组合机床液压系统性能分析及改造.pdf

2 0 1 4年 4月 第 4 2卷 第 8期 机床与液压 MACHI NE T0OL HYDRAUL I CS Ap t ． 2 0 1 4 Vo I _ 4 2 No ． 8 DO I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 13 8 8 1 ． 2 0 1 4 ． 0 8 ． 0 5 3 组合机床液压系统性能分析及改造 李现友 1 ．包头职业技术学院，内蒙古包头0 1 4 0 3 0 ； 2 ．北京科技大学，北京 1 0 0 0 8 3 摘要简要介绍组合机床功能，针对机床在应用中出现的问题，分析其原因，提出了液压系统改造的方案。改造后的 液压系统在实际使用中达到了很好的效果，为专机相关类设计提供了参考。 关键词组合机床；变夹紧力；液压系统改造 中图分类号 T H1 3 7 文献标识码 B 文章 编号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 481 6 3 2 组合机床是 以大量 的通用部件 为基础 ， 配 以少量 的专用部件所组成的专用机床 ， 以实现对一种或几种 零件按预先确定的工序进行高效加工的专用设备⋯， 在各行各业的装备制造中极为常用。结合某组合机床 应用中出现的问题 ，对现有机床的液压系统进行了改 进 。 1 机床的功能介绍 该机床为车削专用床 ，主要能完成车削和镗削的 功能，如果把动力头和卡具进行更换还能完成钻孔和 部分 的铣 削 功能 。其 液压 系统 如 图 1 所 示 ，送 进 缸 5 ． 1和5 ． 2分别完成沿 轴和 y轴的直线运动，并要 求有快进、一工进、二工进的3 级调速功能。夹紧缸 6为与旋转动力箱配合使用的专用六爪液压夹具。此 机床加工对象为工程用车专用的焊接式薄壁部件， ， 经 过长期的摸索发现 在加工过程中如果使用统一的夹 紧力 ，会由于后期镗削孔后的零件壁变薄使受夹部位 变形 ，达不到圆度的要求。所以系统采用 3级夹紧力 的设计 。 图 1 组合机床液压系统图 2 机床主要运动及 实现方式 机床在设计时 、y向的主运动都考虑了三级调 速。但是在实际应用中要根据实际加工零件的特点， 调整 、】 ， 向的运动速度和先后顺序，并且根据行程 传感器的设置使主运动可以实现多次的径向进给。为 了加快工作效率 ，只要改变 P L C运行程序也可以方 便地控制两个方向同时动作。系统的快速运动采用差 动连接的方式 。工进采用回油节流调速系统，产生 的被压使运动更加平稳。夹具的夹紧采用蓄能器和多 级远程控制先导式溢流阀组成的调压系统，主泵源系 1 一定量泵 2 ． 1 、2 ． 2 一三位四通换向阀 3 ． 1 、3 ． 2 、3 ． 3 、3 ． 4 一两位三通换向阀 4 ． 1 、4 ． 2 、4 ． 3 、4 ． 4 -- 单向调速 阀 5 ． 1 、5 ． 2 一工进缸 6 _ - 夹紧缸 7 一两位四通 换向阀 8 一蓄能器 9 一远程调压阀 1 O 一单行 阀 1 1 --顺序阀 l 2 一先导式溢流阀 统会在每个循环之后给蓄能器冲液 ，达到夹紧所需 的最高压力，冲液 的过程依靠 P L C进行时间控制 ， 没有采用压力传感的形式。在系统设计中使用 了顺 序阀，其主要的功用是当工件处于夹紧状态 ，而此 时主运动 需要 的工作压力低于夹具所需 的夹 紧力 时 ，防止蓄 能器液压 油 回流到 主运 动 缸 ，而造 成夹 紧力下降。 3 运行中存在的问题 1 原来 的机床采用的是由先导式溢流阀 9组 收稿 日期 2 0 1 3 0 4 0 7 作者简介李现友 1 9 8 l 一 ，男，博士研究生 ，主要从事液压技术教学科研工作。