S1—247型曲轴主轴颈车床液压系统的改进设计-.pdf

S 1 2 4 7型曲轴主轴颈车床 液压系统的改进设计 辽宁五 一八 内燃机配件有 限公 司 丹东1 1 8 0 0 9 张晓字王毅 曲贵龙 我公司是生产锻钢 曲轴 的专业厂，拥有 2 3条曲 轴生产线，年生产各种型号锻钢 曲轴 6 O万根。由于 现有的老曲轴生产线个 别生产设备老化 ，生产效率 低下。已经满足不 了产 品的生产工艺和产量等各 方 面的要求 ，严重制约了现代生 产的发 展需要 。所以 对老化的生产设备进行技术改造是改善生产工艺条 件 ，提高生产效率和经 济效益 ，提 高产品质量和生 产设备利用率的重要手段。因此 ，我们对 生产线 上 的3台老式 S 1 2 4 7型曲轴主轴颈车床的液压系统进 行了技术改造，取得了良好的技术效果。 1 ．机床性 能 S 1 2 4 7型曲轴主轴颈车床是用于粗车曲轴各主 轴颈及大小头外圆直径表面的专用机床。机床采用 多刀切削，左 、右刀架 分别进 给 ，在 一次装 夹 中， 可以将曲轴的所有主轴颈及大小头外 圆直径表面全 部加工完成。 机床采用中央传 动的方式对 曲轴进行加工 ，在 机床 中央传动的大齿轮内孔 中，安装有机床的夹具。 曲轴 由夹具定位 、夹紧 ，左 、右两端床头 和床尾顶 尖通过曲轴两端 中心孔顶紧曲轴 ，夹具带动 曲轴旋 转，成型刀具在各主轴颈及大小头外 圆直径表面进 行横 向切削。机床 的进给运动 采用液压 传动 ，左、 右进给液压缸分别通过齿轮 、齿 条带动上 、下 4个 刀架 的刀具 运 动 。在 切 削 过 程 中，右 刀 架 的 刀 具 先 进行切削，待右刀架刀具切削完毕 后，左刀架的刀 具再进行切削。进给液压缸 的动力 由机床的液压系 统供给，调整改变油箱操纵板上的 3个 调速阀的供 油量 ，可以改变刀具 架 的进给量。在机床 的一 个循环周期 中，左 、右刀具 架 都有 3种不 同的 可调进给量，以满足加工过程 中，曲轴 不同加 工部 位对进给量的不 同要求。这个过程 的变换 ，在机床 务与维绉 ．J L 口 “咖me nt a n d Mai nWn a nc e 的工作循环过程 中是 自动进行的。机床的床头顶尖 和床尾顶尖，通过 曲轴 的中心孔顶紧曲轴 的运动是 靠液压马达，通过丝杠螺母带动床头和床尾 的套筒 来完成的。而曲轴 的轴 向定位 ，是 由安装在床头和 床尾上套筒 的顶尖运动来实现的。通过床头和床尾 顶尖的先后动作 顺序 ，使 曲轴 中间定位 主轴径上 ， 挡宽的两个侧 面中的一个轴 向定位面 前道工序 已 经加工完 ，可 以先定位 靠紧在夹具 的轴 向定 位面 上 ，这样就实现了曲轴的轴 向定位。 2 ．原机床在使用 中存在的问题 在曲轴的机械加工过程中 ，S 1 2 4 7型曲轴主轴 颈车床是用来加工曲轴各主轴颈 除中间主轴颈外， 因为在工艺编制时，中间主轴颈已经在前一道工序 中加工完 ，需要 以该 主轴颈外圆及挡宽侧面 凸肩和 曲轴大小两侧端面 中心孔来进行定位 以及夹紧 的 专用机床。由于定位 、夹 紧等动作顺序时 间上 的变 化 ，所以要求液压缸 、液压马达 的动作顺序必须准 确可靠 ，由于该机床液压元件 的选用和系统的设计 和动作循环都不尽合 理，致使机床故障频繁，造成 曲轴在生产工序加工过程 中，产 品达不到生产 工艺 尺寸要求 ，甚至造成工序废 品，严重地 影响了产 品 质量和 日常生产工作组织的正常进行。 1 刀架动作循环设计不合理。首先是右 刀架 先进给进行切 削加工 ，完成工序加工后 ，左刀架再 开始进给进行切削加工 ，这种左 、右刀架分别进给 加工的设计理念 ，造成该工序加工工时过长，生产 效率低下，达不 到生产线 各工序 生产节拍 的要求 ， 是生产线上的瓶颈工序 ，满足不了产量需要 。 