液壓傳動(dòng)在萬(wàn)能外圓磨床設(shè)備中應(yīng)用研究

李雙成 陳興媚

摘要： 在機(jī)械工程領(lǐng)域液壓傳動(dòng)有著舉足輕重的作用，尤其是實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化。本文通過對(duì)工程機(jī)械中萬(wàn)能外圓磨床工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)及為滿足短小零件快速磨削需要的工作臺(tái)抖動(dòng)油路、工作臺(tái)手動(dòng)與液動(dòng)相互切換及互鎖油路、砂輪架的快速進(jìn)給及退出油路、尾架頂尖的夾緊與松開油路、機(jī)床各部位潤(rùn)滑及絲杠螺母副間隙的消除油路做詳盡分析;并總結(jié)萬(wàn)能外圓磨床液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)于后期萬(wàn)能外圓磨床液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的升級(jí)、改造及創(chuàng)新設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。

Abstract： In the field of mechanical engineering， hydraulic transmission plays an important role， especially in realizing the automation of equipment. In this paper， the reciprocating motion of the worktable of the universal cylindrical grinder in construction machinery， the shaking oil circuit of the worktable to meet the needs of rapid grinding of short and small parts， the manual and hydraulic switching and interlocking oil circuit of the worktable， the rapid feed and exit oil circuit of the grinding wheel frame， the clamping and loosening oil circuit of the tailstock center The lubrication of each part of the machine tool and the elimination of the clearance of the lead screw nut pair are analyzed in detail; The structural characteristics of the hydraulic transmission system of universal cylindrical grinder are summarized， which has certain reference value and guiding significance for the upgrading， transformation and innovative design of the hydraulic transmission system of universal cylindrical grinder in the later stage.

關(guān)鍵詞： 萬(wàn)能外圓磨床;抖動(dòng)缸;砂輪;互鎖閥;啟停閥;進(jìn)給閥;絲杠螺母副;快動(dòng)閥;先導(dǎo)閥;液動(dòng)式換向閥

Key words： universal cylindrical grinder;shaking cylinder;grinding wheel;interlock valve;start stop valve;feed valve;lead screw nut pair;quick acting valve;pilot valve;hydraulic directional valve

中圖分類號(hào)：TG502.32 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-957X（2022）01-0071-05

0 ?引言

近年來，隨著科技的不斷進(jìn)步機(jī)械自動(dòng)化程度越來越高，許多手動(dòng)設(shè)備逐漸被自動(dòng)化設(shè)備所替代;自動(dòng)化設(shè)備不僅能大幅度降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，更重要的是生產(chǎn)效率高、加工出來的零件精度也遠(yuǎn)高于手工勞作。在工業(yè)生產(chǎn)中不同的設(shè)備根據(jù)其自動(dòng)化程度和原理上的差異又可分為：電氣自動(dòng)化、機(jī)械自動(dòng)化、氣壓自動(dòng)化、液壓自動(dòng)化、氣液組合自動(dòng)化、電液組合自動(dòng)化、電氣液組合自動(dòng)化等等;萬(wàn)能外圓磨床即是采用了強(qiáng)大的電液組合來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的自動(dòng)化的。這不僅大幅度提高了設(shè)備的利用率和零件的生產(chǎn)效率，更重要的是降低了零件的生產(chǎn)成本。對(duì)于萬(wàn)能外圓磨床來說，各部分的動(dòng)作主要是靠液壓傳動(dòng)來驅(qū)動(dòng)，因此要了解萬(wàn)能外圓磨床的具體工作過程，關(guān)鍵是液壓油路的理解和掌握;但若不能夠完全了解其內(nèi)部液壓油路的具體工作原理，就會(huì)給后期的使、用維護(hù)及改進(jìn)設(shè)計(jì)帶來困難，鑒于此，本文通過對(duì)設(shè)備的液壓油路具體動(dòng)作做詳盡描述（限于篇幅，電氣部分這里不做贅述），給后期設(shè)備的改進(jìn)設(shè)計(jì)及維護(hù)保養(yǎng)提供幫助。

