致礦物油，黏度等級68'10-6m2/s )。

在此基礎(chǔ)上，以及結(jié)合各種現(xiàn)有的液壓機(jī)構(gòu)，主要提出了以下二種設(shè)計方案。

(1)直接采用液壓馬達(dá)來驅(qū)動主軸，進(jìn)行變速。

原理：利用液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)動特點，根據(jù)流量的多少來確定自己的轉(zhuǎn)速，而且可以根據(jù)需要來進(jìn)行反饋控制和實時測量。主要就是通過液壓馬達(dá)的輸出軸通過連軸器和主軸相連接，實現(xiàn)無級變速。

優(yōu)點：可以實現(xiàn)少有的無級變速；機(jī)構(gòu)簡單，便于維護(hù)；減小占地面積，簡化機(jī)床結(jié)構(gòu)。

缺點：要求的加工精度比較高；產(chǎn)品的價格相對較高；最主要的是輸出轉(zhuǎn)矩比較小，很難能夠滿足大轉(zhuǎn)矩要求。

此方案液壓原理圖略。

通過可行性分析得到結(jié)論：轉(zhuǎn)矩比較小，達(dá)不到所需要的轉(zhuǎn)矩要求，而且在T618型鏜床上應(yīng)用很不經(jīng)濟(jì)。

(2)采用雙速電機(jī)作為驅(qū)動，通過多個不同液壓缸作為動力機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)對撥叉的控制。

原理：通過對多個液壓缸的控制來實現(xiàn)對撥叉的操作，完成變速。主要就是利用液壓缸油腔進(jìn)出油的順序不同來控制活塞桿一端撥叉的來回運動實現(xiàn)變速。[2]

優(yōu)點：可以避免純機(jī)械結(jié)構(gòu)的復(fù)雜和各個機(jī)械單元的沖突；降低噪音，改善工作環(huán)境；有利于實現(xiàn)半自動化。

缺點：液壓系統(tǒng)要求有油路和儲油容器，增加了占地面積；油液的泄漏也是不可避免[3]。

通過可行性分析得到結(jié)論：可以滿足轉(zhuǎn)矩要求，而且也達(dá)到了機(jī)構(gòu)簡化的要求，只是液壓缸的個數(shù)比較多，而且電機(jī)的要求也較高。

圖1-2 操縱機(jī)構(gòu)液壓原理圖

方案2不僅滿足了設(shè)計的目的而且也對原有的機(jī)構(gòu)進(jìn)行了很大的調(diào)整，有利于機(jī)構(gòu)的應(yīng)用。最后確定方案2為設(shè)計方案。

三 分度定位機(jī)構(gòu)優(yōu)化

1.分度定位機(jī)構(gòu)常用形式。

齒輪分度主要是通過齒輪的精度比較高的特點，使得齒輪轉(zhuǎn)過一定的角度，從而到達(dá)要求分度的裝置?，F(xiàn)在最常用的就是單層的齒輪分度機(jī)構(gòu)，大體上分為兩種：一種是分度盤抬起的分度裝置，另外一種是工作臺不抬起的裝置。兩者有著共同的特點，分度精度相對較低，很難到達(dá)分級分度。此設(shè)計的目的主要是使得兩部分很好地接合到一起，而且通過外部的伺服控制來達(dá)到分級的分度要求，與此同時還加入了傳統(tǒng)的定位分度機(jī)構(gòu)進(jìn)行大度數(shù)分度。主要是通過液壓系統(tǒng)的升降動作來完成對工作臺的控制，實現(xiàn)上下兩層轉(zhuǎn)動分度。

2.分度機(jī)構(gòu)工作原理以及優(yōu)缺點。(主要介紹精分度部分)

主要是通過液壓系統(tǒng)的升降動作來完成對工作臺的控制，實現(xiàn)上下兩層轉(zhuǎn)動分度。

機(jī)械部分(精分度)工作原理：

首先是抬起油缸進(jìn)油使得上層工作臺抬起分度機(jī)構(gòu)抬起工作臺，而后根據(jù)輸入進(jìn)行轉(zhuǎn)角；當(dāng)轉(zhuǎn)角滿足要求后，放下工作臺，下層分度機(jī)構(gòu)進(jìn)行反向轉(zhuǎn)角，從而完成分度。

圖1-3 分度機(jī)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)簡圖

此機(jī)構(gòu)完全體現(xiàn)了機(jī)械電子單元中的藕合特點，兩部分即可以很好地工作，而且相互之間不會干擾，分度精度已經(jīng)達(dá)到了分級標(biāo)準(zhǔn)。但是由于此機(jī)構(gòu)屬于第一次設(shè)計，在很多方面還不是很完善，因此需要進(jìn)一步的改進(jìn)和完善。