2 许多液压控制元件采用的是老式控制板式 连接方式 ，配管的结构错综复杂 ，各种管接头较多 ， 而且漏油严重 ，造成维修困难。 参 磊 ⋯ 荔 8 5 ” ，，，e rd ，W lo ∽ “ 仉 cj洲 设备s维修 上 口 me nt a n d M a i n t e n an c e 3 有的液压控制元件结构陈 旧，还有许多液 压控制元件是机床生产厂 自制 的组合非标准件，并 且是采用交流电磁换向阀，控制 电压为 1 2 7 V，当电 压不稳波动 5 ％时 ，就会产生误动作 ，因为是 自制 非标准件 ，现在已经无法买到维修配件了。 4 床头和床尾顶尖顶紧曲轴用的液压马达， 以及锁紧床头和床尾套筒的液压缸相互 间动作顺序 不协调，保证不了曲轴在夹具 中定位 、夹紧的动作 顺序准确可靠 ，满足不了目前生产工艺要求。 5 液 系统存在 着压力不稳定 的问题，左、 右刀架进给液压缸的工作压力不足 ，造成成型车刀 在进给工作时，走走停停 ，甚至有时不吃刀。 6 Y B一 4 0 ／ 4双联叶片泵使用寿命较短，故障 频繁 ，维修次数太多。 7 液压系统存在着温度升高的问题 ，在温度 较高的夏季 ，甚至无法进行正常工作。 3 ．改进设计的方法及措施 针对上述存 在的一些问题，采用 以原机床的主 要技术性能为改进设计依据 ，对 S l一2 4 7型曲轴主 轴颈车床 的液压 系统和 电气系统进行 了改进设 计。 改进设计后的液 压系统 原理图如附图所示 ，电磁铁 动作循环如附表所示。 S 1 2 4 7 曲轴主轴颈车床液压原理网 1 、 2 0 ． 过滤器2 双联叶片泵3 电动机4 ．温控器5 ．溢流阀6 ．单向阀7 ． 液动顺序阀8 、 9 、1 0 、1 1 、1 2、1 5 、1 6 、2 1 ．电磁换向阀 l 3 压力表开关1 4 ． 压力表1 7 、1 8 、1 9 ． 温度补偿调速阀2 2 ．单向行程节流阀2 3 、2 4 、 2 5 ． 单向减压阀2 6 、 2 7 ．左、有顶尖锁紧液压缸 2 8 ．刹车液压缸2 9 、3 O ．左 、右顶尖电动机3 1 、3 2 ．左 、右刀架液压缸 电磁铁状态表 程序 名称 l D T 2 D T 3 D T 4 D T 5 D T 6 D T 7 D T 8 D T 9 D T l O D T l l D T 0 原位 1 左 、右刀架快进 2 I 进 3 Ⅱ进 4 Ⅲ进 5 光车 6 快退 7 右顶尖进 8 右顶尖退 9 左顶尖进 l O 左顶尖退 左 、右顶尖锁紧 1 2 刹车 1 针对原机床左 、右刀架分别进给，生产效 率低，满足不 了生产节拍要求 的问题。我们重新设 计了电气线路 ，还将左 、右进给液压缸分别通过齿 8 6 ； 参 磊 工 。 冷 加 轮、齿条带动上 、下 4个刀架的刀具运动，改进设 计为左 、右进 给液压缸通 过齿 条带动 的齿轮 ，用 同 下转第9 3页 法来提高 自己的操作技能水平。 方法一可 以就 零件 的轮 廓编 出精加工程 序， 单独保存成另外的一个程序。调整刀补去直接 执行 这个程序 ，这样不用再去很麻烦地循环执行 G 7 1程 序，可以大大减少空刀的时间 ，提高加工效率。但 是需要再去编写一个程序，稍显麻烦。 方法二 在编程序时可 以用跳步指令将 G 7 1循 环指令跳过去 ，直接执行零件精加工程序 ，这样也 可以跳过复杂的 G 7 1循环 ，减少空 刀时间。此 时应 该注意每次执行调整刀具参数后 ，加工程序时必须 按下控制面板上的 “ 跳步”按键 。 方法三 可以通过直 接操作的方式来跳过 G 7 1 循环。