數控車床液壓系統的設計分析

王嬌元

摘 要：簡要介紹了數控車床液壓系統結構組成，分析了數控車床液壓系統設計，闡述了數控車床液壓系統動作設置要求，以供參考。

關鍵詞：數控車床；液壓系統；設計分析；液壓泵

中圖分類號：TH137 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.09.087

近年來，我國快速發展的航天、船舶、汽車等行業對轉體類零件的需求量大幅度上漲。數控車床主要用于加工生產各種盤類或者軸類的零件，有效切削回轉體、圓錐、圓弧和螺紋的內外曲面。液壓系統設計應遵循經濟適用的原則，充分考慮到數控車床的結構組成和空間，優化液壓系統設計，從而實現運行的可靠、平穩。

1 數控車床液壓系統結構組成

數控車床液壓系統主要由OPTION液壓回路、尾架頂緊和松開回路、刀塔鎖緊和換位回路、卡盤松開和夾緊回路等部分組成，如圖1所示。其設有空氣濾清器、進油濾油器，用于數控車床油液的清潔，減少回轉液壓缸的磨損，延長數控車床的使用期限。為了降低數控車床的功耗，根據其運行要求，利用變量葉片泵進行供油，在液壓泵出口位置設置單向閥，避免數控車床外負載過大或者突然斷電造成液壓油倒流。

2 數控車床液壓系統設計

2.1 選擇合適的液壓泵

2.1.1 液壓泵最大工作壓力Pp

液壓泵最大工作壓力Pp的計算公式為：

. （1）

式（1）中：P1為液壓馬達或者液壓缸最大工作壓力； 為

從液壓馬達或者液壓缸到液壓泵出口之間的管路損失。

根據數控車床液壓系統管路圖準確計算元件，對于液壓系

統設置有調速閥的， =（0.5～1.5）MPa；對于流速小、管

路簡單的液壓系統， =（0.2～0.5）MPa。

2.1.2 液壓泵流量Qp

當數控車床液壓馬達或者多個液壓缸同時工作時，液壓泵輸出流量Qp：

. （2）

式（2）中：K為液壓系統泄漏系數，取1.1～1.4； 為液

壓馬達或液壓缸同時動作的最大總流量，對于采用節流調速的液壓系統，應合理設置溢流閥最小溢流量，通常情況下取5×10-5 m3/s。

液壓系統采用蓄能器作為動力源，有如下公式：

. （3）

式（3）中：K為液壓系統泄漏系數，取K=1.2；Z為液壓馬達或者液壓缸的個數；Vi為液壓馬達或者液壓缸的工作周期以內的總耗油量，m2；Tt為液壓設備工作周期，s。

2.2 液壓閥選擇

結合數控車床液壓系統的實際液壓閥最大流量和工作壓力，選擇標準的液壓閥件；根據液壓泵最大流量，選擇溢流閥；結合數控車床液壓系統的最小穩定流量，選擇合適的調速閥和節流閥，滿足數控車床的最低穩定速度運行要求。

2.3 液壓回路設計

數控車床液壓系統采用恒流供油方式，根據機械設計手冊，液壓系統縮回速度設置為15.8 mm/s，伸出速度設置為10 mm/s。為了確保液壓系統在運行過程中能夠按照數控車床設計要求的速度進行動作，通過節流進行調速，優化液壓系統流程，液壓油流過調速閥、減壓閥和單項閥，由液控單向閥和電磁換向閥進入液壓缸，然后回到油箱，通過溢流閥調節和控制變量泵運行壓力，發揮防止液壓系統過載和安全保護的作用。

2.4 主軸箱液壓系統設計

合理調整液壓系統運行參數，重型數控車床液壓系統壓力設計為1.3 MPa，通過溢流閥進行壓力調整，壓力范圍為0.8～3 MPa。主軸箱潤滑和變速用液壓元件，利用雙電磁鐵四通閥、控制閥，定量葉片泵，采用額定功率約0.75 kW的液壓電機。

2.5 尾臺液壓系統設計

尾臺液壓系統由潤滑裝置、控制閥、操縱板、管式單向閥、吸油過濾器、空氣濾清器、高壓葉片泵等組成。通過電磁換向閥控制液壓系統缸動作。這種尾臺液壓系統設置有四個液壓鎖緊缸，在尾座上鎖緊蝶形彈簧，確保其安全。液壓系統調整范圍控制在15～16 MPa，利用溢流閥調整和控制液壓系統壓力，保持22 L/min的工作流量。

3 數控車床液壓系統動作設置要求

3.1 工件松開、夾緊

在數控車床運行的過程中，快速旋轉切削工件，因此對于工件的夾緊設置有著特殊要求。在突然停電、機床運行故障等特殊情況下，確保可靠夾持工件，設置多重保護設備，提高數控車床的可靠性和安全性。

3.2 工件軸向頂緊

結合零器件的加工設計要求，利用活動頂尖頂緊工件，從而提高工件強度和剛性，避免零件切削過程中出現扭曲或者振動，數控車床具有自動化、高效的特點，通過液壓油缸推動套管用于數控車床套管伸縮。

3.3 拖板平衡

數控車床的小托板、刀盤、刀臺等部件連接為一個整體，通過伺服電動機利用x軸滾珠絲杠進行移動。為了確保零件的切削加工精度，當小托板發生傾斜時，應合理控制小滾珠絲杠受力，通過平衡法進行調整，注意調整平衡閥、減壓閥或者溢流閥。

4 結束語

數控車床在多個領域應用廣泛，根據液壓系統結構組成和工作原理，為了確保液壓系統的可靠性和安全性，不僅要考慮到液壓系統的實用性和可靠性，還要注意數控車床的維護維修，優化數控車床液壓系統設計，嚴格把關液壓系統各個設計環節，科學設置液壓系統參數，提高數控車床的穩定性。

參考文獻

[1]張志英. 數控車床液壓系統設計[J]. 機械制造與自動化，2012（01）：33-35，60.

[2]隋連香，王晶. 臥式重型數控車床液壓系統設計[J]. 液壓與氣動，2014（11）：61-62.

〔編輯：胡雪飛〕