摘要: 介紹某數(shù)控車(chē)輪車(chē)床液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì), 包括關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用, 以及試制中遇到的問(wèn)題的處理, 分析其結(jié)構(gòu)原理、特點(diǎn)及元件選擇的原則。
關(guān)鍵詞: 數(shù)控車(chē)輪車(chē)床液壓系統(tǒng); 比例減壓閥; 油缸同步
機(jī)床工業(yè)是整個(gè)制造業(yè)的基礎(chǔ), 而高速、高效環(huán)保、智能化、機(jī)床功能的復(fù)合化是數(shù)控機(jī)床發(fā)展的方向。某數(shù)控車(chē)輪車(chē)床液壓系統(tǒng)主要以節(jié)能、高效、環(huán)保為根本出發(fā)點(diǎn), 完成對(duì)工件的加工, 機(jī)床的主要傳動(dòng)是摩擦傳動(dòng), 工件裝卡容易, 盡可能減少切削廢料, 維修車(chē)輪時(shí)減少切削量, 保證材料的利用率。
該機(jī)床的電氣控制系統(tǒng)是西門(mén)子840D, 工件的旋轉(zhuǎn)和刀具的進(jìn)給由機(jī)械控制, 液壓部分主要控制工件的抬起、工件在切削過(guò)程中的浮動(dòng), 也就是摩擦傳動(dòng)。液壓主要完成工件的裝卡, 工件因毛胚不規(guī)則問(wèn)題易導(dǎo)致傳動(dòng)上的失衡。主要用氣動(dòng)完成工件的測(cè)量。
該液壓系統(tǒng)主要的難點(diǎn): 因工件的重力導(dǎo)致液壓系統(tǒng)壓力的改變, 主要應(yīng)用比例減壓閥控制; 工件托起油缸的同步問(wèn)題由可調(diào)式調(diào)速閥實(shí)現(xiàn); 工件加工完成后, 為了解決下降時(shí)突然竄動(dòng), 下降由可調(diào)式節(jié)流閥控制。
1 、車(chē)輪車(chē)床的工作原理
車(chē)輪車(chē)床的工作原理見(jiàn)圖1。
圖1 車(chē)輪車(chē)床的工作原理
2 、車(chē)輪車(chē)床的機(jī)床結(jié)構(gòu)
車(chē)輪車(chē)床的機(jī)床結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2、3。
圖2 車(chē)輪車(chē)床的機(jī)床結(jié)構(gòu)圖(一)
圖3 車(chē)輪車(chē)床的機(jī)床結(jié)構(gòu)圖(二)
3 、車(chē)輪車(chē)床液壓元件的選用
考慮空載時(shí)機(jī)床液壓系統(tǒng)支撐油缸速度和摩擦輪持續(xù)加載時(shí)高壓, 選用雙聯(lián)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(shí)調(diào)整持續(xù)加載時(shí)的壓力; 考慮到切削中間可能出現(xiàn)系統(tǒng)停止工作, 或沒(méi)有壓力造成工件掉下的情況, 選用液控單向閥。
4、 車(chē)輪車(chē)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(tǒng)中的作用是工作的時(shí)候用高壓, 快速上升時(shí)低壓變量泵補(bǔ)充流量, 即快速時(shí)能快速, 有負(fù)載時(shí)就轉(zhuǎn)為高壓。單向閥的主要作用是實(shí)現(xiàn)雙泵供油的快速運(yùn)動(dòng)回路。比例減壓閥的作用是實(shí)現(xiàn)負(fù)載變化時(shí)壓力的隨動(dòng)。換向閥的主要作用是控制油缸的升起、下降, 工件的持續(xù)加載。調(diào)速閥的作用是調(diào)整油缸的同步性,保證油缸空載時(shí)的同步。液控單向閥的作用是保證系統(tǒng)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的安全。
圖4 車(chē)輪車(chē)床液壓系統(tǒng)原理圖
