王欣瑞

摘 要：在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，對(duì)于各種工件的精度和準(zhǔn)度有著極高的要求，傳統(tǒng)手動(dòng)加工的方式無(wú)法滿足其實(shí)際需求，數(shù)控機(jī)床也因此得到了普及和應(yīng)用。作為現(xiàn)代化高精度的加工設(shè)備，數(shù)控機(jī)床具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜性、控制智能性和工藝多樣性的特點(diǎn)，而液壓系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床中占據(jù)著相當(dāng)重要的地位，其故障也是影響數(shù)控機(jī)床正常工作的重要原因。本文以數(shù)控銑床為例，對(duì)其夾緊裝置的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和討論。

關(guān)鍵詞：銑床；夾緊裝置；液壓系統(tǒng)；設(shè)計(jì)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.02.021

0 引言

銑床是機(jī)床的一種，主要是利用銑刀在工件上加工多種表面的機(jī)床，通過(guò)工件與銑刀的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，可以對(duì)平面和溝槽進(jìn)行加工，也可以對(duì)各種曲面及齒輪等進(jìn)行加工。相比于刨床，銑床的工作效率更高，在機(jī)械制造以及設(shè)備修理等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。而伴隨著機(jī)械化進(jìn)程的加快，數(shù)控編程開始參與到機(jī)床操作中，數(shù)控編程銑床逐漸取代人工操作，工作效率得到了前所未有的提高。

1 數(shù)控銑床的相關(guān)概念和特點(diǎn)

數(shù)控銑床是將數(shù)控編程技術(shù)與銑床結(jié)合在一起的產(chǎn)物，具有良好的加工功能。數(shù)控銑床是三坐標(biāo)的銑床，可以對(duì)相關(guān)工件進(jìn)行靈活加工。從目前的發(fā)展情況看，根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，可以將數(shù)控銑床分為不同的類型，例如，按照體積劃分，有小型、中性和大型；按照控制坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)軸的數(shù)量劃分，可以分為兩軸半聯(lián)動(dòng)、三軸聯(lián)動(dòng)和多軸聯(lián)動(dòng)；按照主軸布局劃分，包括立式、臥式和立臥兩用式；按照數(shù)控系統(tǒng)的功能劃分，有經(jīng)濟(jì)型、全面型和高速型等。

一般情況下，數(shù)控銑床由主軸箱、進(jìn)給伺服系統(tǒng)、輔助控制裝置、機(jī)床基礎(chǔ)構(gòu)件和工作臺(tái)組成[1]。數(shù)控銑床的主要功能，是針對(duì)各種機(jī)件進(jìn)行銑削加工，包括了平面的銑削和輪廓的銑削，搭配不同的銑刀，也可以實(shí)現(xiàn)鉆、擴(kuò)、鏜孔等的加工。

在數(shù)控銑床中，其加工程序不僅應(yīng)該包括各類工件的規(guī)格以及加工工藝，還應(yīng)該包括切削用量、走刀路線、刀具尺寸等。在實(shí)際加工中，數(shù)控銑床接受相應(yīng)數(shù)控程序的控制，按照設(shè)定好的參數(shù)，自動(dòng)執(zhí)行工件加工，工作人員不需要進(jìn)行繁瑣的操作。不過(guò)，考慮到加工的精度和質(zhì)量，編程人員必須熟悉數(shù)控銑床的性能特點(diǎn)以及加工方式等，確保程序的有效性和可靠性。在實(shí)際加工中，首先應(yīng)該選擇待加工工件，對(duì)程序進(jìn)行調(diào)整，明確共享內(nèi)容；其次應(yīng)該對(duì)工件的圖樣進(jìn)行分析，明確加工目標(biāo)和技術(shù)要求；然后應(yīng)該確定加工方案，制定相應(yīng)的工藝路線，最后調(diào)整數(shù)控加工程序，對(duì)工件進(jìn)行加工。

2 數(shù)控銑床夾緊裝置的液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 明確設(shè)計(jì)要求

在對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，首先要做的，是對(duì)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行明確，如了解數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)、布局，對(duì)液壓系統(tǒng)應(yīng)該實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作順序等，明確液壓系統(tǒng)各執(zhí)行元件對(duì)應(yīng)力及運(yùn)動(dòng)的要求，明確系統(tǒng)設(shè)備重量、外形尺寸及經(jīng)濟(jì)性等方面的要求等，為液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供必要的數(shù)據(jù)支持。

