全自動多片鋸銑床液壓系統(tǒng)的設(shè)計

1、全自動多片鋸銃床液壓系統(tǒng)的設(shè)計祁國平Design on hydraulic system of automatic mulei blade sawing and millingfor machine toolQi Guo ping（江南機器（集團）有限公司民品部 湖南湘潭411207）摘要：文章簡要介紹了機床液壓系統(tǒng)的工藝計算和主要技術(shù)性能特點，所采用的高壓小 流量齒輪泵和低壓大流量變量泵雙泵供油回路可有效地提高設(shè)備生產(chǎn)效率；所設(shè)計的進給調(diào) 速回路有較高的控制精度和響應(yīng)速度，采用平衡閥控制的壓力回路，有效地解決了立式動力 頭快速下降的平衡穩(wěn)定問題；良好的設(shè)計和制造性能充分滿足了用戶高效率自動化

2、的生產(chǎn)需 求。關(guān)鍵字：液壓自動設(shè)備；液壓系統(tǒng)；設(shè)計及計算。中圖分類號：文獻標(biāo)識碼：文章編號：一、 引言隨著軸承工業(yè)的發(fā)展，特別是生產(chǎn)中、小軸承的企業(yè)越來越多，這些企業(yè)對軸承毛坯下料 的專用設(shè)備要求期待值很高，以期望改變目前采用簡易臺式車床下料的生產(chǎn)方式。該生產(chǎn)方 式勞動強度大，生產(chǎn)效率低，所需人工成本高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。根據(jù)用戶對設(shè)備的高效率 生產(chǎn)的主要要求，我們開發(fā)了一種既能用于軸承鋼棒料又可用于軸承鋼管料，具有全自動功 能的專用軸承液壓下料機床。全自動多片鋸銃床的工藝流程分析全自動多片鋸銃床由床身，立式液壓進給工作頭，頂、送料機構(gòu)，夾具及液壓系統(tǒng)等部分 組成。材料放入頂料架上由頂料油缸頂入

3、送料裝置，液壓馬達啟動將材料送入夾具。夾緊油 缸動作夾緊后，進給油缸快進、工進進行切削，下料完畢，夾具松開進入下一個循環(huán)，該 機床 還設(shè)計了頭、末料處理裝置和程序。全自動多片鋸銃床的工藝流程如圖1所示：圖1三、液壓系統(tǒng)設(shè)計及計算為了實現(xiàn)機床的高速進料、切斷的基本功能要求，所設(shè)計的液壓系統(tǒng)屬于中、低壓系統(tǒng), 其工作壓力為3.5 5MPa,兩泵流量為33.5L/min o除了上述功能要求外，還須具有較高的 控制精度，較快的響應(yīng)速度，穩(wěn)定的工作性能和良好的安全性。表1全自動多片鋸銃床的主要技術(shù)參數(shù)系統(tǒng)工作壓力（Mpa）3.5-5系統(tǒng)保壓力（Mpa ）3.5工作頭最大進給流量（L/min ）25工作頭

4、最小進給流量（L/min ）0.12夾緊缸最大夾緊力（kg）4000夾緊缸快進速度（m/min ）4.27進給缸最大推力（kgf ）5000進給缸快進速度（m/min ）2.04進給缸慢進速度（m/min ）0.01產(chǎn)品加工范圍（mm ）2050加工自動循環(huán)周期35s加工效率（件/h）1000 1200由于采用多片刀具同時加工，滿足了用戶的高效率生產(chǎn)要求。機床還設(shè)計有冷卻系統(tǒng)，有特 殊配方的專用冷卻液，用于加工時的高溫高熱冷卻。液壓系統(tǒng)的液壓油在通常情況下采用 YA-N15Y液壓導(dǎo)軌油，當(dāng)環(huán)境溫度低于5.10時采用YA-N15液壓油；當(dāng)環(huán)境溫度高于30- 35時采用YA-N46液壓油。液壓系統(tǒng)

5、原理圖如圖2所示。主要分為兩部分，一部分為夾緊回路，另一部分以立式動力 工作頭進給為主的回路，分為頂料回路、送料回路、殘料回路、進給回路和擋料回路。SQ5 SQ614.12015.2YV4a0222c )21.2因I 18YV4bSQ9 SQ4| SQ3 中FSQ1010.112.4YV5圖2液壓系統(tǒng)原理圖1、夾緊回路換向閥12.1在圖示位置時，高壓齒輪泵6壓力油經(jīng)單向閥8,管路過濾器23.1,液控單向 閥13進入夾緊缸左腔，同時變量泵7壓力油經(jīng)單向閥10同高壓齒輪泵6壓力油一起進入 夾緊 缸左腔，夾緊缸快速夾緊。夾緊缸右腔回油經(jīng)換向閥12.1,管路過濾器23.1回油箱。當(dāng)換向閥12.1右腔接

6、入回路，高壓齒輪泵6壓力油經(jīng)單向閥8,管路過濾器23.1,換向閥12.1 回油箱。另一變量泵7壓力油經(jīng)單向閥9,管路過濾器23.2,單向閥10也一起進入夾緊缸右 腔，夾緊缸快速松開。 2、進給回路換向閥12.2在圖示位置時，變量泵7壓力油經(jīng)單向閥9,管路過濾器23.2,換向閥12.2, 單向節(jié)流閥15.1進入頂料油缸下腔，迅速把材料頂入送料機。此時，送料馬達接SQ8電信 號， 換向閥16.1右腔接入回路，變量泵7壓力油經(jīng)單向閥9,管路過濾器23.2,換向閥16.1,單 向節(jié)流閥15.2進入送料馬達17,送料馬達快速啟動快速送料。送料完畢，如上述夾緊缸回路動 作。夾具夾緊后，變量泵7壓力油，經(jīng)換

