基于機(jī)械加工中液壓行業(yè)應(yīng)用分析

唐勝

（四川省宜賓普什驅(qū)動(dòng)有限責(zé)任公司 四川宜賓 644000）

基于機(jī)械加工中液壓行業(yè)應(yīng)用分析

唐勝

（四川省宜賓普什驅(qū)動(dòng)有限責(zé)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(dòng)化已經(jīng)成為大勢(shì)所趨。為實(shí)現(xiàn)這一目的，越來(lái)越多的液壓設(shè)備被應(yīng)用到機(jī)械加工領(lǐng)域。本文主要分析了液壓技術(shù)在機(jī)械加工行業(yè)的一些主要應(yīng)用。同時(shí)，本文也簡(jiǎn)要分析了液壓行業(yè)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

機(jī)械加工；液壓技術(shù)；工業(yè)自動(dòng)化

引言

液壓行業(yè)并不是一個(gè)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(guò)來(lái)的，其具體發(fā)展過(guò)程經(jīng)歷了以下三個(gè)階段。17世紀(jì)，法國(guó)的物理學(xué)家帕斯卡了液體的靜壓力傳動(dòng)的原理[1]。自此，液壓行業(yè)開(kāi)始了它的第一個(gè)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(tái)水壓機(jī)。此后多年，人們一直利用水作為液壓傳動(dòng)的介質(zhì)。由于當(dāng)時(shí)的制造工藝的落后，把水當(dāng)作介質(zhì)的液壓傳動(dòng)裝置往往容易發(fā)生密封問(wèn)題。同時(shí)，這一時(shí)期，電氣傳動(dòng)技術(shù)的迅猛發(fā)展也進(jìn)一步造成了液壓傳動(dòng)技術(shù)的停滯不前。20世紀(jì)初期開(kāi)始液壓行業(yè)開(kāi)始了其第二個(gè)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(yīng)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(dòng)技術(shù)飛速發(fā)展。這一時(shí)期，液壓技術(shù)廣泛應(yīng)用于加工機(jī)床上，進(jìn)一步促進(jìn)了液壓傳動(dòng)技術(shù)的推廣。第三個(gè)發(fā)展階段是從20世紀(jì)中期開(kāi)始。由于制造工藝的進(jìn)一步發(fā)展，液壓元件的品類越來(lái)多，呈現(xiàn)出多元化的發(fā)展趨勢(shì)。伴隨著原子能技術(shù)、航空航天科技、新型計(jì)算機(jī)技術(shù)等高科技技術(shù)的發(fā)展，液壓技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域取得了極大的發(fā)展。液壓技術(shù)已經(jīng)成為了機(jī)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(guó)工業(yè)建設(shè)的方方面面，比如加工機(jī)床、塔吊、消防車等?？傊?，液壓技術(shù)目前已經(jīng)成為現(xiàn)代機(jī)械工程的的重要組成部分。

1 液壓技術(shù)的特點(diǎn)

一般的機(jī)械設(shè)備包含了原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置以及工作機(jī)。按照各個(gè)機(jī)構(gòu)的工作介質(zhì)的不同，傳動(dòng)裝置又可以為機(jī)械傳動(dòng)、電氣傳動(dòng)、流體傳動(dòng)以及復(fù)合傳動(dòng)等，而液壓傳動(dòng)就屬于流體傳動(dòng)。液壓傳動(dòng)就是將液體作為其工作介質(zhì)進(jìn)行傳動(dòng)，它有四個(gè)顯著的特點(diǎn)：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(shí)能量一般須經(jīng)過(guò)兩次轉(zhuǎn)化；③須在密閉的容器中進(jìn)行整個(gè)工作過(guò)程；④工作過(guò)程中裝置中容器的容積不斷變化。

相比于其他的傳動(dòng)方式，液壓傳動(dòng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)如下所示：

1.1 液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)

液壓裝置的重量輕，它的整個(gè)體積小傳動(dòng)效率高，便于實(shí)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(shí)現(xiàn)柔性安裝；液壓裝置可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；液壓裝置正常工作時(shí)，平穩(wěn)、安全，由于液壓油存在彈性便于實(shí)現(xiàn)快速的啟、制動(dòng)以及換向；借助于液壓閥可以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械裝置的過(guò)載保護(hù)。

1.2 液壓傳動(dòng)缺點(diǎn)

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

基于對(duì)液壓傳動(dòng)的特點(diǎn)分析，一般將液壓傳動(dòng)適用于直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)、有較大的沖擊載荷、工作時(shí)有過(guò)載保護(hù)要求的機(jī)械裝置。

2 液壓技術(shù)在機(jī)械加工領(lǐng)域的應(yīng)用

液壓技術(shù)在金屬切削機(jī)床領(lǐng)域應(yīng)用相對(duì)較早，影響也較大。基于前面的分析，液壓系統(tǒng)的換向性能優(yōu)越，利于實(shí)現(xiàn)機(jī)加工過(guò)程中自動(dòng)循環(huán)往復(fù)，所以金屬切削機(jī)床上普遍采用液壓傳動(dòng)技術(shù)。根據(jù)機(jī)加工設(shè)備的運(yùn)動(dòng)方式的不同以及傳動(dòng)精度方面的要求（比如，磨床和刨床工作時(shí)需要考慮方向控制，液壓機(jī)工作時(shí)需要考慮壓力控制），不同機(jī)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(yīng)用