1 ?外圓磨床概述

萬(wàn)能外圓磨床設(shè)備主要用于磨削回轉(zhuǎn)類零件的外圓柱面、外圓錐面或內(nèi)孔表面等，其磨削精度可達(dá)1-2級(jí)，表面粗糙度為T8-T10級(jí)[1]。為實(shí)現(xiàn)機(jī)床的自動(dòng)化和高效率化作業(yè)，要求機(jī)床能夠?qū)崿F(xiàn)：①工作臺(tái)的往復(fù)動(dòng)作，由于萬(wàn)能外圓磨床對(duì)磨削精度要求較高，一般磨床的往復(fù)進(jìn)給速度都不會(huì)太高，其運(yùn)動(dòng)速度要求控制在0.1-0.5m/min之間，能進(jìn)行無(wú)級(jí)調(diào)速[1]。為便于精修砂輪，要求機(jī)床低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)無(wú)爬行現(xiàn)象;工作臺(tái)在啟動(dòng)、停止時(shí)要迅速，換向時(shí)要平穩(wěn)無(wú)抖動(dòng)現(xiàn)象以及較高的換向精度，以滿足磨削階梯軸及孔的精度要求和防止造成加工事故。②砂輪架進(jìn)退要迅速，在磨削加工中，為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的高效安全生產(chǎn)，在裝拆工件時(shí)要求機(jī)床不僅能夠進(jìn)退迅速還要有較高的平穩(wěn)性，在測(cè)量工件時(shí)還要能實(shí)現(xiàn)高效的重復(fù)定位精度，內(nèi)圓磨削時(shí)要能夠鎖住不動(dòng)，保證操作安全[1]。③尾座頂尖的夾緊與松開，為了保證零件在磨削時(shí)的定位精度，機(jī)床采用液壓頂尖夾緊機(jī)構(gòu)對(duì)工件進(jìn)行夾緊與松開，為了保證安全，要求機(jī)床砂輪工作前頂尖先夾緊零件砂輪再進(jìn)入工作，磨削完畢后二者動(dòng)作則相反。④設(shè)備潤(rùn)滑，機(jī)床在V型導(dǎo)軌副、平面導(dǎo)軌副及滾珠絲杠螺母副等頻繁動(dòng)作的接觸處利用液壓系統(tǒng)進(jìn)行潤(rùn)滑，在保證零件磨削精度的同時(shí)也提高了機(jī)床使用壽命。

2 ?機(jī)床液壓油路工作原理

萬(wàn)能外圓磨床液壓油路的工作原理如圖1所示，該圖是整個(gè)外圓磨床實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作的核心，現(xiàn)分別敘述其控制動(dòng)作過程如下：

2.1 工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)回路

①工作臺(tái)右行。將開停閥右位接入系統(tǒng)，液動(dòng)式換向閥及先導(dǎo)閥均處于圖1所示右端位置時(shí)，油液進(jìn)入工作臺(tái)液壓缸右腔推動(dòng)工作臺(tái)右行;控制油路為：

進(jìn)油路：液壓泵供油→油路17→油路9→液動(dòng)式換向閥右位→油路15→工作臺(tái)液壓缸右腔;回油路：工作臺(tái)液壓缸左腔油液→油路37→油路13→液動(dòng)式換向閥右位→油路7→先導(dǎo)閥右位→油路4→開停閥右位→節(jié)流閥（b9）→油箱;此時(shí)工作臺(tái)液壓缸右行，速度由節(jié)流閥b9來調(diào)節(jié)。

②工作臺(tái)左行。當(dāng)工作臺(tái)液壓缸右行至預(yù)定位置時(shí)，其上的左擋塊撥動(dòng)與先導(dǎo)閥芯相連接的操縱桿，推動(dòng)先導(dǎo)閥閥芯左移，工作臺(tái)開始換向;先導(dǎo)閥閥芯在向左移動(dòng)過程中，閥芯中段右側(cè)芯錐a2將回油路閥口（油路7→油路4閥口）逐漸關(guān)小，使工作臺(tái)持續(xù)做減速制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的預(yù)制動(dòng);當(dāng)先導(dǎo)閥閥芯繼續(xù)向左移動(dòng)時(shí)，將右側(cè)油路3與油路8導(dǎo)通，先導(dǎo)閥閥芯最左側(cè)環(huán)槽將油路34及油路5同時(shí)接通回油箱，控制油路被切換，此時(shí)抖動(dòng)缸左側(cè)柱塞被接入油路系統(tǒng)中，驅(qū)使先導(dǎo)閥閥芯快速向左移動(dòng);其油路為：

進(jìn)油路：液壓泵供油→精密過濾器→油路1→油路33→油路3→先導(dǎo)閥左位→油路8→油路25→抖動(dòng)缸左腔;回油路：抖動(dòng)缸右腔油液→油路23→油路2→油路5→先導(dǎo)閥左位→油箱;先導(dǎo)閥閥芯在抖動(dòng)缸驅(qū)動(dòng)杠桿的作用下快速向左移動(dòng)實(shí)現(xiàn)閥芯快跳動(dòng)作。

