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1、数控立式车床液压系统的设计 沈阳机床股份有限公司 辽宁 沈阳 一 吴昊 王鹏飞 摘要 数控立式车床主要应用于加工大直径 关节 代的电液比例技术 通过控 传统车 Ac a d e m i c 学术 轴向短 单体质量较大 卧车装夹困难或者加工效率低的工件 液压系统作为数控机床十分重要的 1 数控立式车床的结构 数控立式车床主要有单柱 式和双柱式两种 形式 单柱式常见于小型数控立车而大型立式 车一般采用成双柱式结构 大型立车之所 以采 用双柱式结构主要因为其工作台是由导轨支撑 具有一定的刚性 切削平稳 工件装夹便利 精 度 可达 I T 9 一 I T 8 表 面 粗 糙度 可 达 R a 3 2
2、1 6 数控立车双柱式结构如图 1 罔一 数控立式车床结构图 2 数控立式车床液压系统的设计 液压站主要是由液压油箱 装置在液压油 箱上液压泵装置及液压控制装置等三大部分组 成 其原理图如图 2所示 外置 阀组 中在横梁 部分采用 四个液压缸 弹簧式锁死 采用垂直工 具夹紧松开油缸配以双单向节流阀实现不同速 度 提高效率 应用圆柱销油缸实现横梁与立 柱 的临时连接以保证加工精度 选用四个油缸 夹紧保证尾座低颤动高精度的动作 传统车床上将个液压阀用管相连接 存在 管路复杂 漏 点多 体积大安装维修 困难 而 液压 阀组采用无管连接技术避 免漏油 已经液压 传动时产生的振动且在传动过程低管路损耗
3、中 效率得 以提高 舞 赞 0 It 漕 i 图 2液 站原理图 低 冲击大的问题 通过对液压系统中各部件参数的计算优化选型 采用现 了液压传动系统的冲击 提高了自动化效率 3 液压系统的静态参数估算 3 i执行元件参数计算 以横梁松开油缸以及尾座油缸的工况为前 提进行如 下计算 其余部位的液压缸计算 与之 类似 横梁松开油缸计算流量为 窖 V 4 6 工 mm 横梁松开油缸最大压力为 A 尝 1 1 M P a 尾座油缸计算流量为 窖 3 V R L m m 横梁松开油缸最大压力为 r 翌 1 一 器一 式中 T电机转矩 P电机进出口压力差 v P电机排量 nm电机效率 根据 以上计算 可以
4、得到下表 执仃兀件 最 大 流 量 L 最大压力 M P a 横梁松开油缸 6 l 1 垂 直工 具油 缸 1 5 7 5 注销油缸 5 5 5 顶针油缸 5 1 l 尾座电机 8 1 4 尾座夹紧油缸 1 5 1 1 水平工具油缸 6 8 平 衡油 缸 4 5 l 4 工具置换油缸 1 5 4 7 3 2主要部件选型 电机选型计算 液压系统需要的最大流量为 2 4 L m i n 最大 压力为 1 8 M p a根据 以上参数结合如下公式可以 得出电机的功率 9 2 k W 式中P m a x电机额定功率 p m a x系统最大压 力 q m a x系统最大流量 Y 2 I 6 0 M 一
5、4 为 Y 2系列电机机座号 1 6 0 其额定 功率为 1 i k W 额 定转速为 1 4 6 0 r m i n 最大 启 动转矩 2 2倍额定转矩 可以满足系统的要求 蓄能器选型计算 蓄能器在液压系统 中可 以为流量最大的平 衡油缸做辅助动力 最重要的是蓄能器承担着 在断 电情况下将设备恢复到安全状态 的任务 因此对其性能要求的计算十分关键 系统需要蓄能器最大压力不低于 1 5 M P a 执 行时间为 3 0 s蓄能器属于绝热状态运行 因此 由有效容积法得到 蓄能器做辅助动力提供的流量 A L 5 2 L 蓄能器容积计算 一 因此 蓄能器的容积 不能低于 3 8 5 L最大压 力不低
6、于 1 5 M p a 式 中V w蓄能器有效容积 A油缸有效作用 面积 L油 缸行程 q P流量 t执行 时间 V 0 蓄能器总容积 K系数 P O蓄能器充气压力 P l 蓄能器最低压力 P 2最大压力 比例阀选型计算 本系统选用对称比例阀由如下公式可以进 行选型计算 式中 q v顶尖油缸需求流量 p v n比例阀口 工作压降 q v n比例阀名义压降时的流量 在液压阀的选型时 液压阀的额定压力和 流量应接近或略大于计算值 但 不得超出计算 值的 2 0 以防止油路过热 流量阀的选取应使 系统需求在所选元件 的 额定范围内 4 结 论 通过对液压传统系统 的设计和参数化的选 型 使得整机动态性能符合合同要求 参考文献 1 李 运华 史维 样 林 廷圻 近代液 压伺服系统控制策略的现状与发展 m 液压 与气 动 1 9 9 5 1 3 6 2 李永堂 雷步 芳 高 雨茁 液压系 统建模 与仿真 M 北京 冶金 工业 出版 社 2 0 0 3 6 8 2 4 中国机械 M a c h in e C h in a I 9 9