首先通过测量后 ，将补偿结果通过 “ 刀具补 偿”界面对刀具进行 、z向位置补偿 ，之后的具体 操作步骤为 1 操作 面板上 的单段按键按下，接下来 依次 按 “ 循环起 动”按键 ，直 到程序运行 到 “ G 0 0 X 4 6 Z 2 ； ” 步 。 M 烹 化 2 下一步操作 步骤为编辑一 P R G 程序 一P a g e D o w n按键 ，将执行程 序段 翻到 G 7 0程序段 处 。 3 再一步 自动一循环起动 注意此时机床 是以前程序执行的状态 ，主轴是运转的 。这样操作 即可跳过 G 7 1程序段，而直 接执行精加工 程序段。 这样操作很 简便 、快捷。但要注 意每次运行 G 7 0 之前将刀架通过单段执行的方式要定位到 G 7 1之前 的 G O 0快速定位的位置上 ，要不然系统就会 找不到 原来的坐标系 ，从而会产生扎刀等意想不到的后果。 3 ．结语 针对编程之后在实际操作加工过程 中，熟练 的 操作技能与方法是提 高加工效率非 常有效的手段。 综合上述三种操作方法 ，我认为第三种方法在操作 过程中很方便 、实用 ，也是操作者操作技能与对机 床熟悉程度 的体现。熟练掌握 了机床 的特点就能在 编程与操作运用中灵活 自如 ，达到事半功倍 的效果。 MW 收稿 日期 2 0 1 0 1 2 2 5 上接第 8 6页 一 个花键轴把左 、右两个 齿轮联 接在一 起，从而保 证左 、右刀架 同步进 给，同步退 回；同时把原来 分 别用于控制左 、右刀架液压缸进 给的 自制三位四通 电磁换 向阀，更换成一个二位二通 电磁换 向阀，这 样就保证了左 、右刀架，同时进行切削加工时 的 I 工进 、Ⅱ工进 、Ⅲ工进 的速度实现 同步调整 ，提高 了生产效率，满足了生产线上生产工艺节拍的要求 。 2 我们根据 S 12 4 7型啦轴 主轴颈车床液压 系统在多年使用中存在的问题，改用 自行设计的液 压阀板进行连接，并选用标准的液压控制元件，这 样可以减少泄漏 ，并且容易维修。 3 将交流电磁换 向阀，全部更换为标准的直 流电磁换向阀，控制电压 2 4 V，并且购买品牌产品以 保证工作安全、可靠 。 4 床头和床尾顶尖使用 的液压马达 ，原设计 是用一个 三位 四通交 流电磁换 向阀同时控制动作 ， 改成床头和床尾顶尖使用 的液压马达 ，分别 由两个 三位 四通直流电磁换 向阀单独控制动作 ，用来锁紧 床头和床尾套筒用 的锁紧液压液压缸。原设 计是两 个二位四通交流电磁换 向阀分别控制动作 ，改成 由 一 个二位四通直流电磁换 向阀同时控制两个锁紧液 压缸动作 ，以保证曲轴定位、夹紧及锁紧动作顺序 安全可靠。 5 刀架进给液压 缸的工 作压力 不足，经过仔 细分析并拆开组合阀 ，发现其 中 自制的二位 四通交 流电磁换 向阀磨损泄漏严重。所 以改用 了标准 的二 位四通直流电磁换向阀，以保证液压缸的工作压力 。 6 拆下 YB一 4 0 ／ 4双联叶片泵 ，发现叶片之间 杂质 太多 ，污染严重 ，使 叶片泵 过早损坏 。因此 ， 我们在吸油 口处增加 了过滤器 ，并将 油箱 、油管清 理干 净 ，重 新装 配 。 7 重新设计并计算液压站所需的容量，增加 散热面积，并在 液压站 内增加 了水冷却装置 ，以降 低油液的工作油温。 4 ．改进设计后 的实际效 果 S 1 2 4 7型曲轴主轴颈车床的液压系统和电气系 统通过技术改造后 ，经过安装 、调试 和近两年多 的 实际生产考核，液压系统和 电气系统稳定可靠，液 压缸和液压马达 各种动作顺序协调 ，满足 了曲轴生 产线上加工工艺 的要求 ，提高 了产 品质量和生产效 率，并且改进设计 的结 构合理 ，维修简单方便 ，受 到了生产线上操作人员的欢迎。MW 收稿 日期 2 0 1 0 1 2 1 6 参磊 ～ 9 3