2.2 換向回路

當(dāng)先導(dǎo)閥閥芯移動(dòng)一段距離之后，操縱液動(dòng)式換向閥的控制油路發(fā)生變換;其控制油路為：

進(jìn)油路：液壓泵供油→精密過濾器→油路1→油路33→油路3→先導(dǎo)閥左位→油路8→油路40→油路38→單向閥（c2）→液動(dòng)式換向閥右端;

回油路：液動(dòng)換向閥閥芯在左移過程中經(jīng)歷三次變換，實(shí)現(xiàn)閥芯實(shí)現(xiàn)第一次快跳→慢速移動(dòng)→第二次快跳，驅(qū)使工作臺(tái)液壓缸換向在預(yù)制動(dòng)后又經(jīng)歷了迅速制動(dòng)→停留→迅速反向制動(dòng)三個(gè)階段;即液動(dòng)式換向閥左端腔至油箱的回油路視閥芯的位置不同先后有三條線路，分別為：

①液動(dòng)式換向閥閥芯第一次快跳左移回油路：液動(dòng)式換向閥最左端閥腔中油液→油路10→油路5→先導(dǎo)閥左位→油箱。換向閥閥芯因回油通暢而迅速左移，實(shí)現(xiàn)閥芯的第一次快跳[2];當(dāng)液動(dòng)式換向閥閥芯右側(cè)閥錐（e2）逐漸快跳至關(guān)閉油路13→油路7回油口時(shí)，工作臺(tái)由預(yù)制動(dòng)轉(zhuǎn)向迅速制動(dòng);第一次快跳使換向閥閥芯中部臺(tái)階左移至閥腔沉割槽處（沉割槽寬度大于臺(tái)階寬度）致使工作臺(tái)液壓缸兩腔油液互通，工作臺(tái)停止運(yùn)動(dòng)[3]。

當(dāng)換向閥閥芯在壓力油的作用下繼續(xù)左移覆蓋油路41后，液動(dòng)式換向閥閥芯第一次快跳結(jié)束，閥芯隨即轉(zhuǎn)入慢速左移;此時(shí)，閥體左腔回油路改變?yōu)椋?/p>

②液動(dòng)式換向閥閥芯慢速左移回油路：液動(dòng)式換向閥最左端閥腔中油液→節(jié)流閥（b1）→油路10→油路5→先導(dǎo)閥左位→油箱;由于換向閥中間沉割槽寬度大于閥芯中部臺(tái)階寬度，因此閥芯在慢速左移的短暫時(shí)間內(nèi)，工作臺(tái)液壓缸兩腔繼續(xù)保持互通，即為上述工作臺(tái)在反向前端點(diǎn)保持短暫停留，其停留時(shí)間由節(jié)流閥（b1）調(diào)定，調(diào)節(jié)范圍為0～5S[4]。

當(dāng)換向閥閥芯在壓力油作用下左移到左側(cè)環(huán)槽將油路11與油路41連通時(shí)，使換向閥左側(cè)腔體中的油液變得暢通無(wú)阻，實(shí)現(xiàn)閥芯的二次快跳;此時(shí)液動(dòng)式換向閥左腔回油路變換為：

③液動(dòng)式換向閥閥芯第二次快跳左移回油路：液動(dòng)式換向閥最左端閥腔中油液→油路11→油路41→油路10→油路5→先導(dǎo)閥左位→油箱;與此同時(shí)主油路被切換;工作臺(tái)迅速反向啟動(dòng)向左運(yùn)行;至此工作臺(tái)的整個(gè)換向過程結(jié)束;液壓缸工作臺(tái)反向（左行）啟動(dòng);主油路為：

進(jìn)油路：液壓泵供油→油路17→油路9→液動(dòng)式換向閥左位→油路13→油路37→工作臺(tái)液壓缸左腔;

回油路：工作臺(tái)液壓缸右腔中的油液→油路15→液動(dòng)式換向閥左位→油路6→先導(dǎo)閥左位→油路4→開停閥右位→節(jié)流閥（b9）→油箱。

當(dāng)工作臺(tái)左行至預(yù)定位置碰到右擋塊時(shí)，先導(dǎo)閥閥芯在杠桿的驅(qū)動(dòng)下向右移動(dòng)重復(fù)上述換向過程，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的自動(dòng)換向（這里限于篇幅不再贅述，讀者有興趣可自行分析）。