液壓動(dòng)作順序: 換向閥8 通電, 4 個(gè)抬升油缸上升, 上升到位, 把車(chē)輪從導(dǎo)軌推到4 個(gè)抬升油缸上方。壓下裝置和外軸箱支撐固定車(chē)輪。閥4、5、8 通電, 持續(xù)加載。機(jī)械摩擦輪帶動(dòng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng), 刀架開(kāi)始切削。完成切削, 撤掉持續(xù)加載, 閥8 通電, 抬升油缸下降, 完成一個(gè)循環(huán)。
5 、比例閥在車(chē)輪車(chē)床中的作用和試制時(shí)遇到的問(wèn)題
比例閥在該液壓系統(tǒng)中的作用是根據(jù)車(chē)輛輪對(duì)的重力調(diào)整壓力, 使持續(xù)加載始終在一個(gè)合理的范圍,不能太大導(dǎo)致壓下裝置被頂壞; 在車(chē)輪加工時(shí)不能太小, 摩擦力小不能克服切削力時(shí), 切削時(shí)會(huì)造成打滑。該液壓系統(tǒng)中設(shè)置了壓力傳感器, 能直接把系統(tǒng)壓力反映到電氣系統(tǒng), 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(shí)調(diào)整系統(tǒng)的持續(xù)加載壓力。
在機(jī)床調(diào)試初遇到的比例閥導(dǎo)致的抬升油缸的問(wèn)題解析: 油缸抬升到位, 工件裝卡完成, 持續(xù)加載時(shí), 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(gè)抬升油缸。檢查發(fā)現(xiàn)不是泄漏問(wèn)題造成的壓力流失, 然后檢測(cè)比例減壓閥輸入電壓, 發(fā)現(xiàn)輸入電壓太小, 使比例減壓閥處在大概關(guān)閉的位置, 導(dǎo)致系統(tǒng)沒(méi)有壓力。
6 、4 個(gè)抬升油缸的同步
剛開(kāi)始設(shè)計(jì)此液壓系統(tǒng)的時(shí)候沒(méi)有考慮到4 個(gè)抬升油缸的同步問(wèn)題。因?yàn)橛透滋龝r(shí)沒(méi)有負(fù)載, 是空載上升, 試制后發(fā)現(xiàn)抬升時(shí)4 個(gè)油缸逐個(gè)抬起, 雖然對(duì)機(jī)床大的功能方面沒(méi)有影響, 但是感覺(jué)不舒服, 現(xiàn)場(chǎng)安裝人員也針對(duì)這個(gè)情況給作者提出了意見(jiàn)。對(duì)此問(wèn)題做出了兩個(gè)方案: 一個(gè)是用分流集流閥控制4 個(gè)油缸, 另一個(gè)是每個(gè)油缸都加一個(gè)調(diào)速閥。比較兩個(gè)方案發(fā)現(xiàn): 用分流集流閥需要改動(dòng)的地方太多, 集成塊需要重新設(shè)計(jì); 而調(diào)速閥則沒(méi)那么麻煩, 疊加上就可以。對(duì)原理圖進(jìn)行修改, 安裝上實(shí)物, 對(duì)4 個(gè)油缸上的調(diào)速閥微調(diào), 感覺(jué)效果還可以, 基本上能實(shí)現(xiàn)同上升。
7 、油缸在下降時(shí)的突然竄動(dòng)問(wèn)題
在試制時(shí)發(fā)現(xiàn), 在持續(xù)加載切削完成后, 撤掉持續(xù)加載下降的過(guò)程中, 負(fù)載造成抬升油缸突然竄動(dòng)。針對(duì)此問(wèn)題, 特在油缸下降回油上增加一個(gè)節(jié)流閥,增加回油背壓, 使油缸在下降時(shí)有個(gè)緩沖, 解決了突然竄動(dòng)。
8 、結(jié)束語(yǔ)
設(shè)計(jì)的車(chē)輪車(chē)床液壓系統(tǒng)在試制過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題經(jīng)進(jìn)行解決了, 已成功應(yīng)用于產(chǎn)品, 用戶(hù)反映良好。
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