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數控車輪車床液壓係統設計

2017-1-9 來源：青海鹽湖工業股份有限（xiàn）公司作者：馬世雲

摘要：介紹某數（shù）控車輪車床液壓係（xì）統設計，包括（kuò）關鍵（jiàn）技術的應用，以及試製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（jiàn）詞：數控（kòng）車輪車床液壓係統；比例減壓（yā）閥；油缸同步

機床工業是整個製（zhì）造業的（de）基礎，而高（gāo）速、高效環保、智能化、機床功能的複合化（huà）是數控機床發（fā）展的方向。某數控車輪車床液壓係統主要以（yǐ）節能、高效、環保為根本（běn）出發點，完成對工件的加工，機床的主要傳動是摩擦傳（chuán）動，工件裝卡容（róng）易，盡可能（néng）減少切削廢料（liào），維修車輪（lún）時（shí）減少切削量，保證材料的（de）利用率。

該機床的電氣控製係統是西門子（zǐ）８４０Ｄ，工件的（de）旋轉和刀具的進給由機械控（kòng）製，液壓部分主要控（kòng）製工件的抬起、工件在切削過程中的浮動，也就是摩擦傳動。液壓（yā）主要完成工件的裝卡，工件（jiàn）因毛胚不規則問題易（yì）導致傳動上的失衡。主要用（yòng）氣動完成工件的測量。

該液壓係統主要的難點：因（yīn）工件的重力導致液（yè）壓係統壓力的改變，主要（yào）應用比例減壓（yā）閥控製；工件托起油缸的同步問題（tí）由可（kě）調式調速閥實現；工件（jiàn）加工（gōng）完（wán）成後，為了解（jiě）決下降時突然竄動，下降由可調（diào）式（shì）節流閥控製。

１.車輪車床的工作原理車輪車（chē）床的工作原理見圖１。

圖１　車輪車床的（de）工（gōng）作原理

２.車輪車床的機床結構

車（chē）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（de）選用

考慮（lǜ）空載時機床液壓係統支撐（chēng）油缸速度和摩擦輪持續加載（zǎi）時（shí）高壓，選用雙聯（lián）泵，有低壓大流量和高壓小流量（liàng）；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（yā）力；考慮到切削中間可（kě）能出現係統停止工作，或沒有壓力造成工件掉（diào）下的情況，選用液控（kòng）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，在係統中的作用是工作的時候用高壓，快速（sù）上升（shēng）時低壓變量泵（bèng）補充（chōng）流量，即快速時（shí）能快速，有負載（zǎi）時就轉為高壓。單向閥（fá）的主要作用是實現雙泵供油的（de）快速運動（dòng）回路。比例減壓閥的作用是實現負載變（biàn）化時壓力的隨動。換向閥（fá）的主要作用是控製（zhì）油缸的升起、下降，工件的持續加載。調速閥的作（zuò）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係統停止運轉時的安全。

圖４　車（chē）輪車床液壓係統原理圖

液壓動作順序：換向閥８通電，４個抬升油（yóu）缸上升，上升到位，把車輪（lún）從（cóng）導軌（guǐ）推到４個（gè）抬升油缸上方。壓下裝置和（hé）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（dòng）車輪轉（zhuǎn）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製時遇（yù）到的問題

比例閥在該液（yè）壓係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範圍，不能太大導致壓下裝置被頂壞；在車輪加工時（shí）不能太小，摩擦力（lì）小不能克服切削力時，切削時會造成打滑。該液壓係統中設（shè）置（zhì）了壓（yā）力傳感器，能直接把係統壓力（lì）反映到電氣係統，在操（cāo）作按鈕站上安裝（zhuāng）了比例減壓（yā）閥的輸入電壓控製按鈕，能隨時調（diào）整（zhěng）係統的持續（xù）加載壓力。

在機（jī）床調試（shì）初（chū）遇到的比例閥導致的（de）抬升油缸的問題解析（xī）：油缸抬升到位，工件裝卡完成（chéng），持續（xù）加載時，抬升油缸不（bú）能保持，壓（yā）力傳感器上的壓力為０.. ３ＭＰａ，此壓力（lì）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（shī），然後檢測比例減壓閥輸入電（diàn）壓，發現輸（shū）入（rù）電壓太小，使比（bǐ）例減壓（yā）閥處在大（dà）概關閉的（de）位置，導致係統沒有壓力。

６.４個抬升油缸的同步

剛（gāng）開始（shǐ）設（shè）計此液壓係統的時候沒有（yǒu）考慮到４個抬升油缸（gāng）的（de）同（tóng）步問題。因為油（yóu）缸抬升時沒（méi）有負載，是空（kōng）載上升，試製後發（fā）現抬升時４個油缸逐個抬起，雖然對機床（chuáng）大的功能方麵沒有（yǒu）影響，但是感覺不（bú）舒服，現場安（ān）裝人員也（yě）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製４個油缸，另一（yī）個是每個油缸都加（jiā）一個調速閥。比（bǐ）較兩個方案發現：用分流集流閥需要改動的地方太多，集（jí）成塊需要重新（xīn）設計；而調速閥則沒那麽麻煩，疊加上就可以。對原理圖進行修改，安裝上（shàng）實（shí）物，對４個油（yóu）缸上（shàng）的調速閥（fá）微調，感覺效果還可以，基本上能實現同步上升。

７.油缸在（zài）下降時的突然竄動問題

在試製時發現，在持續加載切削完成後，撤掉（diào）持續加載下降的過程中，負載造成抬升油（yóu）缸（gāng）突然竄動。針對此（cǐ）問題，特在油缸下降回油上增加一個節流閥，增加回（huí）油背壓，使油缸在下降時有個緩衝，解決了突（tū）然竄動（dòng）。

８.結束語

設計的車輪車床液壓係統（tǒng）在試製過程中發現的問題已經進（jìn）行解決了，已成功應用於產品，用戶（hù）反（fǎn）映良好。

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