1、全自动多片锯铣床液压系统的设计 祁国平 Design on hydraulic system of automatic mulei blade sawing and milling for machine tool Qi Guo ping (江南机器（集团）有限公司民品部 湖南湘潭 411207) 摘要： 文章简要介绍了机床液压系统的工艺计算和主要技术性能特点，所采用的高压小流量齿轮泵和低压大流量变量泵双泵供油回路可有效地提高设备生产效率；所设计的进给调速回路有较高的控制精度和响应速度，采用平衡阀控制的压力 回路，有效地解决了立式动力头快速下降的平衡稳定问题；良好的设计和制造性能充分满足了用户
2、高效率自动化的生产需求。 关键字： 液压自动设备；液压系统；设计及计算。 中图分类号： 文献标识码： 文章编号： 一、 引言 随着轴承工业的发展，特别是生产中、小轴承的企业越来越多，这些企业对轴承毛坯下料的专用设备要求期待值很高，以期望改变目前采用简易台式车床下料的生产方式。该生产方式劳动强度大，生产效率低，所需人工成本高，产品质量不稳定。根据用户对设备的高效率生产的主要要求，我们 开发了一种既能用于轴承钢棒料又可用于轴承钢管料，具有全自动功能的专用轴承液压下料机床。 二、 全自动多片锯铣床的工艺流程分析 全自动多片锯铣床由床身，立式液压进给工作头，顶、送料机构，夹具及液压系统等部分组成。材料
3、放入顶料架上由顶料油缸顶入送料装置，液压马达启动将材料送入夹具。夹紧油缸动作夹紧后，进给油缸快进、工进进行切削，下料完毕，夹具松开进入下一个循环，该机床还设计了头、末料处理装置和程序。全自动多片锯铣床的工艺流程如图 1 所示： 图 1 残料油缸关第二次多片循环时关闭最后一次残料油缸开挡料退立式动作头快进、工进送料顶料挡料退立式工作头快退 夹紧装置松开( 头、末料循环)立式工作头快退立式工作头快进、工进夹紧装置夹紧夹紧装置夹紧送料进 挡料进夹紧装置松开三、 液压系统设计及计算 为了实现机床的高速进料、切 断的基本功能要求，所设计的液压系统属于中、低压系统，其工作压力为 3.5 5MPa，两泵流量
4、为 33.5L/min。除了上述功能要求外，还须具有较高的控制精度，较快的响应速度，稳定的工作性能和良好的安全性。 表 1 全自动多片锯铣床的主要技术参数 系统工作压力（ Mpa） 3.5 5 系统保压力（ Mpa） 3.5 工作头最大进给流量（ L/min） 25 工作头最小进给流量（ L/min） 0.12 夹紧缸最大夹紧力（ kg） 4000 夹紧缸快进速度（ m/min） 4.27 进给缸最大推力（ kgf） 5000 进给缸快进速度（ m/min） 2.04 进给缸慢进速度（ m/min） 0.01 产品加工范围（ mm） 20 50 加工自动循环周期 35s 加工效率（件 /h）
5、1000 1200 由于采用多片刀具同时加工，满足了用户的高效率生产要求。机床还设计有冷却系统，有特殊配方的专用冷却液，用于加工时的高温高热冷却。液压系统的液压油在通常情况下采用 YA-N15Y 液压导轨油，当环境温度低于 5-10时采用 YA-N15 液压油；当环境温度高于30-35时采用 YA -N46 液压油。 液压系统原理图如图 2 所示 。主要分为两部分，一部分为夹紧回路，另一部分以立式动力工作头进给为主的回路，分为顶料回路、送料回路、残料回路、进给回路和挡料回路。 图 2 液压系统原理图 SQ7SQ10SQ6SQ5SQ3SQ4SQ9SQ11SQ12SQ8SQ2SQ124.24.11
6、35.2 76985.11023.223.121.11121.222.222.11916.212.412.316.112.212.1YV5Y V 4 bY V 4 aYV3Y V 2 bY V 2 aYV1YV61815.315.1 10.115.2131714.214.1201、 夹紧回路 换向阀 12.1 在图示位置时，高压齿轮泵 6 压力油经单向阀 8，管路过滤器 23.1，液控单向阀 13 进入夹紧缸左腔，同时变量泵 7 压力油经单向阀 10 同高压齿轮泵 6 压力油一起进入夹紧缸左腔，夹紧缸快速夹紧。夹紧缸右腔回油经换向阀 12.1，管路过滤器 23.1 回油箱。当换向阀 12.1
7、右腔接入回路，高压齿轮泵 6 压力油经单向阀 8，管路过滤器 23.1，换向阀12.1 回油箱。另一变量泵 7 压力油经单向阀 9，管路过滤器 23.2，单向阀 10 也一起进入夹紧缸右腔，夹紧缸快速松开。 2、 进给回路 换向阀 12.2 在图示位置时，变量泵 7 压力油经单向阀 9，管路过滤器 23.2，换向阀 12.2，单向节流阀 15.1 进入顶料油缸下腔，迅速把材料顶入送料机。此时，送料马达接 SQ8 电信号，换向阀 16.1 右腔接入回路，变量泵 7 压力油经单向阀 9，管路过滤器 23.2，换向阀 16.1，单向节流阀 15.2 进入送料马达 17，送料马达快速启动快速送料。送料
