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数控车轮车床液压系统设计
2017-01-13 15:55:11  作者:马世云  来源:网络
  • 介绍某数控车轮车床液压系统设计, 包括关键技术的应用, 以及试制中遇到的问题的处理, 分析其结构原理、特点及元件选择的原则。

  机床工业是整个制造业的基础, 而高速、高效环保、智能化、机床功能的复合化是数控机床发展的方向。某数控车轮车床液压系统主要以节能、高效、环保为根本出发点, 完成对工件的加工, 机床的主要传动是摩擦传动, 工件装卡容易, 尽可能减少切削废料, 维修车轮时减少切削量, 保证材料的利用率。

  该机床的电气控制系统是西门子840D, 工件的旋转和刀具的进给由机械控制, 液压部分主要控制工件的抬起、工件在切削过程中的浮动, 也就是摩擦传动。液压主要完成工件的装卡, 工件因毛胚不规则问题易导致传动上的失衡。主要用气动完成工件的测量。

  该液压系统主要的难点: 因工件的重力导致液压系统压力的改变, 主要应用比例减压阀控制; 工件托起油缸的同步问题由可调式调速阀实现; 工件加工完成后, 为了解决下降时突然窜动, 下降由可调式节流阀控制。

  1.车轮车床的工作原理车轮车床的工作原理见图1。

  图1 车轮车床的工作原理

   2.车轮车床的机床结构

  车轮车床的机床结构见图2、3。

  图2 车轮车床的机床结构图(一)

  图3 车轮车床的机床结构图(二)

   3.车轮车床液压元件的选用

  考虑空载时机床液压系统支撑油缸速度和摩擦轮持续加载时高压, 选用双联泵, 有低压大流量和高压小流量; 考虑到工件重力的变化, 选用比例减压阀随时调整持续加载时的压力; 考虑到切削中间可能出现系统停止工作, 或没有压力造成工件掉下的情况, 选用液控单向阀。

    4.车轮车床液压工作原理

  双连泵由低压变量叶片泵和高压柱塞泵组成, 在系统中的作用是工作的时候用高压, 快速上升时低压变量泵补充流量, 即快速时能快速, 有负载时就转为高压。单向阀的主要作用是实现双泵供油的快速运动回路。比例减压阀的作用是实现负载变化时压力的随动。换向阀的主要作用是控制油缸的升起、下降, 工件的持续加载。调速阀的作用是调整油缸的同步性,保证油缸空载时的同步。液控单向阀的作用是保证系统停止运转时的安全。

  图4 车轮车床液压系统原理图

  液压动作顺序: 换向阀8 通电, 4 个抬升油缸上升, 上升到位, 把车轮从导轨推到4 个抬升油缸上方。压下装置和外轴箱支撑固定车轮。阀4、5、8 通电, 持续加载。机械摩擦轮带动车轮转动, 刀架开始切削。完成切削, 撤掉持续加载, 阀8 通电, 抬升油缸下降, 完成一个循环。

   5.比例阀在车轮车床中的作用和试制时遇到的问题

  比例阀在该液压系统中的作用是根据车辆轮对的重力调整压力, 使持续加载始终在一个合理的范围,不能太大导致压下装置被顶坏; 在车轮加工时不能太小, 摩擦力小不能克服切削力时, 切削时会造成打滑。该液压系统中设置了压力传感器, 能直接把系统压力反映到电气系统, 在操作按钮站上安装了比例减压阀的输入电压控制按钮, 能随时调整系统的持续加载压力。

  在机床调试初遇到的比例阀导致的抬升油缸的问题解析: 油缸抬升到位, 工件装卡完成, 持续加载时, 抬升油缸不能保持, 压力传感器上的压力为0.. 3MPa, 此压力不足以抬起4 个抬升油缸。检查发现不是泄漏问题造成的压力流失, 然后检测比例减压阀输入电压, 发现输入电压太小, 使比例减压阀处在大概关闭的位置, 导致系统没有压力。

   6.4个抬升油缸的同步

  刚开始设计此液压系统的时候没有考虑到4 个抬升油缸的同步问题。因为油缸抬升时没有负载, 是空载上升, 试制后发现抬升时4 个油缸逐个抬起, 虽然对机床大的功能方面没有影响, 但是感觉不舒服, 现场安装人员也针对这个情况给作者提出了意见。对此问题做出了两个方案: 一个是用分流集流阀控制4 个油缸, 另一个是每个油缸都加一个调速阀。比较两个方案发现: 用分流集流阀需要改动的地方太多, 集成块需要重新设计; 而调速阀则没那么麻烦, 叠加上就可以。对原理图进行修改, 安装上实物, 对4 个油缸上的调速阀微调, 感觉效果还可以, 基本上能实现同步上升。

     7.油缸在下降时的突然窜动问题

  在试制时发现, 在持续加载切削完成后, 撤掉持续加载下降的过程中, 负载造成抬升油缸突然窜动。针对此问题, 特在油缸下降回油上增加一个节流阀,增加回油背压, 使油缸在下降时有个缓冲, 解决了突然窜动。

    8.结束语

  设计的车轮车床液压系统在试制过程中发现的问题已经进行解决了, 已成功应用于产品, 用户反映良好。


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