2.3 工作臺(tái)手動(dòng)與液動(dòng)互鎖

為了在工作臺(tái)上裝卸零部件方便、快捷的需要，工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)除設(shè)置液動(dòng)方式之外還設(shè)置了手動(dòng)方式。如圖1所示，手動(dòng)方式是由手輪、齒輪、齒條等機(jī)構(gòu)組合而成。在手動(dòng)與自動(dòng)方式之間用互鎖缸和開停閥配合來實(shí)現(xiàn)二者相互切換;同時(shí)互鎖缸還可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)方式下工作臺(tái)在往復(fù)運(yùn)行時(shí)手輪鎖止不動(dòng)，有效避免了手輪旋轉(zhuǎn)傷人的危險(xiǎn)。在實(shí)際工作中二者需要相互切換時(shí)其具體過程為：

自動(dòng)方式：自動(dòng)方式下工作臺(tái)液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)由液壓油路來控制，具體過程見前述;當(dāng)開停閥右端位置接入系統(tǒng)時(shí)（圖1所示位置），互鎖缸無(wú)桿腔接入液壓系統(tǒng)，在液壓油的作用下推動(dòng)互鎖缸中活塞壓縮有桿腔中彈簧驅(qū)使齒輪Z1與Z2脫開嚙合，實(shí)現(xiàn)手輪鎖止;圖示情況下其鎖止油路為：手輪鎖止油路：液壓泵供油→油路17→油路9→液動(dòng)式換向閥右位（左位）→油路39→開停閥右位→油路12→互鎖缸無(wú)桿腔;手動(dòng)方式：當(dāng)開停閥左位接入系統(tǒng)時(shí)，互鎖缸無(wú)桿腔油液接回油箱，Z2在互鎖缸有桿腔彈簧的驅(qū)動(dòng)下上移至與Z1嚙合，接入手動(dòng)驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)方式;其次，當(dāng)開停閥左位接入系統(tǒng)時(shí)，工作臺(tái)液壓缸左、右兩腔油液互通而處于浮動(dòng)狀態(tài)，即實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)方式向手動(dòng)方式的切換，當(dāng)搖動(dòng)手輪即可驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)左右往復(fù)運(yùn)動(dòng);若要再次切換至自動(dòng)方式，只需將開停閥右位接入系統(tǒng)即可。

2.4 砂輪架實(shí)現(xiàn)快速進(jìn)給、退出

為了提高生產(chǎn)效率，節(jié)省加工時(shí)間，要求砂輪在磨削開始前能夠快速靠近零部件，在裝卸和測(cè)量工件時(shí)又要求砂輪能快速退回[5];砂輪架下方的螺母絲杠與快動(dòng)缸活塞桿相連接，并用快動(dòng)閥來控制其快速進(jìn)退[6];圖1所示狀態(tài)是將快動(dòng)閥左位接入系統(tǒng)，壓力油進(jìn)入快動(dòng)缸無(wú)桿腔，驅(qū)使砂輪架快速前進(jìn);則快速進(jìn)給油路為：

進(jìn)油路：液壓泵供油→油路17→油路19→快動(dòng)閥左位→油路22（油路C6）快動(dòng)缸無(wú)桿腔;

回油路：快動(dòng)缸有桿腔中油液→油路21→快動(dòng)閥左位→油箱;搬動(dòng)快動(dòng)閥手柄使換向閥右位接入系統(tǒng)，則壓力油進(jìn)入快動(dòng)缸有桿腔，砂輪架快速退回;則快速退回油路為：

進(jìn)油路：液壓泵供油→油路17→油路19→快動(dòng)閥右位→油路21（油路C5）快動(dòng)缸有桿腔;

回油路：快動(dòng)缸無(wú)桿腔中油液→油路22→快動(dòng)閥右位→油箱。

2.5 砂輪架的進(jìn)給

當(dāng)工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)停留時(shí)砂輪架可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)進(jìn)給;它主要由進(jìn)給閥操縱，經(jīng)進(jìn)給缸柱塞上的棘爪撥動(dòng)棘輪，再通過齒輪、螺母絲杠等傳動(dòng)副帶動(dòng)砂輪架運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)[7]。砂輪的周期進(jìn)給可通過選擇閥根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)雙向進(jìn)給、左進(jìn)給、右進(jìn)給和無(wú)進(jìn)給四種方式;下面詳細(xì)分析選擇閥處于不同位置時(shí)油路走向及砂輪進(jìn)給情況。

①雙向進(jìn)給油路。當(dāng)選擇閥雙向進(jìn)給油口接入系統(tǒng)（圖1所示狀態(tài)），工作臺(tái)液壓缸向右運(yùn)行至終點(diǎn)時(shí)，擋鐵撥動(dòng)換向撥桿驅(qū)動(dòng)先導(dǎo)閥閥芯左移，此時(shí)先導(dǎo)閥將控制油路切換，則各油路走向及砂輪進(jìn)給為：

