唐勝

（四川省宜賓普什驅(qū)動有限責任公司 四川宜賓 644000）

基于機械加工中液壓行業(yè)應用分析

唐勝

（四川省宜賓普什驅(qū)動有限責任公司 四川宜賓 644000）

伴隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展，工業(yè)自動化已經(jīng)成為大勢所趨。為實現(xiàn)這一目的，越來越多的液壓設(shè)備被應用到機械加工領(lǐng)域。本文主要分析了液壓技術(shù)在機械加工行業(yè)的一些主要應用。同時，本文也簡要分析了液壓行業(yè)未來的發(fā)展趨勢。

機械加工；液壓技術(shù)；工業(yè)自動化

引言

液壓行業(yè)并不是一個新興的行業(yè)，它有著及其悠久的發(fā)展歷史?，F(xiàn)代液壓技術(shù)是從水壓技術(shù)發(fā)展過來的，其具體發(fā)展過程經(jīng)歷了以下三個階段。17世紀，法國的物理學家帕斯卡了液體的靜壓力傳動的原理[1]。自此，液壓行業(yè)開始了它的第一個發(fā)展階段。這一理論促使人們于1795年發(fā)明出了人類的第一臺水壓機。此后多年，人們一直利用水作為液壓傳動的介質(zhì)。由于當時的制造工藝的落后，把水當作介質(zhì)的液壓傳動裝置往往容易發(fā)生密封問題。同時，這一時期，電氣傳動技術(shù)的迅猛發(fā)展也進一步造成了液壓傳動技術(shù)的停滯不前。20世紀初期開始液壓行業(yè)開始了其第二個發(fā)展階段。伴隨著制造工藝的發(fā)展，人們逐步研制多種響應快、精度高的液壓元件（如電液伺服系統(tǒng)），并為其研發(fā)出控制系統(tǒng)。這使得液壓傳動技術(shù)飛速發(fā)展。這一時期，液壓技術(shù)廣泛應用于加工機床上，進一步促進了液壓傳動技術(shù)的推廣。第三個發(fā)展階段是從20世紀中期開始。由于制造工藝的進一步發(fā)展，液壓元件的品類越來多，呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢。伴隨著原子能技術(shù)、航空航天科技、新型計算機技術(shù)等高科技技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)在多個領(lǐng)域取得了極大的發(fā)展。液壓技術(shù)已經(jīng)成為了機械工程最為基礎(chǔ)的技術(shù)[2]，它的作用范圍已經(jīng)涉及到我國工業(yè)建設(shè)的方方面面，比如加工機床、塔吊、消防車等。總之，液壓技術(shù)目前已經(jīng)成為現(xiàn)代機械工程的的重要組成部分。

1 液壓技術(shù)的特點

一般的機械設(shè)備包含了原動機、傳動裝置以及工作機。按照各個機構(gòu)的工作介質(zhì)的不同，傳動裝置又可以為機械傳動、電氣傳動、流體傳動以及復合傳動等，而液壓傳動就屬于流體傳動。液壓傳動就是將液體作為其工作介質(zhì)進行傳動，它有四個顯著的特點：①作為工作介質(zhì)的的液體要有一定的壓力；②正常工作時能量一般須經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)化；③須在密閉的容器中進行整個工作過程；④工作過程中裝置中容器的容積不斷變化。

相比于其他的傳動方式，液壓傳動技術(shù)的優(yōu)點和缺點如下所示：

1.1 液壓傳動的優(yōu)點

液壓裝置的重量輕，它的整個體積小傳動效率高，便于實現(xiàn)設(shè)備的輕量化；一般的液壓裝置或元件布局較為方便，可以實現(xiàn)柔性安裝；液壓裝置可以實現(xiàn)無級調(diào)速；液壓裝置正常工作時，平穩(wěn)、安全，由于液壓油存在彈性便于實現(xiàn)快速的啟、制動以及換向；借助于液壓閥可以實現(xiàn)對機械裝置的過載保護。

