李現(xiàn)友

(1.包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭 014030;2.北京科技大學(xué)，北京 100083)

組合機(jī)床液壓系統(tǒng)性能分析及改造

李現(xiàn)友1，2

(1.包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古包頭 014030;2.北京科技大學(xué)，北京 100083)

簡(jiǎn)要介紹組合機(jī)床功能，針對(duì)機(jī)床在應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，分析其原因，提出了液壓系統(tǒng)改造的方案。改造后的液壓系統(tǒng)在實(shí)際使用中達(dá)到了很好的效果，為專機(jī)相關(guān)類設(shè)計(jì)提供了參考。

組合機(jī)床;變夾緊力;液壓系統(tǒng)改造

組合機(jī)床是以大量的通用部件為基礎(chǔ)，配以少量的專用部件所組成的專用機(jī)床，以實(shí)現(xiàn)對(duì)一種或幾種零件按預(yù)先確定的工序進(jìn)行高效加工的專用設(shè)備［1］，在各行各業(yè)的裝備制造中極為常用。結(jié)合某組合機(jī)床應(yīng)用中出現(xiàn)的問題，對(duì)現(xiàn)有機(jī)床的液壓系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)［2］。

1 機(jī)床的功能介紹

圖1 組合機(jī)床液壓系統(tǒng)圖

該機(jī)床為車削專用床，主要能完成車削和鏜削的功能，如果把動(dòng)力頭和卡具進(jìn)行更換還能完成鉆孔和部分的銑削功能。其液壓系統(tǒng)如圖1所示，送進(jìn)缸5.1和5.2分別完成沿X軸和Y軸的直線運(yùn)動(dòng)，并要求有快進(jìn)、一工進(jìn)、二工進(jìn)的3級(jí)調(diào)速功能。夾緊缸6為與旋轉(zhuǎn)動(dòng)力箱配合使用的專用六爪液壓夾具。此機(jī)床加工對(duì)象為工程用車專用的焊接式薄壁部件，經(jīng)過長(zhǎng)期的摸索發(fā)現(xiàn):在加工過程中如果使用統(tǒng)一的夾緊力，會(huì)由于后期鏜削孔后的零件壁變薄使受夾部位變形，達(dá)不到圓度的要求。所以系統(tǒng)采用3級(jí)夾緊力的設(shè)計(jì)。

2 機(jī)床主要運(yùn)動(dòng)及實(shí)現(xiàn)方式

機(jī)床在設(shè)計(jì)時(shí)X、Y向的主運(yùn)動(dòng)都考慮了三級(jí)調(diào)速。但是在實(shí)際應(yīng)用中要根據(jù)實(shí)際加工零件的特點(diǎn)，調(diào)整X、Y向的運(yùn)動(dòng)速度和先后順序，并且根據(jù)行程傳感器的設(shè)置使主運(yùn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)多次的徑向進(jìn)給。為了加快工作效率，只要改變PLC運(yùn)行程序也可以方便地控制兩個(gè)方向同時(shí)動(dòng)作。系統(tǒng)的快速運(yùn)動(dòng)采用差動(dòng)連接的方式［3］。工進(jìn)采用回油節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)，產(chǎn)生的被壓使運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)。夾具的夾緊采用蓄能器和多級(jí)遠(yuǎn)程控制先導(dǎo)式溢流閥組成的調(diào)壓系統(tǒng)，主泵源系統(tǒng)會(huì)在每個(gè)循環(huán)之后給蓄能器沖液，達(dá)到夾緊所需的最高壓力，沖液的過程依靠PLC進(jìn)行時(shí)間控制，沒有采用壓力傳感的形式。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用了順序閥，其主要的功用是當(dāng)工件處于夾緊狀態(tài)，而此時(shí)主運(yùn)動(dòng)需要的工作壓力低于夾具所需的夾緊力時(shí)，防止蓄能器液壓油回流到主運(yùn)動(dòng)缸，而造成夾緊力下降。

3 運(yùn)行中存在的問題

(1)原來的機(jī)床采用的是由先導(dǎo)式溢流閥9組成的遠(yuǎn)程三級(jí)調(diào)壓系統(tǒng)，基本能滿足生產(chǎn)的要求［4］。但是隨著新產(chǎn)品的引入，產(chǎn)品在加工過程中對(duì)三級(jí)夾緊力值的要求發(fā)生了變化，導(dǎo)致在每一種新產(chǎn)品的加工之前，都要重新對(duì)三級(jí)壓力進(jìn)行調(diào)整，這種調(diào)整不僅浪費(fèi)了大量的工時(shí)，而且由于設(shè)備操作者調(diào)試的精度各不相同，導(dǎo)致各組夾緊力略有不同，從而導(dǎo)致產(chǎn)品的合格率明顯下降。

