數(shù)控重型曲軸旋風(fēng)機(jī)床床頭液壓原理研究

單士海 趙樹巖 郭玉英

(齊重?cái)?shù)控裝備股份有限公司，黑龍江161005)

數(shù)控重型曲軸旋風(fēng)機(jī)床用于加工萬噸級(jí)大型船用采油機(jī)曲軸的關(guān)鍵設(shè)備。

數(shù)控重型曲軸旋風(fēng)切削加工中心是我公司獨(dú)立開發(fā)研制的新產(chǎn)品，主要用于大型船舶用柴油機(jī)半組合曲軸熱裝后的整體加工。該機(jī)床最大的特點(diǎn)是在機(jī)床上完成主軸頸、法蘭和曲軸頸的加工。在加工曲拐頸時(shí)，曲軸拐頸不動(dòng)，可根據(jù)曲拐偏移量移動(dòng)刀具，完成加工。

1 床頭液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成

床頭液壓系統(tǒng)是數(shù)控重型曲軸旋風(fēng)機(jī)床的重要部件。數(shù)控重型曲軸旋風(fēng)切削加工中心床頭液壓系統(tǒng)分為四個(gè)部分：液壓站供油部分、液壓控制部分、軸承潤滑部分、冷卻循環(huán)部分。液壓站供油部分主要由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、供油泵及連接件等組成。液壓控制部分主要由溢流閥、減壓閥、電磁換向閥、液控單向閥和壓力繼電器等組成。軸承潤滑部分主要由管式節(jié)流閥和流量發(fā)訊器等組成。冷卻循環(huán)部分主要由油溫控制箱組成，見圖1。

圖1 機(jī)床液壓站

2 工作原理

2.1 液壓站供油部分

供油系統(tǒng)是由動(dòng)力供油泵10和齒輪泵5作為系統(tǒng)動(dòng)力源，在油箱面板上設(shè)置了空氣濾清器2，這樣不僅可以過濾吸入的空氣，還可以防止加油過程中混入顆粒雜質(zhì)，有利于液壓油的凈化。面板上裝有一個(gè)液位發(fā)令裝置1，當(dāng)油位過低SL1發(fā)出報(bào)警，此時(shí)應(yīng)往油箱里注油。另外油箱上還裝有液位液溫計(jì)3，用來觀測(cè)油位及油溫的高低。本系統(tǒng)的回油部分設(shè)有帶壓差發(fā)訊器的回油濾油器7，能濾除液壓系統(tǒng)中液壓元件磨損所產(chǎn)生的金屬顆粒以及密封件的橡膠雜質(zhì)等污染物質(zhì)，使液壓站回油箱的液壓油保持清潔干凈。液壓站上的濾油器安裝在油箱上面，筒體部分安裝在油箱內(nèi)，并帶有旁通閥、擴(kuò)散器、濾芯污染堵塞發(fā)訊器等裝置。在壓差發(fā)訊器報(bào)警后要及時(shí)清洗或更換濾芯。

液壓站上雙聯(lián)齒輪泵10直接從液壓油箱經(jīng)過網(wǎng)式濾油器8和9吸油，泵的出油口處單向閥11和12用以防止油液回流保護(hù)油泵所設(shè)。雙聯(lián)泵打出的油經(jīng)過濾油器13、14分別向液壓控制部分和潤滑部分供油。液壓站上紙質(zhì)濾油器13和14帶有壓差發(fā)訊器裝置，當(dāng)紙質(zhì)濾油器堵塞時(shí)，壓差發(fā)訊器發(fā)訊報(bào)警，這時(shí)需要清洗濾芯或更換濾芯。液壓原理見圖2。

1—液位發(fā)令裝置 2—空氣濾清器 3—液位液溫計(jì) 4—吸油濾油器 5—齒輪泵 6—紙質(zhì)濾油器 7—回油濾油器 8—吸油濾油器 9—吸油濾油器 10—齒輪泵組 11—管式單向閥 12—管式單向閥 13—紙質(zhì)濾油器 14—紙質(zhì)濾油器 15—溢流閥 16—壓力表 17—流量發(fā)訊器 18—管式節(jié)流閥 19—截止閥 20—蓄能器 21—電加熱器 22—雙單向節(jié)流閥 23—液控單向閥 24—電磁換向閥 25—壓力繼電器 26—油溫控制箱 27—壓力繼電器 28—壓力繼電器 29—電磁換向閥 30—液控單向閥 31—電磁換向閥 32—流量發(fā)訊器 33—管式節(jié)流閥 34—流量發(fā)訊器 35—雙單向節(jié)流閥 36—液控單向閥 37—電磁換向閥 38—壓力繼電器 39—壓力繼電器 40—液控單向閥 41—雙單向節(jié)流閥 42—液控單向閥 43—電磁換向閥 44—疊加式溢流閥 45——疊加式溢流閥 46—電磁換向閥 47—壓力表

