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        數(shù)控車床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

        2016-05-28 19:22:11王嬌元
        科技與創(chuàng)新 2016年9期
        關(guān)鍵詞:液壓系統(tǒng)數(shù)控車床

        王嬌元

        摘 要:簡(jiǎn)要介紹了數(shù)控車床液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成,分析了數(shù)控車床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),闡述了數(shù)控車床液壓系統(tǒng)動(dòng)作設(shè)置要求,以供參考。

        關(guān)鍵詞:數(shù)控車床;液壓系統(tǒng);設(shè)計(jì)分析;液壓泵

        中圖分類號(hào):TH137 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A DOI:10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.087

        近年來,我國(guó)快速發(fā)展的航天、船舶、汽車等行業(yè)對(duì)轉(zhuǎn)體類零件的需求量大幅度上漲。數(shù)控車床主要用于加工生產(chǎn)各種盤類或者軸類的零件,有效切削回轉(zhuǎn)體、圓錐、圓弧和螺紋的內(nèi)外曲面。液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)遵循經(jīng)濟(jì)適用的原則,充分考慮到數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)組成和空間,優(yōu)化液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),從而實(shí)現(xiàn)運(yùn)行的可靠、平穩(wěn)。

        1 數(shù)控車床液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成

        數(shù)控車床液壓系統(tǒng)主要由OPTION液壓回路、尾架頂緊和松開回路、刀塔鎖緊和換位回路、卡盤松開和夾緊回路等部分組成,如圖1所示。其設(shè)有空氣濾清器、進(jìn)油濾油器,用于數(shù)控車床油液的清潔,減少回轉(zhuǎn)液壓缸的磨損,延長(zhǎng)數(shù)控車床的使用期限。為了降低數(shù)控車床的功耗,根據(jù)其運(yùn)行要求,利用變量葉片泵進(jìn)行供油,在液壓泵出口位置設(shè)置單向閥,避免數(shù)控車床外負(fù)載過大或者突然斷電造成液壓油倒流。

        2 數(shù)控車床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        2.1 選擇合適的液壓泵

        2.1.1 液壓泵最大工作壓力Pp

        液壓泵最大工作壓力Pp的計(jì)算公式為:

        . (1)

        式(1)中:P1為液壓馬達(dá)或者液壓缸最大工作壓力; 為

        從液壓馬達(dá)或者液壓缸到液壓泵出口之間的管路損失。

        根據(jù)數(shù)控車床液壓系統(tǒng)管路圖準(zhǔn)確計(jì)算元件,對(duì)于液壓系

        統(tǒng)設(shè)置有調(diào)速閥的, =(0.5~1.5)MPa;對(duì)于流速小、管

        路簡(jiǎn)單的液壓系統(tǒng), =(0.2~0.5)MPa。

        2.1.2 液壓泵流量Qp

        當(dāng)數(shù)控車床液壓馬達(dá)或者多個(gè)液壓缸同時(shí)工作時(shí),液壓泵輸出流量Qp:

        . (2)

        式(2)中:K為液壓系統(tǒng)泄漏系數(shù),取1.1~1.4; 為液

        壓馬達(dá)或液壓缸同時(shí)動(dòng)作的最大總流量,對(duì)于采用節(jié)流調(diào)速的液壓系統(tǒng),應(yīng)合理設(shè)置溢流閥最小溢流量,通常情況下取5×10-5 m3/s。

        液壓系統(tǒng)采用蓄能器作為動(dòng)力源,有如下公式:

        . (3)

        式(3)中:K為液壓系統(tǒng)泄漏系數(shù),取K=1.2;Z為液壓馬達(dá)或者液壓缸的個(gè)數(shù);Vi為液壓馬達(dá)或者液壓缸的工作周期以內(nèi)的總耗油量,m2;Tt為液壓設(shè)備工作周期,s。

        2.2 液壓閥選擇

        結(jié)合數(shù)控車床液壓系統(tǒng)的實(shí)際液壓閥最大流量和工作壓力,選擇標(biāo)準(zhǔn)的液壓閥件;根據(jù)液壓泵最大流量,選擇溢流閥;結(jié)合數(shù)控車床液壓系統(tǒng)的最小穩(wěn)定流量,選擇合適的調(diào)速閥和節(jié)流閥,滿足數(shù)控車床的最低穩(wěn)定速度運(yùn)行要求。