3.分度機(jī)構(gòu)優(yōu)化。

對于分度機(jī)構(gòu)主要是要求分度時一定要有足夠的精度，在分度完畢后必須可以鎖死。[4]主要就是通過各種機(jī)械單元的相互之間的協(xié)調(diào)完成最后的動作?，F(xiàn)在常用到的是工作臺抬起式分度和工作臺不抬起式分度。兩者主要都是單層齒輪分度機(jī)構(gòu)，精度不是很高。在設(shè)計液壓系統(tǒng)時要根據(jù)已給的主軸轉(zhuǎn)速范圍和級數(shù)確定傳動系統(tǒng)布置形式，得到形式，因此確定選用一個雙作用單桿液壓缸和兩個點位液壓缸。通過用雙作用單桿液壓缸來控制雙滑移齒輪和利用點位液壓缸操縱三滑移齒輪。為了避免液壓缸在工作過程時產(chǎn)生液壓沖擊損壞液壓缸，必須在每個回油路安裝上節(jié)流閥產(chǎn)生背壓，來克服沖擊現(xiàn)象的產(chǎn)生，達(dá)到系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

液壓原理圖如下所示：

圖1-4 分度機(jī)構(gòu)液壓原理圖

通過此次的設(shè)計，讓我對機(jī)械這門行業(yè)有了更深刻的了解，對于一個設(shè)計者來說要敢于創(chuàng)新，要有好的思路。同時我在設(shè)計過程中翻閱大量資料以及相關(guān)的機(jī)床介紹，并且深入行業(yè)中進(jìn)行大量的調(diào)研工作，進(jìn)行了可行性分析?？偨Y(jié)設(shè)計方案及設(shè)計過程中主要的缺點和難點。

在設(shè)計中有幾點成果和設(shè)想。

(1)鏜床的液壓操縱機(jī)構(gòu)的改進(jìn)，滿足了機(jī)床對轉(zhuǎn)速的要求，同時也降低了成本，因為該機(jī)構(gòu)采用了單速電機(jī)的形式，引入了液壓缸點位的應(yīng)用，另外進(jìn)一步向機(jī)電一體化程度方向發(fā)展，此設(shè)計對于今后對此機(jī)構(gòu)進(jìn)一步的研究和完善奠定研究基礎(chǔ)。

(2)分度機(jī)構(gòu)是在現(xiàn)在有時候傳統(tǒng)的單層分度機(jī)構(gòu)滿足不了精度的前提下提出設(shè)計的方案。主要就是通過現(xiàn)在

已經(jīng)很成熟的單層結(jié)構(gòu)，使之很好的結(jié)合到一起形成雙層結(jié)構(gòu)，在分度的時候主要是要求上下的正反旋轉(zhuǎn)來達(dá)到分度精度要求。

由于此次設(shè)計題目是兩部分的結(jié)合，相對有各自的獨立性，因此在設(shè)計時沒有考慮兩部分的銜接問題。還有很不完善的地方。希望在以后可以進(jìn)一步進(jìn)行設(shè)計和改善。

[1]王 飛．MG6450A滾刀刃磨床液壓分度控制系統(tǒng)的改進(jìn)[J].設(shè)備管理與維修，2002：18.

[2]戴 曙．金屬切削機(jī)床[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003(1)：56～60．

[3]左建民．液壓與氣壓傳動(第2版)[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992，10．

[4]趙湘閩．手動變量液壓變速箱[M]．液壓和機(jī)床，1995，2．

ClassNo.:TG502.32DocumentMark：A

(責(zé)任編輯：蔡雪嵐)

DesignoftheManipulatingOrganizationoftheBoringMill’sHydraulicPressureandthePositioningOrganization

Gao Xiaolin，Lu Jing

(Heilongjiang University of Technology, Jixi，Heilongjiang 158100,China)

The purpose of designing is mainly to improve the organization of the hydraulic pressure and the degree of cent of a layer wheel gear as well as the application of the machine knowledge. The design is one of the innovations to manipulate the organization and the excellent turn of boring mill of hydraulic pressure.

Design; Hydraulic control organization; double-decked gear cent

高曉琳，在讀碩士，哈爾濱理工大學(xué)；講師，黑龍江工業(yè)學(xué)院。研究方向：機(jī)械專業(yè)教學(xué)工作。

盧婧，在讀碩士，哈爾濱理工大學(xué)；黑龍江工業(yè)學(xué)院。研究方向：學(xué)生管理工作及機(jī)械專業(yè)教學(xué)工作。

1672-6758(2013)09-0057-3

TG502.32

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