7、向閥16.2右腔，液控單向閥18,進入油缸 上腔，立式 工作頭快速下行進給，進給缸下腔油經(jīng)平衡閥20,機控調(diào)速閥19右腔回油箱，當(dāng)撞塊碰到機控閥時，接入機控閥19左腔，壓力油經(jīng)機控閥19節(jié)流口回油箱。立式動力頭進 給完畢，壓力油經(jīng)機控閥19右腔，液控單元閥18,換向閥16.2左腔，風(fēng)冷卻器5.1回油箱， 立式工作頭快速上行。當(dāng)材料加工到逐漸縮短時，即全自動循環(huán)進入短料加工程序，壓力油經(jīng)換向閥12.4右腔， 單向閥10.1,進入擋料油缸后腔，擋料油缸快進。此時，夾緊油缸夾緊，送料馬達送料，立 式動 力頭進給油缸進給等動作程序與上述相同。另一回路壓力油經(jīng)換向閥12.3右腔，單向節(jié)流閥 15.3,進

8、入殘料油缸后腔，殘料被卸掉落入廢料處?；赜徒?jīng)節(jié)流閥15.3,換向閥12.3,風(fēng)冷卻 器5.1回油箱。3、切削力的計算在鋸銃過程中，被鋸銃工件作用在鋸片上有正壓力和圓周力，單位鋸銃力受鋸 銃溫度、鋸銃件材質(zhì)、鋸銃件高度（直徑）、圓鋸齒形狀、鋸片寬度、鋸片齒數(shù)、每齒進給量等 因素影響。設(shè)計時可按機床夾具設(shè)計手冊中銃削切削力計算公式進行計算：P Cpt -86Sz-72D -86Bzkp 808 500 86 0.020 72 255 0 86 1.5 80 0.961370N 137kgP-鋸銃力（N） ； Cp.工件材料和銃刀類型的系數(shù)；t.銃削深度（mm） ； Sz.每齒進給量 （mm） ；

9、D銃刀直徑（mm） ； B.銃削寬度；z-銃刀的齒數(shù)；Kp-修正系數(shù)。共有9把刀同時工作，故，P 總 137 9 1230kg4、立式動力頭油缸牽引力及流量計算a）油缸牽引力：PP切 P摩P密P反P慣G 1230 123 400 5 360 700 1420kgP切切削力，P摩摩擦力，P密密封力，P反反壓力，P慣慣性力，G立 銃頭重量b）流量:快進 2m/ min，工進 0.01 m / min ， F 面積 122.65cmQ 快 F 24.5L / minQ 慢 F 0.12L / minQ慢由機械調(diào)速閥調(diào)節(jié)。5、 夾緊缸夾緊力計算 a）夾緊缸夾緊力P夾P切P摩P密P反P慣1230 123

10、 400 5 3602120kgb）流量:快進4m / min2F 面積 78.5cm故，Q 快 F 78.5 4 31.4L/min根據(jù)切削力和油缸牽引力分別計算出立式動力頭進給油缸和夾緊油缸直徑及其它尺寸，根據(jù)流 量可選擇油泵等元器件。四、液壓系統(tǒng)的主要特點全自動多片鋸銃床的液壓系統(tǒng)由壓力控制回路，換向回路，夾緊回路，進給回路等組成， 從上述分析可知，該系統(tǒng)執(zhí)行元件較多，動作復(fù)雜，順序動作要求準(zhǔn)確，其主要特點如下：1、由于對機床的高效率要求，故大流量快速進給和大功率切削是液壓系統(tǒng)的主要考慮因 素。在設(shè)計中采用高壓小流量齒輪泵6和大流量變量葉片泵7組成雙泵供油系統(tǒng)。夾緊時雙泵 同時供油以滿足

11、夾緊缸快進夾緊31.4L/min流量要求，并獨立保壓以保證大切削時夾緊的穩(wěn)定 性，壓力和卸荷由疊加式溢流閥11調(diào)整。2、 進給油缸的快速進給由變量葉片泵單獨供油以滿足24.5L/min流量要求。由于立式動力 頭有700kg自重，在重力加速度作用下快速下滑，故在回路中設(shè)計有一平衡閥20,以保證立式動 力頭能夠勻速地平穩(wěn)下移。同時在回路中設(shè)計有液控單向閥，在遇到特殊情況時以保證動力頭 不下滑，避免造成安全事故。3、在系統(tǒng)回路中還設(shè)計有散熱裝置，在變量泵的溢流口和系統(tǒng)的回油路上各裝有一個 風(fēng)冷 卻器5.1和5.2,以解決由于大流量和大功率切削帶來的高溫的散熱問題，并有效地減少了油箱的 體積。4、在進給回路的回油路上設(shè)計有機械調(diào)速閥19,它的安裝靠近進給油缸出口處，由 于工進時流量小，工作穩(wěn)定性要求高，較好地滿足了設(shè)備的控制精度和響應(yīng)速度要求，同時方 便工人的操作和調(diào)整。5、在液壓回路的設(shè)計和液壓元件選擇及安裝上，充分考慮了盡量減少因元件之間轉(zhuǎn)換和過 長管路造成系統(tǒng)壓力損失。在設(shè)計上，一部分元件就近安裝在執(zhí)行元件附近；一部分采用疊加 閥形成，以集中的形式安裝在液壓站上，管路連接簡單，調(diào)整方便。圖3為液壓站外觀圖。圖3液壓站外觀圖五、結(jié)束語通過對機床的研制，得到了可喜的結(jié)果。一方面，證實了