基于機械加工中液壓行業應用分析

唐勝

（四川省宜賓普什驅動有限責任公司 四川宜賓 644000）

基于機械加工中液壓行業應用分析

唐勝

（四川省宜賓普什驅動有限責任公司 四川宜賓 644000）

伴隨著工業現代化的發展，工業自動化已經成為大勢所趨。為實現這一目的，越來越多的液壓設備被應用到機械加工領域。本文主要分析了液壓技術在機械加工行業的一些主要應用。同時，本文也簡要分析了液壓行業未來的發展趨勢。

機械加工；液壓技術；工業自動化

引言

液壓行業并不是一個新興的行業，它有著及其悠久的發展歷史。現代液壓技術是從水壓技術發展過來的，其具體發展過程經歷了以下三個階段。17世紀，法國的物理學家帕斯卡了液體的靜壓力傳動的原理[1]。自此，液壓行業開始了它的第一個發展階段。這一理論促使人們于1795年發明出了人類的第一臺水壓機。此后多年，人們一直利用水作為液壓傳動的介質。由于當時的制造工藝的落后，把水當作介質的液壓傳動裝置往往容易發生密封問題。同時，這一時期，電氣傳動技術的迅猛發展也進一步造成了液壓傳動技術的停滯不前。20世紀初期開始液壓行業開始了其第二個發展階段。伴隨著制造工藝的發展，人們逐步研制多種響應快、精度高的液壓元件（如電液伺服系統），并為其研發出控制系統。這使得液壓傳動技術飛速發展。這一時期，液壓技術廣泛應用于加工機床上，進一步促進了液壓傳動技術的推廣。第三個發展階段是從20世紀中期開始。由于制造工藝的進一步發展，液壓元件的品類越來多，呈現出多元化的發展趨勢。伴隨著原子能技術、航空航天科技、新型計算機技術等高科技技術的發展，液壓技術在多個領域取得了極大的發展。液壓技術已經成為了機械工程最為基礎的技術[2]，它的作用范圍已經涉及到我國工業建設的方方面面，比如加工機床、塔吊、消防車等。總之，液壓技術目前已經成為現代機械工程的的重要組成部分。

1 液壓技術的特點

一般的機械設備包含了原動機、傳動裝置以及工作機。按照各個機構的工作介質的不同，傳動裝置又可以為機械傳動、電氣傳動、流體傳動以及復合傳動等，而液壓傳動就屬于流體傳動。液壓傳動就是將液體作為其工作介質進行傳動，它有四個顯著的特點：①作為工作介質的的液體要有一定的壓力；②正常工作時能量一般須經過兩次轉化；③須在密閉的容器中進行整個工作過程；④工作過程中裝置中容器的容積不斷變化。

相比于其他的傳動方式，液壓傳動技術的優點和缺點如下所示：

1.1 液壓傳動的優點

液壓裝置的重量輕，它的整個體積小傳動效率高，便于實現設備的輕量化；一般的液壓裝置或元件布局較為方便，可以實現柔性安裝；液壓裝置可以實現無級調速；液壓裝置正常工作時，平穩、安全，由于液壓油存在彈性便于實現快速的啟、制動以及換向；借助于液壓閥可以實現對機械裝置的過載保護。

1.2 液壓傳動缺點

液壓器件對于加工精度要求高，并且裝配以及后期的維護存在難度；正常工作時，液壓元件難免會發生液壓油泄露的現象，易造成對環境的污染；在傳動比要求嚴格的場合，液壓傳動難以保證傳動精度，如攻絲工藝；在借助管道傳輸液壓油時，一般不適宜進行遠距離的輸送；傳動過程中，若將空氣混入了液壓油之中將會影響液壓裝置的正常工作，出現爬行、震動以及噪聲等；由于工作介質是液壓油，液壓傳動對于工作環境中溫度變化十分敏感。

基于對液壓傳動的特點分析，一般將液壓傳動適用于直線往復運動、有較大的沖擊載荷、工作時有過載保護要求的機械裝置。

2 液壓技術在機械加工領域的應用

液壓技術在金屬切削機床領域應用相對較早，影響也較大。基于前面的分析，液壓系統的換向性能優越，利于實現機加工過程中自動循環往復，所以金屬切削機床上普遍采用液壓傳動技術。根據機加工設備的運動方式的不同以及傳動精度方面的要求（比如，磨床和刨床工作時需要考慮方向控制，液壓機工作時需要考慮壓力控制），不同機加工設備上使用的液壓設備也不同。

2.1 液壓技術在磨床上的應用

平磨運動主要是直線的往復運動，其運動特點是：制動和換向迅速、在其磨削的方向基本無精度要求，故適宜采用液壓傳動的傳動方式。磨床上用到的液壓元件主要有油箱、液壓泵、用于防止液壓油出現倒流的單向閥、用于工作臺做直線往復運動的換向閥、用于管路的過載保護的溢流閥和液壓缸。除了磨床之外，導軌磨床、刨床等其他的機加工設備也多采用液壓傳動設備。