圖2 改進(jìn)后的液壓系統(tǒng)圖

(2)設(shè)備的主運(yùn)動(dòng)主要由X軸和Y軸的直線運(yùn)動(dòng)組成，且多數(shù)情況為沿一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)到位靜止后，再沿另一方向進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。通過測(cè)量加工后零件發(fā)現(xiàn):被加工孔的圓柱度達(dá)不到要求，呈現(xiàn)喇叭口狀。

(3)設(shè)備在長(zhǎng)時(shí)間使用后，發(fā)現(xiàn)有油溫過高的現(xiàn)象。

4 問題的分析及解決方案

針對(duì)上述產(chǎn)品出現(xiàn)的問題和液壓系統(tǒng)出現(xiàn)的現(xiàn)象，結(jié)合液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)情況，分析主要原因如下，并將液壓系統(tǒng)做了相應(yīng)的改進(jìn)，改進(jìn)后的液壓系統(tǒng)如圖2所示。

(1)針對(duì)多變化的三級(jí)壓力調(diào)整，去除了原來的遠(yuǎn)程控制三級(jí)先導(dǎo)式溢流閥，而采用比例減壓閥代替［5］。對(duì)于多級(jí)壓力調(diào)整，比例溢流閥也可以達(dá)到這種效果。針對(duì)此機(jī)床如果采用比例溢流閥，每次由最高壓變成最低壓時(shí)會(huì)有大量的油液從蓄能器經(jīng)溢流閥溢流，造成能量損失，并且連續(xù)的沖液也會(huì)加大蓄能器的疲勞。

(2)被加工件圓柱度不達(dá)標(biāo)的原因主要是由于主運(yùn)動(dòng)定位不精確造成。雖然液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)中使用了三位四通換向閥2.1、2.2的“O”型自密封的中位機(jī)能，但是這種滑閥式的密封效果不好，會(huì)存在泄漏現(xiàn)象，當(dāng)一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)靜止、另一方向做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，避免不了由于切削分力的作用和振動(dòng)等原因使靜止方向液壓缸受力，受力導(dǎo)致的泄漏使缸定位不精確，這是產(chǎn)品圓柱度不合格的主要原因。系統(tǒng)改造中加入雙向液壓鎖，保證某方向滑臺(tái)處于靜止時(shí)不會(huì)因?yàn)樾孤┒l(fā)生偏移。相應(yīng)的三位四通換向閥選擇為“Y”型機(jī)能。

(3)系統(tǒng)采用了定量泵的形式。雖然組合機(jī)床的壓力不高，流量也不是很大，但是在真正使用中，由于快進(jìn)和工進(jìn)的速度相差太大，導(dǎo)致系統(tǒng)在工進(jìn)中出現(xiàn)流量大量溢流、少量工作的現(xiàn)象，如果機(jī)床長(zhǎng)期處于工作狀態(tài)會(huì)由于溢流造成大量的能量損失。采用雙泵供油，一個(gè)為高壓、小流量限壓式變量葉片泵，另一個(gè)為大流量、低壓齒輪泵，工進(jìn)時(shí)，對(duì)大流量泵卸荷，只有高壓小流量泵工作，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

5 結(jié)束語

改進(jìn)后的液壓系統(tǒng)圖，在造價(jià)方面由于采用比例減壓閥、引入新泵源、加入液壓雙向鎖的原因有所提高，但是只要將系統(tǒng)的PLC程序根據(jù)不同加工件設(shè)定好，就可以不用進(jìn)行繁瑣的壓力調(diào)整，很好地適應(yīng)了產(chǎn)品的頻繁更換，并且系統(tǒng)能夠很好地保證加工精度和達(dá)到節(jié)能的目的。

【1】狄景微.一種組合機(jī)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)［J］.液壓氣動(dòng)與密封，2012(8):26－28.

【2】鄧加尊，何國(guó)金.組合機(jī)床液壓與電氣系統(tǒng)的整體優(yōu)化設(shè)計(jì)［J］.裝備制造技術(shù)，2005(4):24－27.

【3】左建民.液壓與氣壓傳動(dòng)［M］.北京:機(jī)械工業(yè)出版社，2010:121－123.

【4】周進(jìn)民.一臺(tái)組合機(jī)床雙夾緊力液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.內(nèi)燃機(jī)，2002(4):36－38.

【5】成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.5版.北京:化學(xué)工業(yè)出版社，2008:22－182.

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1001－3881(2014)8－163－2

10.3969/j.issn.1001－3881.2014.08.053

2013－04－07

李現(xiàn)友 (1981—)，男，博士研究生，主要從事液壓技術(shù)教學(xué)科研工作。E－mail:530209071@qq.com。