2.2 液壓控制部分

液壓站上溢流閥44是設(shè)定高壓夾緊壓力，溢流閥45是設(shè)定動(dòng)作壓力的，其值可由壓力表47觀看。

動(dòng)作時(shí)設(shè)定動(dòng)作壓力，電磁換向閥46的YV1b得電，溢流閥45設(shè)定壓力3.5 MPa。

(1)變速動(dòng)作

當(dāng)I擋變速時(shí)，換向閥43的電磁鐵YV2a得電，壓力油流入變速油缸無桿腔，推動(dòng)活塞桿向右移動(dòng)，變速的快慢由雙單向節(jié)流閥41來調(diào)節(jié)設(shè)定，當(dāng)活塞桿撞塊觸及行程開關(guān)，I擋變速完成，電磁鐵失電。液控單向閥42起保壓、固定位置作用；當(dāng)需要變速II檔位時(shí)，電磁換向閥43的電磁鐵YV2b得電，壓力油進(jìn)入有桿腔，推動(dòng)活塞桿向左移動(dòng)，變速的快慢由雙單向節(jié)流閥41來調(diào)節(jié)設(shè)定。當(dāng)活塞桿撞塊觸及行程開關(guān)，II擋變速完成，電磁鐵失電。液控單向閥42起保壓、固定位置作用。

(2)C軸變擋

當(dāng)C軸變擋時(shí)，電磁換向閥37的電磁鐵YV4a得電，壓力油經(jīng)換向閥進(jìn)入無桿油腔，推動(dòng)活塞桿向右移動(dòng)至行程終止。C軸連接，連接的速度由節(jié)流閥35調(diào)節(jié)。連接完成后電磁換向閥37失電，由于彈簧的作用閥芯回到中位，這時(shí)液控單向閥36關(guān)閉，起液壓鎖作用，防止C軸油缸活塞桿竄動(dòng)導(dǎo)致的連接不到位；當(dāng)C軸脫開時(shí)，電磁換向閥37的電磁鐵YV4b得電，壓力油經(jīng)換向閥進(jìn)入有桿腔，推動(dòng)活塞向左移動(dòng)至行程終止，C軸脫開，脫開速度由節(jié)流閥35調(diào)節(jié)。連接完成后電磁換向閥37失電，由于彈簧的作用，閥芯回到中位，這時(shí)液控單向閥36關(guān)閉，起到液壓鎖作用，防止C軸油缸活塞桿竄動(dòng)導(dǎo)致脫開而不完全。

(3)C軸消隙

當(dāng)C軸消隙時(shí)，電磁換向閥29的電磁鐵YV8a得電，壓力油進(jìn)入油缸無桿腔，推動(dòng)活塞桿向右移動(dòng)，當(dāng)壓力達(dá)到5 MPa時(shí)，壓力繼電器38發(fā)出信號(hào)，C軸消隙完畢，電磁換向閥29失電，液控單向閥40關(guān)閉，防止消隙不完全；當(dāng)C軸消隙后脫開，電磁換向閥29的電磁鐵YV8b得電，壓力油進(jìn)入油缸有桿腔，推動(dòng)活塞桿向左移動(dòng)，當(dāng)壓力達(dá)到2 MPa時(shí)，壓力繼電器39發(fā)出信號(hào)，C軸消隙脫開完成，電磁換向閥29失電。

(4)平衡電機(jī)油缸

在主運(yùn)動(dòng)時(shí)，平衡電機(jī)連接。電磁換向閥24的電磁鐵YV7a得電，液壓油經(jīng)過換向閥進(jìn)入無桿油腔，推動(dòng)活塞桿向右移動(dòng)至行程終止，使平衡電機(jī)和主運(yùn)動(dòng)連接，連接速度由節(jié)流閥22調(diào)節(jié)。連接完成后電磁換向閥24失電，由于彈簧的作用，閥芯回到中位，這時(shí)液控單向閥23關(guān)閉，起液壓鎖作用，防止平衡油缸活塞桿竄動(dòng)導(dǎo)致連接不到位；當(dāng)車削曲拐位時(shí)，平衡電機(jī)脫開，電磁換向閥24的電磁鐵YV7b得電，壓力油經(jīng)換向閥進(jìn)入有桿腔，推動(dòng)活塞向左移動(dòng)至行程終止，平衡電機(jī)與主運(yùn)動(dòng)脫開，脫開速度由節(jié)流閥22調(diào)節(jié)。連接完成后電磁換向閥24失電，由于彈簧的作用，閥芯回到中位，這時(shí)液控單向閥23關(guān)閉，起液壓鎖作用，防止平衡油缸活塞桿竄動(dòng)導(dǎo)致脫開不完全。