進(jìn)給閥進(jìn)油路：液壓泵油液→精密過濾器→油路1→油路33→油路3→先導(dǎo)閥左位→油路8→油路40→油路38→油路42→油路26→節(jié)流閥b3→進(jìn)給閥左腔;進(jìn)給閥回油路：進(jìn)給閥右腔油液→單向閥（C4）→油路28→油路24→油路2→油路5→先導(dǎo)閥左位→油箱;驅(qū)使進(jìn)給閥閥芯右移;與此同時(shí)，液壓泵驅(qū)動(dòng)進(jìn)給缸拖動(dòng)砂輪的一次進(jìn)給油路為：砂輪一次進(jìn)給油路：液壓泵供油→精密過濾器→油路1→油路33→油路3→先導(dǎo)閥左位→油路8→油路40→油路38→油路42→油路26→油路27→選擇閥（雙向進(jìn)給）→油路（d1）→進(jìn)給閥→油路f→進(jìn)給缸右腔;推動(dòng)進(jìn)給缸閥芯左移，柱塞上棘爪撥動(dòng)棘輪旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，再通過齒輪等部件驅(qū)動(dòng)砂輪進(jìn)給一次;當(dāng)進(jìn)給閥閥芯繼續(xù)右移時(shí)堵住閥口d1而將閥口d2導(dǎo)通，此時(shí)進(jìn)給缸右端接回油箱，閥芯在左端彈簧力作用下右移，則進(jìn)給缸回油路為：進(jìn)給缸回油路：進(jìn)給缸右腔油液→油路f→進(jìn)給閥→油路d2→選擇閥→油路29→油路24→油路2→油路5→先導(dǎo)閥左位→油箱;進(jìn)給缸柱塞在彈簧力作用下通過棘輪、棘爪及螺母、絲杠驅(qū)動(dòng)砂輪復(fù)位，為下一次進(jìn)給做好準(zhǔn)備;

當(dāng)工作臺(tái)液壓缸反向左運(yùn)行至終點(diǎn)時(shí)，由于先導(dǎo)閥又將控制油路切換，則各油路走向及砂輪進(jìn)給為：

砂輪二次進(jìn)給油路：液壓泵油液→精密過濾器→油路1→油路33→油路34→先導(dǎo)閥右位→油路5→油路2→油路24→油路29→選擇閥（雙向進(jìn)給）→油路d2→進(jìn)給閥→油路f→進(jìn)給缸右腔;推動(dòng)進(jìn)給缸閥芯左移，柱塞上棘爪撥動(dòng)棘輪旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，再通過齒輪等部件驅(qū)動(dòng)砂輪實(shí)現(xiàn)二次進(jìn)給;與此同時(shí)，液壓泵里的油液在流向進(jìn)給缸的同時(shí)還流向進(jìn)給閥右腔，驅(qū)動(dòng)進(jìn)給閥油口變換;其油路為：

進(jìn)給閥進(jìn)油路：液壓泵油液→精密過濾器→油路1→油路33→油路34→先導(dǎo)閥右位→油路5→油路2→油路24→油路28→節(jié)流閥（b4）→進(jìn)給閥右腔;

進(jìn)給閥回油路：進(jìn)給閥左腔油液→單向閥（C3）→油路26→油路42→油路38→油路40→油路8→先導(dǎo)閥右位→油箱;進(jìn)給閥閥芯在液壓油的作用下左移;當(dāng)進(jìn)給閥閥芯繼續(xù)左移時(shí)堵住閥口d2而將閥口d1導(dǎo)通，此時(shí)進(jìn)給缸右端接回油箱，閥芯在左端彈簧力作用下右移，則進(jìn)給缸回油路為：

進(jìn)給缸回油路：進(jìn)給缸右腔油液→油路f→進(jìn)給閥→油路d1→選擇閥（雙向進(jìn)給）→油路27→油路26→油路42→油路38→油路40→油路8→先導(dǎo)閥右位→油箱;進(jìn)給缸活塞在彈簧力作用下通過棘輪、棘爪及螺母、絲杠驅(qū)動(dòng)砂輪再次復(fù)位。當(dāng)工作臺(tái)再次換向，又重復(fù)上述動(dòng)作。

②左進(jìn)給油路當(dāng)選擇閥左進(jìn)給油口接入系統(tǒng)中，工作臺(tái)在左端換向向右端運(yùn)行時(shí)，由于先導(dǎo)閥閥芯處于右位，則各油路走向及砂輪進(jìn)給為：

砂輪進(jìn)給油路：液壓泵油液→精密過濾器→油路1→油路33→油路34→先導(dǎo)閥右位→油路5→油路2→油路24→油路29→選擇閥T口;由此可見，當(dāng)工作臺(tái)向右運(yùn)行時(shí)，液壓泵所提供的油液在選擇閥處被阻斷，不能流入進(jìn)給閥和進(jìn)給缸，故砂輪不做進(jìn)給運(yùn)動(dòng);

