組合機床液壓系統(tǒng)性能分析及改造

李現(xiàn)友

(1.包頭職業(yè)技術學院，內蒙古包頭 014030;2.北京科技大學，北京 100083)

組合機床液壓系統(tǒng)性能分析及改造

李現(xiàn)友1，2

(1.包頭職業(yè)技術學院，內蒙古包頭 014030;2.北京科技大學，北京 100083)

簡要介紹組合機床功能，針對機床在應用中出現(xiàn)的問題，分析其原因，提出了液壓系統(tǒng)改造的方案。改造后的液壓系統(tǒng)在實際使用中達到了很好的效果，為專機相關類設計提供了參考。

組合機床;變夾緊力;液壓系統(tǒng)改造

組合機床是以大量的通用部件為基礎，配以少量的專用部件所組成的專用機床，以實現(xiàn)對一種或幾種零件按預先確定的工序進行高效加工的專用設備［1］，在各行各業(yè)的裝備制造中極為常用。結合某組合機床應用中出現(xiàn)的問題，對現(xiàn)有機床的液壓系統(tǒng)進行了改進［2］。

1 機床的功能介紹

圖1 組合機床液壓系統(tǒng)圖

該機床為車削專用床，主要能完成車削和鏜削的功能，如果把動力頭和卡具進行更換還能完成鉆孔和部分的銑削功能。其液壓系統(tǒng)如圖1所示，送進缸5.1和5.2分別完成沿X軸和Y軸的直線運動，并要求有快進、一工進、二工進的3級調速功能。夾緊缸6為與旋轉動力箱配合使用的專用六爪液壓夾具。此機床加工對象為工程用車專用的焊接式薄壁部件，經(jīng)過長期的摸索發(fā)現(xiàn):在加工過程中如果使用統(tǒng)一的夾緊力，會由于后期鏜削孔后的零件壁變薄使受夾部位變形，達不到圓度的要求。所以系統(tǒng)采用3級夾緊力的設計。

2 機床主要運動及實現(xiàn)方式

機床在設計時X、Y向的主運動都考慮了三級調速。但是在實際應用中要根據(jù)實際加工零件的特點，調整X、Y向的運動速度和先后順序，并且根據(jù)行程傳感器的設置使主運動可以實現(xiàn)多次的徑向進給。為了加快工作效率，只要改變PLC運行程序也可以方便地控制兩個方向同時動作。系統(tǒng)的快速運動采用差動連接的方式［3］。工進采用回油節(jié)流調速系統(tǒng)，產(chǎn)生的被壓使運動更加平穩(wěn)。夾具的夾緊采用蓄能器和多級遠程控制先導式溢流閥組成的調壓系統(tǒng)，主泵源系統(tǒng)會在每個循環(huán)之后給蓄能器沖液，達到夾緊所需的最高壓力，沖液的過程依靠PLC進行時間控制，沒有采用壓力傳感的形式。在系統(tǒng)設計中使用了順序閥，其主要的功用是當工件處于夾緊狀態(tài)，而此時主運動需要的工作壓力低于夾具所需的夾緊力時，防止蓄能器液壓油回流到主運動缸，而造成夾緊力下降。

3 運行中存在的問題

(1)原來的機床采用的是由先導式溢流閥9組成的遠程三級調壓系統(tǒng)，基本能滿足生產(chǎn)的要求［4］。但是隨著新產(chǎn)品的引入，產(chǎn)品在加工過程中對三級夾緊力值的要求發(fā)生了變化，導致在每一種新產(chǎn)品的加工之前，都要重新對三級壓力進行調整，這種調整不僅浪費了大量的工時，而且由于設備操作者調試的精度各不相同，導致各組夾緊力略有不同，從而導致產(chǎn)品的合格率明顯下降。

圖2 改進后的液壓系統(tǒng)圖

(2)設備的主運動主要由X軸和Y軸的直線運動組成，且多數(shù)情況為沿一個方向運動到位靜止后，再沿另一方向進行進給運動。通過測量加工后零件發(fā)現(xiàn):被加工孔的圓柱度達不到要求，呈現(xiàn)喇叭口狀。

(3)設備在長時間使用后，發(fā)現(xiàn)有油溫過高的現(xiàn)象。

4 問題的分析及解決方案

針對上述產(chǎn)品出現(xiàn)的問題和液壓系統(tǒng)出現(xiàn)的現(xiàn)象，結合液壓系統(tǒng)設計及現(xiàn)場生產(chǎn)情況，分析主要原因如下，并將液壓系統(tǒng)做了相應的改進，改進后的液壓系統(tǒng)如圖2所示。

(1)針對多變化的三級壓力調整，去除了原來的遠程控制三級先導式溢流閥，而采用比例減壓閥代替［5］。對于多級壓力調整，比例溢流閥也可以達到這種效果。針對此機床如果采用比例溢流閥，每次由最高壓變成最低壓時會有大量的油液從蓄能器經(jīng)溢流閥溢流，造成能量損失，并且連續(xù)的沖液也會加大蓄能器的疲勞。

(2)被加工件圓柱度不達標的原因主要是由于主運動定位不精確造成。雖然液壓系統(tǒng)設計中使用了三位四通換向閥2.1、2.2的“O”型自密封的中位機能，但是這種滑閥式的密封效果不好，會存在泄漏現(xiàn)象，當一個方向的運動靜止、另一方向做進給運動時，避免不了由于切削分力的作用和振動等原因使靜止方向液壓缸受力，受力導致的泄漏使缸定位不精確，這是產(chǎn)品圓柱度不合格的主要原因。系統(tǒng)改造中加入雙向液壓鎖，保證某方向滑臺處于靜止時不會因為泄漏而發(fā)生偏移。相應的三位四通換向閥選擇為“Y”型機能。

(3)系統(tǒng)采用了定量泵的形式。雖然組合機床的壓力不高，流量也不是很大，但是在真正使用中，由于快進和工進的速度相差太大，導致系統(tǒng)在工進中出現(xiàn)流量大量溢流、少量工作的現(xiàn)象，如果機床長期處于工作狀態(tài)會由于溢流造成大量的能量損失。采用雙泵供油，一個為高壓、小流量限壓式變量葉片泵，另一個為大流量、低壓齒輪泵，工進時，對大流量泵卸荷，只有高壓小流量泵工作，實現(xiàn)節(jié)能。

5 結束語

改進后的液壓系統(tǒng)圖，在造價方面由于采用比例減壓閥、引入新泵源、加入液壓雙向鎖的原因有所提高，但是只要將系統(tǒng)的PLC程序根據(jù)不同加工件設定好，就可以不用進行繁瑣的壓力調整，很好地適應了產(chǎn)品的頻繁更換，并且系統(tǒng)能夠很好地保證加工精度和達到節(jié)能的目的。

【1】狄景微.一種組合機床液壓系統(tǒng)設計［J］.液壓氣動與密封，2012(8):26－28.

【2】鄧加尊，何國金.組合機床液壓與電氣系統(tǒng)的整體優(yōu)化設計［J］.裝備制造技術，2005(4):24－27.

【3】左建民.液壓與氣壓傳動［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2010:121－123.

【4】周進民.一臺組合機床雙夾緊力液壓系統(tǒng)的設計［J］.內燃機，2002(4):36－38.

【5】成大先.機械設計手冊［M］.5版.北京:化學工業(yè)出版社，2008:22－182.

TH137

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1001－3881(2014)8－163－2

10.3969/j.issn.1001－3881.2014.08.053

2013－04－07

李現(xiàn)友 (1981—)，男，博士研究生，主要從事液壓技術教學科研工作。E－mail:530209071@qq.com。