        2.3 液壓回路設(shè)計(jì)

        數(shù)控車床液壓系統(tǒng)采用恒流供油方式,根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè),液壓系統(tǒng)縮回速度設(shè)置為15.8 mm/s,伸出速度設(shè)置為10 mm/s。為了確保液壓系統(tǒng)在運(yùn)行過程中能夠按照數(shù)控車床設(shè)計(jì)要求的速度進(jìn)行動(dòng)作,通過節(jié)流進(jìn)行調(diào)速,優(yōu)化液壓系統(tǒng)流程,液壓油流過調(diào)速閥、減壓閥和單項(xiàng)閥,由液控單向閥和電磁換向閥進(jìn)入液壓缸,然后回到油箱,通過溢流閥調(diào)節(jié)和控制變量泵運(yùn)行壓力,發(fā)揮防止液壓系統(tǒng)過載和安全保護(hù)的作用。

        2.4 主軸箱液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        合理調(diào)整液壓系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù),重型數(shù)控車床液壓系統(tǒng)壓力設(shè)計(jì)為1.3 MPa,通過溢流閥進(jìn)行壓力調(diào)整,壓力范圍為0.8~3 MPa。主軸箱潤(rùn)滑和變速用液壓元件,利用雙電磁鐵四通閥、控制閥,定量葉片泵,采用額定功率約0.75 kW的液壓電機(jī)。

        2.5 尾臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

        尾臺(tái)液壓系統(tǒng)由潤(rùn)滑裝置、控制閥、操縱板、管式單向閥、吸油過濾器、空氣濾清器、高壓葉片泵等組成。通過電磁換向閥控制液壓系統(tǒng)缸動(dòng)作。這種尾臺(tái)液壓系統(tǒng)設(shè)置有四個(gè)液壓鎖緊缸,在尾座上鎖緊蝶形彈簧,確保其安全。液壓系統(tǒng)調(diào)整范圍控制在15~16 MPa,利用溢流閥調(diào)整和控制液壓系統(tǒng)壓力,保持22 L/min的工作流量。

        3 數(shù)控車床液壓系統(tǒng)動(dòng)作設(shè)置要求

        3.1 工件松開、夾緊

        在數(shù)控車床運(yùn)行的過程中,快速旋轉(zhuǎn)切削工件,因此對(duì)于工件的夾緊設(shè)置有著特殊要求。在突然停電、機(jī)床運(yùn)行故障等特殊情況下,確??煽繆A持工件,設(shè)置多重保護(hù)設(shè)備,提高數(shù)控車床的可靠性和安全性。

        3.2 工件軸向頂緊

        結(jié)合零器件的加工設(shè)計(jì)要求,利用活動(dòng)頂尖頂緊工件,從而提高工件強(qiáng)度和剛性,避免零件切削過程中出現(xiàn)扭曲或者振動(dòng),數(shù)控車床具有自動(dòng)化、高效的特點(diǎn),通過液壓油缸推動(dòng)套管用于數(shù)控車床套管伸縮。

        3.3 拖板平衡

        數(shù)控車床的小托板、刀盤、刀臺(tái)等部件連接為一個(gè)整體,通過伺服電動(dòng)機(jī)利用x軸滾珠絲杠進(jìn)行移動(dòng)。為了確保零件的切削加工精度,當(dāng)小托板發(fā)生傾斜時(shí),應(yīng)合理控制小滾珠絲杠受力,通過平衡法進(jìn)行調(diào)整,注意調(diào)整平衡閥、減壓閥或者溢流閥。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        數(shù)控車床在多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,根據(jù)液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成和工作原理,為了確保液壓系統(tǒng)的可靠性和安全性,不僅要考慮到液壓系統(tǒng)的實(shí)用性和可靠性,還要注意數(shù)控車床的維護(hù)維修,優(yōu)化數(shù)控車床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì),嚴(yán)格把關(guān)液壓系統(tǒng)各個(gè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié),科學(xué)設(shè)置液壓系統(tǒng)參數(shù),提高數(shù)控車床的穩(wěn)定性。

        參考文獻(xiàn)

        [1]張志英. 數(shù)控車床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 機(jī)械制造與自動(dòng)化,2012(01):33-35,60.

        [2]隋連香,王晶. 臥式重型數(shù)控車床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]. 液壓與氣動(dòng),2014(11):61-62.

        〔編輯:胡雪飛〕

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