E ma i l 5 3 0 2 0 9 0 7 1 q q ． c o m。 1 6 4 机床与液压 第 4 2卷 成的远程三级调压系统 ，基本能满足生产的要求 。 但是随着新产品的引入，产品在加工过程中对三级夹 紧力值的要求发生了变化 ，导致在每一种新产品的加 工之前 ，都要重新对三级压力进行调整 ，这种调整不 仅浪费了大量的工时，而且由于设备操作者调试的精 度各不相同，导致各组夹紧力略有不同，从而导致产 品的合 格率 明显下 降。 2 设备的主运动主要由 轴和 l ， 轴的直线运 动组成 ，且多数情况为沿一个方向运动到位静止后 ， 再沿另一方向进行进给运动。通过测量加工后零件发 现被加工孔的圆柱度达不到要求，呈现喇叭13 状。 3 设备在长时间使用后，发现有油温过高 的 现象。 4问题的分析及解决方案 针 对上述 产 品 出现 的 问题 和 液压 系 统 出现 的现 象 ，结 合液压 系统设计及 现场生产情况 ，分析主要原 因如下，并将液压系统做了相应的改进，改进后的液 压系统如 图 2所示 。 图 2 改进后 的液压系统图 1 针对 多变化 的三 级压 力调 整 ，去 除 了原来 的远程控制三级先导式溢流阀，而采用比例减压阀代 替 。对 于多级压力调整 ，比例溢流 阀也可 以达到这 种效果 。针对此机床如果采用 比例溢流 阀，每次 由最 高压变成最低压时会有大量的油液从蓄能器经溢流阀 溢流，造成能量损失 ，并且连续的冲液也会加大蓄能 器的疲 劳。 2 被加工件圆柱度不达标的原因主要是 由于 主运动定位不精确造成。虽 然液压 系统设计 中使 用了 三位 四通 换 向阀 2 ． 1 、2 ． 2的 “ 0” 型 自密封 的 中位 机能 ，但是这 种滑阀式的密封效果 不好 ，会存在泄漏 现象 ，当一个方 向的运动静 止 、另一方 向做进 给运动 时 ，避免不了 由于切削分力的作用和振动等原因使静 止方 向液压 缸受 力 ，受 力导 致 的泄 漏使 缸定 位不 精 确，这是产品圆柱度不合格的主要原因。系统改造中 加入双 向液压锁 ，保 证某方向滑台处于静 止时不会因 为泄漏而 发生 偏移 。相应 的 三位 四通 换 向阀选 择 为 “ Y ” 型机能 。 3 系统采用了定量泵的形式。虽然组合机床 的压力不高 ，流量也不是很大，但是在真正使用 中， 由于快进和工进 的速度相差太大 ，导致系统在工进 中 出现流量大量溢流 、少量工作 的现象 ，如果机床长期 处 于工作状态会 由于溢流造成大量 的能量 损失。采用 双泵供油，一个为高压、小流量限压式变量叶片泵， 另一个 为大流量 、低压齿轮泵 ，工进 时 ，对 大流量泵 卸荷 ，只有高压小流量泵工作 ，实现节能。 5结束语 改进后的液压系统图 ，在造价方面 由于采用 比例 减压阀、引入新泵源 、加入液压双向锁的原因有所提 高，但是只要将系统的 P L C程序根据不同加工件设 定好，就可以不用进行繁琐的压力调整，很好地适应 了产品的频繁更换 ，并且系统能够很好地保证加工精 度和达到节能的 目的 。 参考文献 【 1 】 狄景微． 一种组合机床液压系统设计 [ J ] ． 液压气动与 密封 ， 2 0 1 2 8 2 62 8 ． 【 2 】 邓加尊， 何国金． 组合机床液压与电气系统的整体优化 设计[ J ] ． 装备制造技术， 2 0 0 5 4 2 4 2 7 ． 【 3 】 左建民． 液压与气压传动【 M] ． 北京 机械工业出版社， 2 01 0 1 211 23． 【 4 】 周进民． 一台组合机床双夹紧力液压系统的设计 [ J ] ． 内燃机 ， 2 0 0 2 4 3 6 3 8 ． 【 5 】 成大先． 机械设计手册 [ M] ． 5版． 北京 化学工业 出版 社 ， 2 0 0 8 2 2～1 8 2 ．