2.2 液壓技術在加工中心的應用

加工中心的主要運動為直線往復運動和旋轉運動。由于加工中心要實現多種加工，所以需要在相對狹小的空間中實現多次換刀。而液壓裝置工作時占用的空間相對較小、結構簡單，利于實現多次換刀和準確定位。而且采用液壓系統也能夠有效減部分主軸抓刀時施加于機械手上的作用力。

2.3 液壓技術在工裝設備上的應用

目前，工裝設備上使用液壓技術的方式基本是：借助PLC技術達到操作面板對整個工裝過程的控制，從而實現對工件的間接定位與夾緊。相比于手動定位、夾緊方式，液壓技術能夠使工裝過程實現完全的自動化，并且能夠保證夾緊力的均勻性、提高加工精度，減輕工人的勞動強度。因此，許多自動化的生產線采用液壓裝置進行工裝工作。液壓裝置的使用使得龍門、立加等主要是直線運動的加工機床上的工裝變得簡單。但是，在主要是旋轉運動的工作臺上，采用液壓裝置時，情況相對復雜一些。一般利用保壓的方式來設計相應的工裝，液壓裝置采用快換接頭，同時要將工裝設備安裝在工作臺前方的位置。采用此種設計方式能使得工作臺在旋轉運動過程中不必考慮油管問題，同時便于改變工作載荷的大小。此外，在工作臺有多個或者工作的行程較大的情況下，同樣須采用保壓方式。但是，保壓方式也有其弊端，保壓一般有時效性。生產實踐中，需給出一個相對安全的庫存，以避免工作時由于壓力過小造成零件裝夾的松弛。工裝設備的液壓器件主要是用于工件的夾緊、定位和浮動支撐工作。其中使用到的液壓元件主要有溢流閥、單向閥、換向閥、夾緊器等。這里，夾緊器中間、定位器中間以及浮動支撐中間通常采用的是同一組油管，用來保證夾緊時的壓力大小相同，從而提高加工精度。

3 應用液壓技術的注意事項

（1）正常工作時，液壓設備的功率主要用于負載輸出，多出的部分基本上是以熱能的形式散發到液壓油之中，這易造成液壓油的溫度升高，導致其粘稠度下降，液壓器件間的間隙就會隨之增大，從而導致傳動精度的降低。因此，要保證液壓設備的正常工作，首先應當確保液壓油的溫度在適當的范圍內浮動。

（2）通常，工作時液壓油可能會出現流速急劇變化的現象。此時，此現象會造成裝置收到液壓沖擊，增大液壓系統的工作壓力，導致設備出現振動和發出噪音，使得整個系統無法正常地工作。同時，它還會，嚴重損壞一些液壓元件，部分閥體也可能會隨之產生錯誤的動作。為了有效防止出現液壓沖擊，工作人員在開關閥門時，動作要緩慢。同時，必須嚴格限制管路中的液壓油流動速度，配置液壓緩沖和蓄能設備等。

（3）液壓系統正常工作時，應當采取有效的密封措施，嚴格控制液壓油的泄露，并定期檢查和維護設備，以減少對環境的污染。

4 液壓技術的未來發展趨勢

伴隨著多種科學技術的進步和工業發展對于機加工工藝要求的提高，未來液壓技術必將會取得進一步的發展。目前，液壓技術的主要發展趨勢有以下三個主要的方面：

4.1 液壓節能技術

液壓技術的發展方向之一便是節能[3]。目前，由于密封技術的發展，水液壓傳動已經成為液壓節能技術的研究焦點，水液壓傳動技術已經應用到部分農業機械上。液壓節能技術在改善機械性能、降低加工能耗的同時，也可以有效減少污染。

4.2 液壓無泄漏技術

一直以來，泄漏問題都是阻礙液壓技術進步的一個重要問題。絕大多數故障都是液壓裝置泄漏造成。目前，密封技術取得了很大的進步，科學家和工程師們先后開發出了高性能的管接頭組件、螺紋插裝閥、復合密封的一大批能夠有效控制泄露的產品。

4.3 機電液一體化技術

目前，機電液一體化是液壓技術發展的一個重要方向。機電液一體化是指將傳統的機械設備、液壓設備和電子器件系統相融合。其中，利用電氣系統控液壓設備，利用液壓設備控制機械設備，在工作過程中傳感器把工作信息反饋給控制系統，再調整液壓系統。機電液一體化能夠使整個液壓系統實現模塊化和自動化，有效克服傳統液壓系統的效率低、漏油和維修困難等不足。

5 結束語

當前，液壓技術正朝著節能、高效的方向蓬勃發展。未來，它必將對工程機械產生深遠影響，也必將在機械加工領域做出巨大的貢獻。

[1]周小勇.液壓傳動在混凝土特種車上的應用與發展[J].散裝水泥，2015（5）：59～60.

[2]于慶奎，方曉敏.液壓技術在現代升船機工程上的應用[J].人民長江，2015，39（20）：71～72.

[3]彭秀英，陳剛，曹陽，等.變頻調速功率適應型液壓系統的研究[J].液壓與氣動，2015（6）：32～35.

TH137.9

A

1004-7344（2016）14-0216-02

2016-4-29

唐 勝（1977-），男，工程師，大學本科，主要從事液壓系統、液壓泵的開發與制造工作。