8、完毕，如上述夹紧缸回路动 作。夹具夹紧后，变量泵 7 压力油，经换向阀 16.2 右腔，液控单向阀 18，进入油缸上腔，立式工作头快速下行进给，进给缸下腔油经平衡阀 20，机控调速阀 19 右腔回油箱，当撞块碰到机控阀时，接入机控阀 19 左腔，压力油经机控阀 19 节流口回油箱。立式动力头进给完毕，压力油经机控阀 19 右腔，液控单元阀 18，换向阀 16.2 左腔，风冷却器 5.1 回油箱，立式工作头快速上行。 当材料加工到逐渐缩短时，即全自动循环进入短料加工程序，压力油经换向阀 12.4 右腔，单向阀 10.1，进入挡料油缸后腔，挡料油缸快进。此时，夹紧油缸夹紧，送料马 达送料，立式动力
9、头进给油缸进给等动作程序与上述相同。另一回路压力油经换向阀 12.3 右腔，单向节流阀 15.3，进入残料油缸后腔，残料被卸掉落入废料处。回油经节流阀 15.3，换向阀 12.3，风冷却器 5.1 回油箱。 3、 切削力的计算 在锯铣过程中，被锯铣工件作用在锯片上有正压力和圆周力，单位锯铣力受锯铣温度、锯铣件材质、锯铣件高度（直径）、圆锯齿形状、锯片宽度、锯片齿数、每齿进给量等因素影响。设计时可按机床夹具设计手册中铣削切削力计算公式进行计算： kgNB z kDStCP pzp1 3 71 3 7 096.0805.12 5 502.0508 0 8 86.072.086.086.072.08
10、6.0P-锯铣力 (N)； Cp-工件材料和铣刀类型的系数； t-铣削深度 (mm)； Sz-每齿进给量（ mm）；D-铣刀直径（ mm）； B-铣削宽度； z-铣刀的齿数； Kp-修正系数 。 共有 9 把刀同时工作，故， kg1 2 3 09137 总P 4、 立式动力头油缸牵引力及流量计算 a）油缸牵引力： kg1 4 2 07 0 03 6 054 0 01 2 31 2 3 0 GPPPPPP 惯反密摩切 立铣头重量惯性力，反压力，密封力，摩擦力，切削力， 惯反密摩切 GPPPPPb）流量： 2cm65.1 2 2m i n/m01.0m i n/m2 面积工进快进 ， F m in
11、/5.24 LFQ 快 m in/12.0 LFQ 慢 Q 慢 由机械调速阀调节。 5、 夹紧缸夹紧力计算 a) 夹紧缸夹紧力 惯反密摩切夹 PPPPPP 2 1 2 0 k g 3 6 054 0 01 2 31 2 3 0 b) 流量： 2cm5.78m in/m4 面积快进 ， F 故， m in/4.3145.78 LFQ 快 根据切削力和油缸牵引力分别计算出立式动力头进给油缸和夹紧油缸直径及其它尺寸，根据流量可选择油泵等元器件。 四、 液压系统的主要特点 全自动多片锯铣床的液压系统由压力控制回路，换向回路，夹紧回路，进给回路等组成，从上述分析可知，该系统执行元件较多，动作复杂，顺序动
12、作要求准确，其主要特点如下： 1、 由于对机床的高效率要求，故大流量快速进给和大功率切削是液压系统的主要考虑因素。在设计中采用高压小流量齿轮泵 6 和大流 量变量叶片泵 7 组成双泵供油系统。夹紧时双泵同时供油以满足夹紧缸快进夹紧 31.4L/min 流量要求，并独立保压以保证大切削时夹紧的稳定性，压力和卸荷由叠加式溢流阀 11 调整。 2、 进给油缸的快速进给由变量叶片泵单独供油以满足 24.5L/min 流量要求。由于立式动力头有 700kg 自重，在重力加速度作用下快速下滑，故在回路中设计有一平衡阀 20，以保证立式动力头能够匀速地平稳下移。同时在回路中设计有液控单向阀，在遇到特殊情况时
13、以保证动力头不下滑，避免造成安全事故。 3、 在系统回路中还设计有散热装置，在变量泵的溢流口和系统的回 油路上各装有一个风冷却器 5.1 和 5.2，以解决由于大流量和大功率切削带来的高温的散热问题，并有效地减少了油箱的体积。 4、 在进给回路的回油路上设计有机械调速阀 19，它的安装靠近进给油缸出口处，由于工进时流量小，工作稳定性要求高，较好地满足了设备的控制精度和响应速度要求，同时方便工人的操作和调整。 5、 在液压回路的设计和液压元件选择及安装上，充分考虑了尽量减少因元件之间转换和过长管路造成系统压力损失。在设计上，一部分元件就近安装在执行元件附近；一部分采用叠加阀形成，以集中的形式安装在液压站上，管路连接简单，调整方便。 图 3 为液压站外观图。 图 3 液压站外观图 五、结束语 通过对机床的研制，得到了可喜的结果。一方面，证实了设计的正确性；另一方面表明液压系统具有结构简单、紧凑，工作稳定、可靠、安全，能源利用合理，外形设计美观，使用、维修方便，生产效率和自动化程度高等特点。该设备的成功研制，特别是用户的满意，对轴承行业的工艺和设备更新有积极的推动作用。 参考文献 1、王光斗等机床夹具设计手册上海，上海科学技术出版社， 1988 2、广州机床研究所液压技术广州，广州机床研究所出版社 ， 1973