進(jìn)給閥進(jìn)油路：液壓泵油液→精密過濾器→油路1→油路33→油路34→先導(dǎo)閥右位→油路5→油路2→油路24→油路28→節(jié)流閥b4→進(jìn)給閥右腔;

進(jìn)給閥回油路：進(jìn)給閥左腔油液→單向閥C3→油路26→油路42→油路38→油路40→油路8→先導(dǎo)閥右位→油箱;進(jìn)給閥閥芯左移。當(dāng)工作臺(tái)在右端換向向左端運(yùn)行時(shí)，由于先導(dǎo)閥閥芯處于左位，則各油路走向及砂輪進(jìn)給為：砂輪進(jìn)給油路：液壓泵供油→精密過濾器→油路1→油路33→油路3→先導(dǎo)閥左位→油路8→油路40→油路38→油路42→油路26→油路27→選擇閥（左進(jìn)給）→油路d1→進(jìn)給閥→油路f→進(jìn)給缸右腔;驅(qū)動(dòng)砂輪進(jìn)給一次。與此同時(shí)，液壓泵里的油液還流向進(jìn)給閥左腔，其油路為：

進(jìn)給閥進(jìn)油路：液壓泵供油→精密過濾器→油路1→油路33→油路3→先導(dǎo)閥左位→油路8→油路40→油路38→油路42→油路26→節(jié)流閥b3→進(jìn)給閥左腔;進(jìn)給閥回油路：進(jìn)給閥右腔油液→單向閥C4→油路28→油路24→油路2→油路5→先導(dǎo)閥左位→油箱;進(jìn)給閥閥芯在液壓油作用下右移，當(dāng)閥芯移至覆蓋油口d1的同時(shí)油口d2被打開，此時(shí)進(jìn)給缸右端接回油箱，閥芯在左端彈簧力作用下右移，則進(jìn)給缸回油路為：

進(jìn)給缸回油路：進(jìn)給缸右腔油液→油路f→進(jìn)給閥→油路d2→選擇閥（左進(jìn)給）→油箱;砂輪在進(jìn)給缸柱塞的作用下復(fù)位，為下一次進(jìn)給做好準(zhǔn)備;由上分析可知：只有當(dāng)工作臺(tái)左行時(shí)砂輪才進(jìn)給一次，工作臺(tái)右行時(shí)砂輪不做進(jìn)給運(yùn)動(dòng);若將選擇閥轉(zhuǎn)到其他位置，如右進(jìn)給，則只有工作臺(tái)右行時(shí)砂輪才進(jìn)給一次，若將無(wú)進(jìn)給閥口接入油口，則油路27、29均不能向進(jìn)給閥和進(jìn)給缸供油，砂輪無(wú)進(jìn)給;其兩過程不再詳述。另外，若想在砂輪磨削工件時(shí)改變砂輪進(jìn)給量的大小和進(jìn)給速度，只需調(diào)整圖1中棘輪、棘爪的擺動(dòng)角度和節(jié)流閥b3、b4的開口大小即可。

2.6 尾座頂尖夾緊與松開

由圖1所示可知，尾座頂尖是靠彈簧力作用來夾緊工件的，在工作中為安全起見只有砂輪處于后退位置時(shí)才允許頂尖松開[8]，且退回由尾座液壓缸來實(shí)現(xiàn)，通過腳踏式尾座閥操縱，當(dāng)快動(dòng)閥右位接入系統(tǒng)，踏下腳踏式尾座閥時(shí);其控制油路為：

尾座松開油路：液壓泵油液→油路17→油路19→快動(dòng)閥右位→油路20→腳踏式尾座閥右位→尾座液壓缸無(wú)桿腔→頂尖退回;若松開腳踏式尾座閥，則頂尖在彈簧力的作用下伸出，尾座液壓缸與主油路脫開，其油路為：