(5)花盤卡緊油缸

當(dāng)花盤夾緊放松時(shí)，電磁換向閥31的電磁鐵YV9a和換向閥46的電磁鐵YV1a同時(shí)得電，當(dāng)壓力達(dá)到壓力繼電器28設(shè)定的壓力時(shí)，SP12發(fā)訊，花盤夾緊，電磁鐵YV9a失電。由液控單向閥30和蓄能器20構(gòu)成保壓回路；當(dāng)保壓時(shí)間過長壓力降到壓力繼電器25設(shè)定的壓力時(shí)，SP4發(fā)出報(bào)警，電磁換向閥31的電磁鐵YV9a和換向閥46的電磁鐵YV1a再次同時(shí)得電。使壓力達(dá)到壓力繼電器SP12設(shè)定的壓力。如此循環(huán)直到夾緊油缸動(dòng)作完成。當(dāng)花盤夾緊油缸放松時(shí)，電磁換向閥31的電磁鐵YV9b得電，降至壓力繼電器25所設(shè)的壓力時(shí)，SP10發(fā)訊，認(rèn)為花盤放松到位。

2.3 主軸箱徑向軸承潤滑

供油由雙聯(lián)泵前泵10供油，由節(jié)流閥18調(diào)整流量大小，檢測(cè)由流量發(fā)訊器17發(fā)出，由溢流閥15設(shè)定安全壓力。主軸推力軸承與齒輪的潤滑檢測(cè)由流量發(fā)訊器32、34實(shí)現(xiàn)，潤滑量的大小由節(jié)流閥33調(diào)整。當(dāng)流量不足時(shí)，流量發(fā)訊器發(fā)出報(bào)警，這時(shí)需要停車檢查。

2.4 冷卻裝置

冷卻裝置是由單獨(dú)供油泵組5、吸油濾油器4和精濾油器6及油溫控制箱26組成。液壓油通過吸油濾油器4由泵組5打出，再經(jīng)精濾器過濾后送入油溫控制箱入口，經(jīng)油溫控制箱制冷后流回液壓站。使床頭箱流回的油液的溫度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，油溫保持恒定(油溫最大不超過45℃或溫升不超過20℃)，保證機(jī)床精度不受影響。

3 液壓油的使用及注意事項(xiàng)

(1)本機(jī)床液壓系統(tǒng)使用液壓油為L-HL46。

(2)機(jī)床液壓系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)保持液壓油清潔，防止金屬屑和纖維等雜質(zhì)進(jìn)入油液中。

(3)油箱中加入油液前，應(yīng)徹底清洗，且注入新油時(shí)必須過濾，過濾網(wǎng)的精度一般在5～10 μm，否則會(huì)影響液壓系統(tǒng)的性能及液壓泵的壽命。

(4)定期檢查油液質(zhì)量和油面高度。

(5)應(yīng)保證油箱內(nèi)油液的溫升不超過液壓油所允許的范圍，一般要求不能超過60℃，否則需檢查液壓油的冷卻系統(tǒng)。油溫過低時(shí)應(yīng)進(jìn)行油液預(yù)熱，使油溫逐步升高，當(dāng)溫度達(dá)到30℃以上，再運(yùn)行機(jī)器。

(6)液壓油在使用中主要檢測(cè)油品的外觀、粘度變化、色度變化、酸值變化、水分、雜質(zhì)、腐蝕等項(xiàng)目，定期檢測(cè)這些項(xiàng)目可提早發(fā)現(xiàn)問題，采取相應(yīng)措施，避免發(fā)生故障。

4 結(jié)語

數(shù)控重型曲軸旋風(fēng)機(jī)床適用于各種大型船用曲軸的加工，解決了大型異形件精加工的難題，可適用于各種大型船用半組合曲軸熱裝后的整體加工。是具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高精尖設(shè)備。預(yù)期市場(chǎng)及效益非?？捎^。