數控車輪車床液壓系統設計
2017-1-9 來源：青海鹽湖工業股份有限公司 作者：馬世云
摘要：介紹某數控車輪車床液壓系統設計， 包括關鍵技術的應用， 以及試制中遇到的問題的處理， 分析其結構原理、特點及元件選擇的原則。
關鍵詞：數控車輪車床液壓系統； 比例減壓閥； 油缸同步
機床工業是整個制造業的基礎， 而高速、高效環保、智能化、機床功能的復合化是數控機床發展的方向。某數控車輪車床液壓系統主要以節能、高效、環保為根本出發點， 完成對工件的加工， 機床的主要傳動是摩擦傳動， 工件裝卡容易， 盡可能減少切削廢料， 維修車輪時減少切削量， 保證材料的利用率。
該機床的電氣控制系統是西門子８４０Ｄ， 工件的旋轉和刀具的進給由機械控制， 液壓部分主要控制工件的抬起、工件在切削過程中的浮動， 也就是摩擦傳動。液壓主要完成工件的裝卡， 工件因毛胚不規則問題易導致傳動上的失衡。主要用氣動完成工件的測量。
該液壓系統主要的難點： 因工件的重力導致液壓系統壓力的改變， 主要應用比例減壓閥控制； 工件托起油缸的同步問題由可調式調速閥實現； 工件加工完成后， 為了解決下降時突然竄動， 下降由可調式節流閥控制。
１.車輪車床的工作原理車輪車床的工作原理見圖１。
圖１ 車輪車床的工作原理
２.車輪車床的機床結構
車輪車床的機床結構見圖２、３。
圖２ 車輪車床的機床結構圖（一）
圖３ 車輪車床的機床結構圖（二）
３.車輪車床液壓元件的選用
考慮空載時機床液壓系統支撐油缸速度和摩擦輪持續加載時高壓， 選用雙聯泵， 有低壓大流量和高壓小流量； 考慮到工件重力的變化， 選用比例減壓閥隨時調整持續加載時的壓力； 考慮到切削中間可能出現系統停止工作， 或沒有壓力造成工件掉下的情況， 選用液控單向閥。
４.車輪車床液壓工作原理
雙連泵由低壓變量葉片泵和高壓柱塞泵組成， 在系統中的作用是工作的時候用高壓， 快速上升時低壓變量泵補充流量， 即快速時能快速， 有負載時就轉為高壓。單向閥的主要作用是實現雙泵供油的快速運動回路。比例減壓閥的作用是實現負載變化時壓力的隨動。換向閥的主要作用是控制油缸的升起、下降， 工件的持續加載。調速閥的作用是調整油缸的同步性，保證油缸空載時的同步。液控單向閥的作用是保證系統停止運轉時的安全。
圖４ 車輪車床液壓系統原理圖
液壓動作順序： 換向閥８ 通電， ４ 個抬升油缸上升， 上升到位， 把車輪從導軌推到４ 個抬升油缸上方。壓下裝置和外軸箱支撐固定車輪。閥４、５、８ 通電， 持續加載。機械摩擦輪帶動車輪轉動， 刀架開始切削。完成切削， 撤掉持續加載， 閥８ 通電， 抬升油缸下降， 完成一個循環。
５.比例閥在車輪車床中的作用和試制時遇到的問題
比例閥在該液壓系統中的作用是根據車輛輪對的重力調整壓力， 使持續加載始終在一個合理的范圍，不能太大導致壓下裝置被頂壞； 在車輪加工時不能太小， 摩擦力小不能克服切削力時， 切削時會造成打滑。該液壓系統中設置了壓力傳感器， 能直接把系統壓力反映到電氣系統， 在操作按鈕站上安裝了比例減壓閥的輸入電壓控制按鈕， 能隨時調整系統的持續加載壓力。
在機床調試初遇到的比例閥導致的抬升油缸的問題解析： 油缸抬升到位， 工件裝卡完成， 持續加載時， 抬升油缸不能保持， 壓力傳感器上的壓力為０.. ３ＭＰａ， 此壓力不足以抬起４ 個抬升油缸。檢查發現不是泄漏問題造成的壓力流失， 然后檢測比例減壓閥輸入電壓， 發現輸入電壓太小， 使比例減壓閥處在大概關閉的位置， 導致系統沒有壓力。
６.４個抬升油缸的同步
剛開始設計此液壓系統的時候沒有考慮到４ 個抬升油缸的同步問題。因為油缸抬升時沒有負載， 是空載上升， 試制后發現抬升時４ 個油缸逐個抬起， 雖然對機床大的功能方面沒有影響， 但是感覺不舒服， 現場安裝人員也針對這個情況給作者提出了意見。對此問題做出了兩個方案： 一個是用分流集流閥控制４ 個油缸， 另一個是每個油缸都加一個調速閥。比較兩個方案發現： 用分流集流閥需要改動的地方太多， 集成塊需要重新設計； 而調速閥則沒那么麻煩， 疊加上就可以。對原理圖進行修改， 安裝上實物， 對４ 個油缸上的調速閥微調， 感覺效果還可以， 基本上能實現同步上升。
７.油缸在下降時的突然竄動問題
在試制時發現， 在持續加載切削完成后， 撤掉持續加載下降的過程中， 負載造成抬升油缸突然竄動。針對此問題， 特在油缸下降回油上增加一個節流閥，增加回油背壓， 使油缸在下降時有個緩沖， 解決了突然竄動。
８.結束語
設計的車輪車床液壓系統在試制過程中發現的問題已經進行解決了， 已成功應用于產品， 用戶反映良好。
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