尾座夾緊油路：尾座頂尖在彈簧力的作用下伸出夾緊工件，并在杠桿的作用下驅(qū)動(dòng)尾座液壓缸活塞桿下行;尾座液壓缸無(wú)桿腔油液→腳踏式尾座閥左位→油箱;值得說明的是，當(dāng)快動(dòng)閥右位接入系統(tǒng)，同時(shí)又踩下腳踏式尾座閥使其右位接入系統(tǒng)時(shí)，這時(shí)系統(tǒng)壓力油同時(shí)進(jìn)入快動(dòng)缸左腔和尾座液壓缸無(wú)桿腔，由于快動(dòng)缸左腔直接接油箱，而尾座液壓缸需克服頂尖彈簧彈性力才能驅(qū)動(dòng)尾座頂件退回，因此快動(dòng)缸拖動(dòng)砂輪架退回的液壓力遠(yuǎn)小于頂尖的彈簧力。因此，只有砂輪架完全退出后，系統(tǒng)油液壓力進(jìn)一步升高，才能將尾座頂尖退回，避免了砂輪沒有完全退出頂尖即先退回的危險(xiǎn)。當(dāng)快動(dòng)閥處于左位時(shí)，由于尾座液壓缸無(wú)桿腔和快動(dòng)缸左腔直接油箱，因此在砂輪做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，即使誤踩下腳踏式尾座閥，由于尾座液壓缸無(wú)桿腔無(wú)油液供給，尾座頂尖也不會(huì)退回，保證砂輪在進(jìn)給磨削工件時(shí)安全可靠。

2.7 工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)抖動(dòng)

當(dāng)被加工零件表面寬度與與砂輪寬度相近時(shí)，為了提高磨削效率和砂輪的耐用度，工作臺(tái)做高頻率（100～150次/min）、短距離（1～3mm）的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，即為抖動(dòng)[9]。將兩個(gè)換向擋塊之間的距離調(diào)的很近，使先導(dǎo)閥撥桿處于垂直位置，當(dāng)工作臺(tái)左右移動(dòng)時(shí)，擋塊帶動(dòng)杠桿使先導(dǎo)閥閥芯向右或向左開閉處于極限狀態(tài)，控制油路迅速接通又迅速關(guān)閉，同時(shí)將節(jié)流閥b1和b2的閥口開至最大，當(dāng)先導(dǎo)閥快速度移動(dòng)的同時(shí)，換向閥也快速移動(dòng)至終點(diǎn)，換向無(wú)停留，完成快速換向，如此反復(fù)，工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)快速抖動(dòng)。

2.8 砂輪架螺母絲杠間隙消除油路

如圖1所示，當(dāng)壓力油從液壓泵經(jīng)過油路進(jìn)入到砸缸油腔時(shí)，砸缸柱塞頂緊砂輪架，驅(qū)使螺母與絲杠之間牙型的前側(cè)面始終緊貼，消除螺母絲杠間隙，使砂輪架快速重復(fù)定位精度得到保證[10]。其液壓油路為：

砂輪架螺母絲杠間隙消除油路：液壓泵油液→精密過濾器→油路1→固定節(jié)流閥（b8）→節(jié)流閥（b7）→油路32→油路18→砸缸。

2.9 壓力測(cè)量

在圖1所示的液壓油路中，系統(tǒng)各處壓力可通過調(diào)節(jié)壓力測(cè)量閥和壓力表測(cè)量。當(dāng)壓力測(cè)量閥右位接入系統(tǒng)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)潤(rùn)換系統(tǒng)多處壓力的測(cè)量，當(dāng)其閥孔中位接入系統(tǒng)時(shí)，壓力表接油箱不測(cè)量油液壓力，當(dāng)壓力測(cè)量閥左位接入系統(tǒng)時(shí)測(cè)量系統(tǒng)主油路油液壓力（參見圖1中兩個(gè)P1）。

2.10 潤(rùn)滑油路

對(duì)于圖1所示的外圓磨床由于其工作壓力較低，可將液壓泵輸出的油液經(jīng)油管、節(jié)流閥等輸出給需要潤(rùn)滑的機(jī)床部位，故不必單獨(dú)再設(shè)潤(rùn)煥油路;由圖1所示可知，液壓泵輸出的部分油液通過潤(rùn)滑穩(wěn)定器，經(jīng)固定節(jié)流閥b8降壓后分別輸送至平面導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副及V型導(dǎo)軌副等各處進(jìn)行潤(rùn)滑，潤(rùn)滑油液的壓力值由溢流閥2的開啟壓力控制;則各處潤(rùn)滑油路分別為：

V型導(dǎo)軌副潤(rùn)滑潤(rùn)路：液壓泵油液→精密過濾器→油路1→潤(rùn)滑穩(wěn)定器中的固定節(jié)流閥（b8）→油路30→可調(diào)節(jié)流閥（b5）→V型導(dǎo)軌副;

平面導(dǎo)軌副潤(rùn)滑油路：液壓泵油液→精密過濾器→油路1→潤(rùn)滑穩(wěn)定器中的固定節(jié)流閥（b8）→油路30→可調(diào)節(jié)流閥（b6）→平面導(dǎo)軌副;