1.2 液壓傳動缺點

液壓器件對于加工精度要求高，并且裝配以及后期的維護存在難度；正常工作時，液壓元件難免會發(fā)生液壓油泄露的現(xiàn)象，易造成對環(huán)境的污染；在傳動比要求嚴格的場合，液壓傳動難以保證傳動精度，如攻絲工藝；在借助管道傳輸液壓油時，一般不適宜進行遠距離的輸送；傳動過程中，若將空氣混入了液壓油之中將會影響液壓裝置的正常工作，出現(xiàn)爬行、震動以及噪聲等；由于工作介質(zhì)是液壓油，液壓傳動對于工作環(huán)境中溫度變化十分敏感。

基于對液壓傳動的特點分析，一般將液壓傳動適用于直線往復運動、有較大的沖擊載荷、工作時有過載保護要求的機械裝置。

2 液壓技術(shù)在機械加工領(lǐng)域的應用

液壓技術(shù)在金屬切削機床領(lǐng)域應用相對較早，影響也較大?；谇懊娴姆治觯簤合到y(tǒng)的換向性能優(yōu)越，利于實現(xiàn)機加工過程中自動循環(huán)往復，所以金屬切削機床上普遍采用液壓傳動技術(shù)。根據(jù)機加工設(shè)備的運動方式的不同以及傳動精度方面的要求（比如，磨床和刨床工作時需要考慮方向控制，液壓機工作時需要考慮壓力控制），不同機加工設(shè)備上使用的液壓設(shè)備也不同。

2.1 液壓技術(shù)在磨床上的應用

平磨運動主要是直線的往復運動，其運動特點是：制動和換向迅速、在其磨削的方向基本無精度要求，故適宜采用液壓傳動的傳動方式。磨床上用到的液壓元件主要有油箱、液壓泵、用于防止液壓油出現(xiàn)倒流的單向閥、用于工作臺做直線往復運動的換向閥、用于管路的過載保護的溢流閥和液壓缸。除了磨床之外，導軌磨床、刨床等其他的機加工設(shè)備也多采用液壓傳動設(shè)備。

2.2 液壓技術(shù)在加工中心的應用

加工中心的主要運動為直線往復運動和旋轉(zhuǎn)運動。由于加工中心要實現(xiàn)多種加工，所以需要在相對狹小的空間中實現(xiàn)多次換刀。而液壓裝置工作時占用的空間相對較小、結(jié)構(gòu)簡單，利于實現(xiàn)多次換刀和準確定位。而且采用液壓系統(tǒng)也能夠有效減部分主軸抓刀時施加于機械手上的作用力。

2.3 液壓技術(shù)在工裝設(shè)備上的應用

目前，工裝設(shè)備上使用液壓技術(shù)的方式基本是：借助PLC技術(shù)達到操作面板對整個工裝過程的控制，從而實現(xiàn)對工件的間接定位與夾緊。相比于手動定位、夾緊方式，液壓技術(shù)能夠使工裝過程實現(xiàn)完全的自動化，并且能夠保證夾緊力的均勻性、提高加工精度，減輕工人的勞動強度。因此，許多自動化的生產(chǎn)線采用液壓裝置進行工裝工作。液壓裝置的使用使得龍門、立加等主要是直線運動的加工機床上的工裝變得簡單。但是，在主要是旋轉(zhuǎn)運動的工作臺上，采用液壓裝置時，情況相對復雜一些。一般利用保壓的方式來設(shè)計相應的工裝，液壓裝置采用快換接頭，同時要將工裝設(shè)備安裝在工作臺前方的位置。采用此種設(shè)計方式能使得工作臺在旋轉(zhuǎn)運動過程中不必考慮油管問題，同時便于改變工作載荷的大小。此外，在工作臺有多個或者工作的行程較大的情況下，同樣須采用保壓方式。但是，保壓方式也有其弊端，保壓一般有時效性。生產(chǎn)實踐中，需給出一個相對安全的庫存，以避免工作時由于壓力過小造成零件裝夾的松弛。工裝設(shè)備的液壓器件主要是用于工件的夾緊、定位和浮動支撐工作。其中使用到的液壓元件主要有溢流閥、單向閥、換向閥、夾緊器等。這里，夾緊器中間、定位器中間以及浮動支撐中間通常采用的是同一組油管，用來保證夾緊時的壓力大小相同，從而提高加工精度。