平磨運(yùn)動(dòng)主要是直線的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是：制動(dòng)和換向迅速、在其磨削的方向基本無(wú)精度要求，故適宜采用液壓傳動(dòng)的傳動(dòng)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(tái)做直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的換向閥、用于管路的過(guò)載保護(hù)的溢流閥和液壓缸。除了磨床之外，導(dǎo)軌磨床、刨床等其他的機(jī)加工設(shè)備也多采用液壓傳動(dòng)設(shè)備。

2.2 液壓技術(shù)在加工中心的應(yīng)用

加工中心的主要運(yùn)動(dòng)為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于加工中心要實(shí)現(xiàn)多種加工，所以需要在相對(duì)狹小的空間中實(shí)現(xiàn)多次換刀。而液壓裝置工作時(shí)占用的空間相對(duì)較小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利于實(shí)現(xiàn)多次換刀和準(zhǔn)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(shí)施加于機(jī)械手上的作用力。

2.3 液壓技術(shù)在工裝設(shè)備上的應(yīng)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(dá)到操作面板對(duì)整個(gè)工裝過(guò)程的控制，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的間接定位與夾緊。相比于手動(dòng)定位、夾緊方式，液壓技術(shù)能夠使工裝過(guò)程實(shí)現(xiàn)完全的自動(dòng)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(dòng)強(qiáng)度。因此，許多自動(dòng)化的生產(chǎn)線采用液壓裝置進(jìn)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(yùn)動(dòng)的加工機(jī)床上的工裝變得簡(jiǎn)單。但是，在主要是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)上，采用液壓裝置時(shí)，情況相對(duì)復(fù)雜一些。一般利用保壓的方式來(lái)設(shè)計(jì)相應(yīng)的工裝，液壓裝置采用快換接頭，同時(shí)要將工裝設(shè)備安裝在工作臺(tái)前方的位置。采用此種設(shè)計(jì)方式能使得工作臺(tái)在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不必考慮油管問(wèn)題，同時(shí)便于改變工作載荷的大小。此外，在工作臺(tái)有多個(gè)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(shí)效性。生產(chǎn)實(shí)踐中，需給出一個(gè)相對(duì)安全的庫(kù)存，以避免工作時(shí)由于壓力過(guò)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(dòng)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(dòng)支撐中間通常采用的是同一組油管，用來(lái)保證夾緊時(shí)的壓力大小相同，從而提高加工精度。

3 應(yīng)用液壓技術(shù)的注意事項(xiàng)

（1）正常工作時(shí)，液壓設(shè)備的功率主要用于負(fù)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(dǎo)致其粘稠度下降，液壓器件間的間隙就會(huì)隨之增大，從而導(dǎo)致傳動(dòng)精度的降低。因此，要保證液壓設(shè)備的正常工作，首先應(yīng)當(dāng)確保液壓油的溫度在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)浮動(dòng)。

（2）通常，工作時(shí)液壓油可能會(huì)出現(xiàn)流速急劇變化的現(xiàn)象。此時(shí)，此現(xiàn)象會(huì)造成裝置收到液壓沖擊，增大液壓系統(tǒng)的工作壓力，導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)振動(dòng)和發(fā)出噪音，使得整個(gè)系統(tǒng)無(wú)法正常地工作。同時(shí)，它還會(huì)，嚴(yán)重?fù)p壞一些液壓元件，部分閥體也可能會(huì)隨之產(chǎn)生錯(cuò)誤的動(dòng)作。為了有效防止出現(xiàn)液壓沖擊，工作人員在開(kāi)關(guān)閥門時(shí)，動(dòng)作要緩慢。同時(shí)，必須嚴(yán)格限制管路中的液壓油流動(dòng)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(shí)，應(yīng)當(dāng)采取有效的密封措施，嚴(yán)格控制液壓油的泄露，并定期檢查和維護(hù)設(shè)備，以減少對(duì)環(huán)境的污染。

4 液壓技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

伴隨著多種科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和工業(yè)發(fā)展對(duì)于機(jī)加工工藝要求的提高，未來(lái)液壓技術(shù)必將會(huì)取得進(jìn)一步的發(fā)展。目前，液壓技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)有以下三個(gè)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(dòng)已經(jīng)成為液壓節(jié)能技術(shù)的研究焦點(diǎn)，水液壓傳動(dòng)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到部分農(nóng)業(yè)機(jī)械上。液壓節(jié)能技術(shù)在改善機(jī)械性能、降低加工能耗的同時(shí)，也可以有效減少污染。

4.2 液壓無(wú)泄漏技術(shù)

一直以來(lái)，泄漏問(wèn)題都是阻礙液壓技術(shù)進(jìn)步的一個(gè)重要問(wèn)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(jìn)步，科學(xué)家和工程師們先后開(kāi)發(fā)出了高性能的管接頭組件、螺紋插裝閥、復(fù)合密封的一大批能夠有效控制泄露的產(chǎn)品。

4.3 機(jī)電液一體化技術(shù)

目前，機(jī)電液一體化是液壓技術(shù)發(fā)展的一個(gè)重要方向。機(jī)電液一體化是指將傳統(tǒng)的機(jī)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(jī)械設(shè)備，在工作過(guò)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(jī)電液一體化能夠使整個(gè)液壓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)模塊化和自動(dòng)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(yǔ)

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

[1]周小勇.液壓傳動(dòng)在混凝土特種車上的應(yīng)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(jī)工程上的應(yīng)用[J].人民長(zhǎng)江，2015，39（20）：71～72.

[3]彭秀英，陳剛，曹陽(yáng)，等.變頻調(diào)速功率適應(yīng)型液壓系統(tǒng)的研究[J].液壓與氣動(dòng)，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(xué)本科，主要從事液壓系統(tǒng)、液壓泵的開(kāi)發(fā)與制造工作。