滾珠絲杠螺母副潤(rùn)滑油路：液壓泵油液→精密過濾器→油路1→潤(rùn)滑穩(wěn)定器中的固定節(jié)流閥（b8）→可調(diào)節(jié)流閥（b7）→油路32→滾珠絲杠螺母副;當(dāng)潤(rùn)滑系統(tǒng)油液壓力過大達(dá)到溢流閥2開啟壓力時(shí)，其油路為：

潤(rùn)滑系統(tǒng)卸荷回路：液壓泵油液→精密過濾器→油路1→潤(rùn)滑穩(wěn)定器中的固定節(jié)流閥（b8）→油路30→溢流閥2→油箱。

3 ?萬(wàn)能外圓磨床液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

從上述萬(wàn)能外圓磨床工作原理分析可知：其液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為：

①液壓系統(tǒng)采用先導(dǎo)閥與液動(dòng)式換向閥組合的換向回路，使工作臺(tái)能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)制動(dòng)、終制動(dòng)、端點(diǎn)停留、反向啟動(dòng)的換向過程，在精度和換向性能方面滿足了萬(wàn)能外圓磨床的工作要求，同時(shí)采用抖動(dòng)缸來控制工作臺(tái)抖動(dòng)，使外圓磨床的磨削范圍得到大幅度提升[11]。

②工作臺(tái)采用雙出桿式液壓缸驅(qū)動(dòng)，保證了工作臺(tái)雙向移動(dòng)速度的一致性，同時(shí)還可以節(jié)約成本，減少機(jī)床的占地面積[12]。

③工作臺(tái)的左右移動(dòng)可實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和液動(dòng)相互轉(zhuǎn)換，大大提高了工作臺(tái)操作的靈活性，砂輪的進(jìn)給、退出、尾座頂尖的進(jìn)給、退出等都是靠液壓傳動(dòng)或彈簧來驅(qū)動(dòng)，自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)效率高、降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度;但機(jī)床的液壓油路較復(fù)雜，制造成本較高，使機(jī)床在日常使用中維護(hù)較困難，保養(yǎng)費(fèi)用也較高。

④由于機(jī)床的壓力較低，無(wú)需單獨(dú)設(shè)置潤(rùn)滑系統(tǒng)，靠自身液壓系統(tǒng)回路即可實(shí)現(xiàn)機(jī)床潤(rùn)滑，降低了機(jī)床的制造成本，節(jié)約機(jī)床的占地空間。

4 ?結(jié)語(yǔ)

萬(wàn)能外圓磨床液壓傳動(dòng)系統(tǒng)是磨床動(dòng)力的主要來源，也是實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化的有效途徑之一，文章通過對(duì)萬(wàn)能外圓磨床液壓傳動(dòng)系統(tǒng)油路詳細(xì)分析得出結(jié)論：通過合理的油、氣路設(shè)計(jì)，將不同液、氣壓元器件有機(jī)組合不僅能夠讓機(jī)械零部件實(shí)現(xiàn)既定的簡(jiǎn)單動(dòng)作，如：工作臺(tái)液壓缸的左行、右行、快跳、工作臺(tái)手動(dòng)與液動(dòng)的相互轉(zhuǎn)換等，還可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械零部件的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)，如：將先導(dǎo)閥、液動(dòng)式換向閥、行程開關(guān)等部件進(jìn)行組合聯(lián)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的高速往復(fù)抖動(dòng)和各機(jī)械零部件的順序動(dòng)作，如：通過先導(dǎo)閥、液動(dòng)式換向閥、選擇閥、進(jìn)給閥、進(jìn)給缸、棘輪、棘爪、螺母絲杠等部件的組合可實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)、砂輪、頂尖等零件的順序動(dòng)作。同時(shí)，通過萬(wàn)能外圓磨床液壓油路系統(tǒng)工作原理的系統(tǒng)性分析可知：若要實(shí)現(xiàn)機(jī)械零部件的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)、以及多部件的聯(lián)合動(dòng)作，就要涉及多液（氣）壓元器件的組合聯(lián)動(dòng)問題，故液（氣）壓油（氣）路相對(duì)較復(fù)雜，在設(shè)計(jì)相關(guān)油、氣路的液、氣壓系統(tǒng)之前不僅要充分了解各元器件具體作用，還應(yīng)多掌握已搭建成功的復(fù)雜液、氣壓系統(tǒng)的工作原理。因此，了解前述萬(wàn)能外圓磨床液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理，對(duì)于獨(dú)立開發(fā)、設(shè)計(jì)和搭建新的復(fù)雜油、氣路液壓系統(tǒng)具有一定的實(shí)際指導(dǎo)意義。

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