3 應用液壓技術(shù)的注意事項

（1）正常工作時，液壓設(shè)備的功率主要用于負載輸出，多出的部分基本上是以熱能的形式散發(fā)到液壓油之中，這易造成液壓油的溫度升高，導致其粘稠度下降，液壓器件間的間隙就會隨之增大，從而導致傳動精度的降低。因此，要保證液壓設(shè)備的正常工作，首先應當確保液壓油的溫度在適當?shù)姆秶鷥?nèi)浮動。

（2）通常，工作時液壓油可能會出現(xiàn)流速急劇變化的現(xiàn)象。此時，此現(xiàn)象會造成裝置收到液壓沖擊，增大液壓系統(tǒng)的工作壓力，導致設(shè)備出現(xiàn)振動和發(fā)出噪音，使得整個系統(tǒng)無法正常地工作。同時，它還會，嚴重損壞一些液壓元件，部分閥體也可能會隨之產(chǎn)生錯誤的動作。為了有效防止出現(xiàn)液壓沖擊，工作人員在開關(guān)閥門時，動作要緩慢。同時，必須嚴格限制管路中的液壓油流動速度，配置液壓緩沖和蓄能設(shè)備等。

（3）液壓系統(tǒng)正常工作時，應當采取有效的密封措施，嚴格控制液壓油的泄露，并定期檢查和維護設(shè)備，以減少對環(huán)境的污染。

4 液壓技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

伴隨著多種科學技術(shù)的進步和工業(yè)發(fā)展對于機加工工藝要求的提高，未來液壓技術(shù)必將會取得進一步的發(fā)展。目前，液壓技術(shù)的主要發(fā)展趨勢有以下三個主要的方面：

4.1 液壓節(jié)能技術(shù)

液壓技術(shù)的發(fā)展方向之一便是節(jié)能[3]。目前，由于密封技術(shù)的發(fā)展，水液壓傳動已經(jīng)成為液壓節(jié)能技術(shù)的研究焦點，水液壓傳動技術(shù)已經(jīng)應用到部分農(nóng)業(yè)機械上。液壓節(jié)能技術(shù)在改善機械性能、降低加工能耗的同時，也可以有效減少污染。

4.2 液壓無泄漏技術(shù)

一直以來，泄漏問題都是阻礙液壓技術(shù)進步的一個重要問題。絕大多數(shù)故障都是液壓裝置泄漏造成。目前，密封技術(shù)取得了很大的進步，科學家和工程師們先后開發(fā)出了高性能的管接頭組件、螺紋插裝閥、復合密封的一大批能夠有效控制泄露的產(chǎn)品。

4.3 機電液一體化技術(shù)

目前，機電液一體化是液壓技術(shù)發(fā)展的一個重要方向。機電液一體化是指將傳統(tǒng)的機械設(shè)備、液壓設(shè)備和電子器件系統(tǒng)相融合。其中，利用電氣系統(tǒng)控液壓設(shè)備，利用液壓設(shè)備控制機械設(shè)備，在工作過程中傳感器把工作信息反饋給控制系統(tǒng)，再調(diào)整液壓系統(tǒng)。機電液一體化能夠使整個液壓系統(tǒng)實現(xiàn)模塊化和自動化，有效克服傳統(tǒng)液壓系統(tǒng)的效率低、漏油和維修困難等不足。

5 結(jié)束語

當前，液壓技術(shù)正朝著節(jié)能、高效的方向蓬勃發(fā)展。未來，它必將對工程機械產(chǎn)生深遠影響，也必將在機械加工領(lǐng)域做出巨大的貢獻。

[1]周小勇.液壓傳動在混凝土特種車上的應用與發(fā)展[J].散裝水泥，2015（5）：59～60.

[2]于慶奎，方曉敏.液壓技術(shù)在現(xiàn)代升船機工程上的應用[J].人民長江，2015，39（20）：71～72.

[3]彭秀英，陳剛，曹陽，等.變頻調(diào)速功率適應型液壓系統(tǒng)的研究[J].液壓與氣動，2015（6）：32～35.

TH137.9

A

1004-7344（2016）14-0216-02

2016-4-29

唐 勝（1977-），男，工程師，大學本科，主要從事液壓系統(tǒng)、液壓泵的開發(fā)與制造工作。