2.2 擬定系統(tǒng)原理圖

作為液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，系統(tǒng)原理圖圖紙的質(zhì)量直接影響著整個(gè)液壓系統(tǒng)的功能。在對(duì)液壓系統(tǒng)原理圖進(jìn)行擬定時(shí)，需要對(duì)各種影響因素進(jìn)行綜合考慮，以確保設(shè)計(jì)的合理性和有效性。具體來(lái)講，需要考慮的因素包括元件結(jié)構(gòu)、調(diào)速方式、供油方式、快速回路、安全互鎖以及壓力測(cè)量點(diǎn)的選擇等。結(jié)合液壓系統(tǒng)原理圖，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)液壓系統(tǒng)的下整體設(shè)計(jì)，從而對(duì)液壓基本回路進(jìn)行選擇和整理，然后從實(shí)際需要出發(fā)，增加一些必要的元件或者輔助油路，形成一個(gè)相對(duì)完整的液壓系統(tǒng)。需要注意的是，在對(duì)基本回路進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)該在保證其功能完備的同時(shí)，對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，去除一些不必要的元件。在整合完成后，液壓系統(tǒng)應(yīng)該確保在工作循環(huán)中，所有的動(dòng)作都穩(wěn)定可靠，彼此之間相互獨(dú)立，互不干擾；同時(shí)，應(yīng)該盡可能選擇標(biāo)準(zhǔn)件，減少專用件，以方便進(jìn)行系統(tǒng)的維護(hù)和故障檢修。在液壓系統(tǒng)原理圖擬定完成后，需要對(duì)其動(dòng)作循環(huán)進(jìn)行檢查，同時(shí)制定相應(yīng)的液壓系統(tǒng)工作循環(huán)表[2]。

2.3 元件計(jì)算與選擇

（1）液壓泵選擇：應(yīng)該根據(jù)液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求及工作狀況，對(duì)液壓泵進(jìn)行選擇，確定其最大工作壓力。定量泵系統(tǒng)的最高壓力可以由溢流閥進(jìn)行調(diào)定，而變量泵系統(tǒng)的最大工作壓力與液壓泵的特性曲線流量是相互對(duì)應(yīng)的。還應(yīng)該對(duì)液壓泵的最大流量進(jìn)行確定，按照?qǐng)?zhí)行元件工況圖的最大工作流量和系統(tǒng)泄露量進(jìn)行確定。從安全性和穩(wěn)定性考慮，應(yīng)該確保液壓泵應(yīng)用一定的壓力儲(chǔ)備。

（2）閥類元件選擇：主要是根據(jù)流經(jīng)閥的最大流量以及元件的最大工作壓力，對(duì)元件的規(guī)格進(jìn)行選擇和明確，以保證元件的穩(wěn)定運(yùn)行。在一些特殊情況下，可以適當(dāng)增大流經(jīng)閥的流量，但是最大不能超過(guò)額定流量的20%，避免壓力過(guò)大導(dǎo)致元件的損壞。在對(duì)壓力閥進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)該考慮其調(diào)壓范圍；在對(duì)流量閥進(jìn)行選擇時(shí)，應(yīng)該了解其最小穩(wěn)定流量；而在對(duì)換向閥進(jìn)行選擇時(shí)，不僅需要考慮基本的壓力和流量等，還應(yīng)該關(guān)注中位機(jī)能和操作方式。

（3）管路尺寸確定：應(yīng)該結(jié)合輸入輸出的最大流量，對(duì)液壓缸的進(jìn)出油管進(jìn)行計(jì)算，而考慮到液壓泵確定后，液壓缸在不同階段的進(jìn)出油流量與原本的數(shù)值不同，因此必須重新進(jìn)行計(jì)算。在對(duì)管路內(nèi)徑進(jìn)行確定時(shí)，應(yīng)該以降低流動(dòng)造成的額壓力損失為前提條件。一般來(lái)講，在管路尺寸確定時(shí)，以流速確定管徑是一個(gè)非常有效的方法[3]。

2.4 系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)

在液壓系統(tǒng)中，節(jié)能設(shè)計(jì)包括了再生制動(dòng)系統(tǒng)和能量利用系統(tǒng)。液壓再生的制動(dòng)能力功率較大，因此提供了大部分系統(tǒng)制動(dòng)。考慮液壓系統(tǒng)自身的工作屬性，就可以通過(guò)制動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)其能源消耗進(jìn)行分析和計(jì)算。若制動(dòng)強(qiáng)度在2.0以下，制動(dòng)力可以由馬達(dá)或者液壓泵提供，在保證制動(dòng)效果的同時(shí)，對(duì)能量進(jìn)行回收；若制動(dòng)強(qiáng)度在0.2-0.5之間，采用復(fù)合制動(dòng)；若制動(dòng)強(qiáng)度超過(guò)0.5，則采用傳統(tǒng)制動(dòng)，再生制動(dòng)不再動(dòng)作。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在工業(yè)化進(jìn)程不斷加快的帶動(dòng)下，社會(huì)生產(chǎn)對(duì)于各種工件的精度和準(zhǔn)度提出了更高的要求，數(shù)控機(jī)床也因此得到了廣泛應(yīng)用。做好銑床夾緊裝置的液壓回路設(shè)計(jì)，保證液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對(duì)于提高機(jī)床運(yùn)行的穩(wěn)定和安全是非常重要的。

參考文獻(xiàn)：

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[3]王金輝.簡(jiǎn)要探討數(shù)控銑床夾緊裝置液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技巧[J].科技創(chuàng)業(yè)家，2012（11）：157.