數(shù)控車床液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析

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(lái)，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(kāi)回路、刀塔鎖緊和換位回路、卡盤松開(kāi)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(guò)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(guò)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(guò)節(jié)流進(jìn)行調(diào)速，優(yōu)化液壓系統(tǒng)流程，液壓油流過(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)濾器、空氣濾清器、高壓葉片泵等組成。通過(guò)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(kāi)、夾緊

在數(shù)控車床運(yùn)行的過(guò)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，確保可靠夾持工件，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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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〕